Luận án: Nghiên cứu mô hình chợ ứng dụng đa đám mây - NCS. Huỳnh Hoàng Long

Luận án nghiên cứu mô hình chợ ứng dụng đa đám mây. Phân tích sâu về giải pháp khắc phục hiệu quả tình trạng vendor lock-in trong điện toán đám mây.

• Tác giả: Huynh Hoang Long
• Người hướng dẫn: Dr. Nguyen Huu Duc
• Trường học: Hanoi University of Science and Technology
• Chuyên ngành: Information Systems
• Đề tài: Mô hình chợ đa đám mây: Giải pháp chống vendor lock-in
• Loại tài liệu: Doctoral Dissertation
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hanoi

Tóm tắt

I. Khám phá Mô hình chợ đa đám mây Chìa khóa chuyển đổi số hiệu quả

Trong bối cảnh chuyển đổi số đang diễn ra mạnh mẽ trên toàn cầu, điện toán đám mây đã trở thành xương sống cho nhiều hoạt động kinh doanh và công nghệ. Mô hình này không chỉ giúp doanh nghiệp tiết kiệm đáng kể chi phí đám mây mà còn mang lại sự linh hoạt và khả năng mở rộng chưa từng có. Các tổ chức liên tục tìm kiếm những giải pháp tối ưu nhất để khai thác triệt để tiềm năng của dịch vụ đám mây và duy trì lợi thế cạnh tranh. Tuy nhiên, cùng với những lợi ích đó là một thách thức lớn, đó là sự phụ thuộc vào một nhà cung cấp đám mây duy nhất, dẫn đến hiện tượng vendor lock-in. Đây là một vấn đề dai dẳng mà các mô hình cung cấp dịch vụ đám mây truyền thống, từ phân phối trực tiếp đến môi giới đám mây (Cloud Brokerage) hay các chợ đám mây đơn lẻ, đều chưa giải quyết được triệt để. Nhu cầu về một nền tảng chợ đám mây mới và tiên tiến hơn là cấp thiết, không chỉ để phá vỡ sự độc quyền mà còn để thúc đẩy một thị trường cạnh tranh lành mạnh và minh bạch hơn.

Bài viết này sẽ đi sâu vào Mô hình chợ đa đám mây: Giải pháp chống vendor lock-in, một chiến lược đa đám mây đột phá được đề xuất nhằm giảm thiểu vendor lock-in và tối ưu hóa trải nghiệm của người dùng. Mô hình này không chỉ cung cấp một phương thức mua sắm dịch vụ đám mây đa dạng mà còn tạo điều kiện cho các nhà phát triển tự do sáng tạo mà không bị ràng buộc bởi các hệ sinh thái công nghệ độc quyền. Nó đại diện cho một bước tiến quan trọng trong việc xây dựng kiến trúc đa đám mây linh hoạt, đảm bảo tính di động của ứng dụng và khả năng tương thích cao giữa các dịch vụ. Khám phá này không chỉ dừng lại ở lý thuyết, mà còn đi kèm với các ứng dụng thực tiễn và nghiên cứu sâu rộng, chứng minh khả năng giải quyết các vấn đề phức tạp trong môi trường đa đám mây. Mục tiêu chính là cung cấp một danh mục dịch vụ đám mây rộng lớn, khuyến khích sự cạnh tranh và mang lại giá trị cao nhất cho người tiêu dùng cuối cùng, giúp họ thực sự kiểm soát dịch vụ đám mây của mình.

1.1. Định nghĩa và vai trò của chợ đám mây trong chuyển đổi số

Một chợ đám mây (Cloud Marketplace) về cơ bản là một cửa hàng trực tuyến, nơi các nhà cung cấp đám mây trưng bày và bán dịch vụ đám mây của họ. Trong giai đoạn đầu, hầu hết các chợ đám mây lớn như AWS Marketplace hay Google Apps đều do chính các nhà cung cấp đám mây sở hữu và chỉ cung cấp các dịch vụ hoạt động trên kiến trúc đám mây độc quyền của họ. Tuy nhiên, sự bùng nổ của chuyển đổi số và sự trưởng thành của công nghệ điện toán đám mây đã thúc đẩy nhu cầu về một nền tảng chợ đám mây cởi mở hơn, không bị ràng buộc bởi một nhà cung cấp duy nhất. Vai trò của chợ đám mây không chỉ đơn thuần là một kênh giao dịch; nó còn đóng vai trò là cầu nối quan trọng giữa người dùng và một danh mục dịch vụ đám mây đa dạng, giúp đơn giản hóa đáng kể quá trình mua sắm dịch vụ đám mây. Một chợ đám mây tiên tiến, đặc biệt trong bối cảnh đa đám mây, sẽ đóng vai trò trung tâm trong việc quản lý đa đám mây và tích hợp dịch vụ đám mây từ nhiều nguồn khác nhau, tạo ra một hệ sinh thái cạnh tranh, linh hoạt và tối ưu hơn cho doanh nghiệp.

1.2. Lợi ích vượt trội của đa đám mây cho doanh nghiệp

Đa đám mây (Multi-cloud) là việc doanh nghiệp sử dụng đồng thời nhiều dịch vụ đám mây từ các nhà cung cấp đám mây khác nhau trong một kiến trúc đám mây thống nhất. Cách tiếp cận này mang lại nhiều lợi ích chiến lược, đặc biệt quan trọng trong kỷ nguyên chuyển đổi số hiện nay. Quan trọng nhất, chiến lược đa đám mây giúp phòng tránh vendor lock-in hiệu quả, giảm thiểu sự phụ thuộc vào một nhà cung cấp duy nhất và tăng cường đáng kể khả năng phục hồi (resilience) trước các sự cố bất ngờ. Doanh nghiệp có thể lựa chọn dịch vụ đám mây tốt nhất từ mỗi nhà cung cấp cho từng nhiệm vụ cụ thể, từ đó tối ưu hóa hiệu suất đám mây và tối ưu hóa chi phí đám mây. Theo Acronis Cyber Cloud và các tác giả [19, 43, 71], đa đám mây cho phép tận dụng lợi thế cạnh tranh về giá cả giữa các nhà cung cấp, đồng thời nâng cao an ninh đám mây bằng cách phân tán dữ liệu và ứng dụng. Khả năng tích hợp dịch vụ đám mây đa dạng cũng giúp tăng cường tính linh hoạt và khả năng mở rộng, đáp ứng nhanh chóng các yêu cầu kinh doanh thay đổi. "A multi-cloud strategy allows consumers to access the very specific capabilities they are lacking" [Thesis, p.3].

1.3. Bối cảnh nghiên cứu và động lực phát triển nền tảng chợ đám mây

Mặc dù điện toán đám mây mang lại nhiều lợi ích rõ rệt, các mô hình phân phối dịch vụ đám mây hiện tại vẫn còn tồn tại nhiều hạn chế đáng kể, làm chậm lại sự phát triển của thị trường. Các chợ đám mây do các nhà cung cấp đám mây độc quyền sở hữu thường dẫn đến tình trạng thiếu cạnh tranh và chất lượng dịch vụ không đồng đều. Vấn đề vendor lock-in vẫn là một mối lo ngại lớn, khi các ứng dụng và dữ liệu bị ràng buộc chặt chẽ với kiến trúc đám mây và API độc quyền của một nhà cung cấp [59]. Điều này cản trở tính di động của ứng dụng và việc tích hợp dịch vụ đám mây từ các nguồn khác nhau. Nhu cầu về một nền tảng chợ đám mây mới, có khả năng hỗ trợ đa đám mây và giảm thiểu vendor lock-in, là động lực chính cho các nghiên cứu hiện tại. Mục tiêu là tạo ra một môi trường nơi các nhà phát triển tự do xây dựng các giải pháp mà không bị ép buộc vào các hệ sinh thái công nghệ độc quyền, đồng thời cho phép người tiêu dùng tiếp cận một danh mục dịch vụ đám mây rộng lớn với giá cả cạnh tranh. Sự thiếu hụt các tiêu chuẩn cho mô hình chợ đa đám mây và mô hình ứng dụng đa đám mây càng thúc đẩy sự cấp thiết của các giải pháp mới để định hình tương lai của điện toán đám mây.

II. Thách thức lớn của điện toán đám mây Cách giải quyết Vendor Lock in

Điện toán đám mây đã định hình lại cách các doanh nghiệp vận hành, mang lại sự linh hoạt và khả năng mở rộng chưa từng có. Tuy nhiên, cùng với những lợi ích đó là một thách thức tiềm ẩn nhưng vô cùng nghiêm trọng: vendor lock-in, hay khóa nhà cung cấp. Đây không chỉ là một rủi ro kỹ thuật mà còn là một vấn đề kinh tế, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chuyển đổi số và sự cạnh tranh của doanh nghiệp. Khi một tổ chức phụ thuộc quá nhiều vào một nhà cung cấp đám mây duy nhất, việc chuyển đổi sang một nhà cung cấp khác sẽ đối mặt với chi phí đám mây chuyển đổi đáng kể, bao gồm chi phí pháp lý, kỹ thuật phức tạp và chi phí tái đào tạo nhân sự [59]. Điều này cản trở việc lựa chọn dịch vụ đám mây tối ưu và tối ưu hóa chi phí đám mây. Các chiến lược đa đám mây được phát triển nhằm mục đích phòng tránh vendor lock-in bằng cách phân tán tài nguyên và ứng dụng qua nhiều nhà cung cấp đám mây khác nhau. Tuy nhiên, việc thiếu các tiêu chuẩn mở đám mây và tính tương thích đám mây giữa các nền tảng vẫn là một rào cản lớn. Các kiến trúc đám mây độc quyền và API riêng biệt khiến việc tích hợp dịch vụ đám mây trở nên phức tạp. Vấn đề này không chỉ ảnh hưởng đến tính di động của ứng dụng mà còn làm giảm hiệu suất đám mây và tăng nguy cơ về an ninh đám mây do thiếu sự đa dạng trong cơ sở hạ tầng. Việc giải quyết vendor lock-in là cực kỳ quan trọng để đảm bảo một thị trường chợ đám mây lành mạnh, thúc đẩy sự đổi mới và cạnh tranh bền vững. Các nghiên cứu hiện tại tập trung vào việc phát triển các mô hình mới, như Mô hình chợ đa đám mây, nhằm cung cấp một giải pháp toàn diện cho thách thức này, cho phép doanh nghiệp thực sự kiểm soát danh mục dịch vụ đám mây của mình và tự do lựa chọn dựa trên nhu cầu thực tế và mục tiêu kinh doanh chiến lược.

2.1. Hiểu rõ Vendor lock in Rủi ro và tác động kinh doanh

Vendor lock-in là tình trạng một khách hàng trở nên phụ thuộc vào một nhà cung cấp đám mây cụ thể cho các sản phẩm và dịch vụ đám mây, không thể sử dụng nhà cung cấp khác mà không phải chịu chi phí đám mây chuyển đổi đáng kể [82]. Các rủi ro bao gồm: chi phí tăng cao do không thể tận dụng cạnh tranh giá, mất linh hoạt khi cần thay đổi kiến trúc đám mây hoặc tích hợp dịch vụ đám mây mới, và tiềm năng mất dữ liệu trong quá trình di chuyển. "Cloud vendor locks customers in several ways: (i) by developing his own platforms featuring proprietary web, command-line, and programming interfaces; (ii) by using proprietary standards or private architectures that lack interoperability with other cloud systems; (iii) by licensing the cloud software under exclusive conditions." [Thesis, p.2]. Điều này ảnh hưởng đến khả năng chuyển đổi số của doanh nghiệp, làm chậm quá trình đổi mới và giảm khả năng thích ứng với thị trường. Việc giảm thiểu vendor lock-in trở thành ưu tiên hàng đầu trong chiến lược đa đám mây của mọi tổ chức muốn duy trì sự linh hoạt và khả năng cạnh tranh.

2.2. Hạn chế của các mô hình dịch vụ đám mây hiện tại

Các mô hình phân phối dịch vụ đám mây hiện tại, bao gồm phân phối trực tiếp, Cloud Brokerage, và chợ đám mây truyền thống, vẫn còn nhiều hạn chế đáng kể làm cản trở sự phát triển của điện toán đám mây. Nhiều chợ đám mây bị chi phối bởi các nhà cung cấp đám mây lớn, dẫn đến sự độc quyền và thiếu cạnh tranh. Các nền tảng này thường buộc các nhà phát triển phải tuân thủ các API và kiến trúc đám mây độc quyền, làm phát sinh vấn đề khóa nhà cung cấp [Thesis, p.4]. Điều này cản trở sự tự do trong phát triển phần mềm và làm giảm tính di động của ứng dụng giữa các môi trường đa đám mây. Hơn nữa, việc tích hợp dịch vụ đám mây từ nhiều nguồn khác nhau trở nên phức tạp do thiếu tiêu chuẩn mở đám mây và tính tương thích đám mây. Các vấn đề về giám sát chất lượng dịch vụ (QoS) và tối ưu hóa chi phí đám mây cũng chưa được giải quyết triệt để, khiến người tiêu dùng có thể phải trả giá cao hơn giá trị thực của dịch vụ đám mây, làm giảm lợi ích của toàn bộ hệ sinh thái.

2.3. Tại sao khóa nhà cung cấp làm cản trở sự đổi mới

Khóa nhà cung cấp (vendor lock-in) là một rào cản đáng kể đối với sự đổi mới trong điện toán đám mây và chuyển đổi số. Khi các ứng dụng và dữ liệu bị ràng buộc vào một nhà cung cấp đám mây duy nhất, doanh nghiệp mất đi khả năng tận dụng những công nghệ mới nhất hoặc các dịch vụ đám mây tiên tiến từ các nhà cung cấp khác. Điều này hạn chế sự lựa chọn trong danh mục dịch vụ đám mây và kìm hãm sự sáng tạo trong kiến trúc đa đám mây. Sự phụ thuộc vào một hệ sinh thái công nghệ độc quyền khiến các nhà phát triển không thể tự do thử nghiệm và tích hợp dịch vụ đám mây đa dạng. Các chi phí đám mây chuyển đổi cao và rào cản kỹ thuật làm giảm động lực để doanh nghiệp tìm kiếm giải pháp tốt hơn, thậm chí khi có những lựa chọn hiệu quả hơn về hiệu suất đám mây hoặc an ninh đám mây. "Thus, vendor lock-in deters organizations adopting cloud technology." [Thesis, p.2]. Phòng tránh vendor lock-in không chỉ là một mục tiêu kỹ thuật mà còn là một chiến lược kinh doanh để thúc đẩy sự linh hoạt, cạnh tranh và đổi mới liên tục trong kỷ nguyên chuyển đổi số, giúp doanh nghiệp duy trì vị thế dẫn đầu.

III. Phương pháp Chợ đa đám mây Giảm thiểu Khóa nhà cung cấp ngay lập tức

Mô hình chợ đa đám mây đại diện cho một bước tiến quan trọng trong việc khắc phục những hạn chế của các mô hình dịch vụ đám mây truyền thống, đặc biệt là vấn đề khóa nhà cung cấp. Giải pháp này không chỉ đơn thuần là tổng hợp các dịch vụ mà còn tạo ra một môi trường cạnh tranh sôi động, nơi các nhà cung cấp đám mây phải liên tục cải thiện chất lượng và giá thành để thu hút người dùng. Bằng cách thiết lập một nền tảng chợ đám mây mở, doanh nghiệp có thể dễ dàng tiếp cận một danh mục dịch vụ đám mây rộng lớn từ nhiều nhà cung cấp khác nhau, từ đó giảm thiểu vendor lock-in một cách hiệu quả. Trọng tâm của phương pháp này là trao quyền cho người dùng khả năng lựa chọn và tích hợp dịch vụ đám mây dựa trên nhu cầu cụ thể về hiệu suất đám mây, chi phí đám mây và yêu cầu an ninh đám mây. Việc này được thực hiện thông qua các mô hình ứng dụng thành phần (Composable Application Model - CAM), cho phép các ứng dụng được phân tách thành các thành phần độc lập, có thể triển khai trên các kiến trúc đa đám mây khác nhau mà không bị ràng buộc. Điều này không chỉ tăng cường tính di động của ứng dụng mà còn thúc đẩy sự đổi mới trong phát triển phần mềm, tạo điều kiện cho một hệ sinh thái sáng tạo hơn. Mô hình chợ đa đám mây còn hỗ trợ một cơ chế đối sánh hiệu quả, giúp người dùng tìm kiếm và kết hợp các dịch vụ tương thích một cách tự động, tối ưu hóa quá trình lựa chọn. Điều này biến việc mua sắm dịch vụ đám mây từ một quá trình phức tạp thành một trải nghiệm liền mạch và hiệu quả, đặt nền móng cho một chiến lược đa đám mây bền vững và linh hoạt, hoàn toàn phù hợp với yêu cầu của chuyển đổi số.

3.1. O Marketplace Model Một mô hình chợ đa đám mây tiên tiến

O-Marketplace Model là một mô hình chợ đa đám mây mới được đề xuất, hoạt động như một thị trường đám mây mở. Mô hình này được thiết kế để cung cấp sự linh hoạt tối đa cho người tiêu dùng trong việc mua sắm dịch vụ đám mây và đồng thời thúc đẩy sự phát triển dịch vụ từ các nhà phát triển và nhà cung cấp đám mây. Điểm nổi bật là các nhà phát triển có thể tạo ra các thành phần phần mềm mà không bị ràng buộc vào bất kỳ API đám mây cụ thể nào. Ngược lại, các nhà cung cấp đám mây phải phát triển các thành phần nền tảng của họ để đáp ứng các yêu cầu công nghệ của các thành phần phần mềm này. "By the direct competition mechanism, a free competitive market for cloud suppliers is created. As the result, vendor lock-in is reduced." [Thesis, p.9]. Điều này tạo ra một cơ chế cạnh tranh trực tiếp, giảm thiểu vendor lock-in và đảm bảo danh mục dịch vụ đám mây đa dạng với chất lượng tốt hơn và giá cả cạnh tranh hơn, mang lại lợi ích kép cho cả nhà cung cấp và người tiêu dùng trong môi trường đa đám mây.

3.2. Composable Application Model CAM Tăng tính di động của ứng dụng

Để chuẩn hóa mô hình ứng dụng đa đám mây trong bối cảnh chợ đa đám mây, Composable Application Model (CAM) được giới thiệu. CAM cho phép các ứng dụng được cấu thành từ các thành phần phần mềm độc lập, có thể được triển khai trên nhiều kiến trúc đám mây và nền tảng không đồng nhất. Các thành phần và mối quan hệ phụ thuộc của chúng trong một ứng dụng đa đám mây được định nghĩa rõ ràng. CAM tách biệt phần mềm đám mây khỏi nền tảng đám mây (IaaS và/hoặc PaaS), cho phép các nhà phát triển tự do xây dựng phần mềm mà không cần quá lo lắng về sự phức tạp của các nền tảng đám mây bên dưới [Thesis, p.9]. "Cloud software can be freely implemented on various cloud platforms without having to re-develop." [Thesis, p.10]. Điều này làm tăng đáng kể tính di động của ứng dụng và khả năng tích hợp dịch vụ đám mây linh hoạt, đồng thời giảm thiểu vendor lock-in do không bị ràng buộc vào một nhà cung cấp đám mây cụ thể, tạo điều kiện cho sự đổi mới và cạnh tranh công bằng hơn.

3.3. Cơ chế mua sắm dịch vụ đám mây cạnh tranh trong chợ đa đám mây

Chợ đa đám mây thiết lập một cơ chế mua sắm dịch vụ đám mây minh bạch và cạnh tranh, vốn là cốt lõi để giảm thiểu vendor lock-in. Thay vì bị giới hạn bởi danh mục dịch vụ đám mây của một nhà cung cấp đám mây duy nhất, người tiêu dùng có thể tiếp cận một thị trường rộng lớn với nhiều lựa chọn từ các nhà cung cấp khác nhau. Cơ chế đối sánh (matchmaking) tiên tiến trong O-Marketplace cho phép người dùng tìm kiếm và lựa chọn các dịch vụ đám mây tương thích cho các thành phần ứng dụng của họ dựa trên các tiêu chí như chi phí đám mây, hiệu suất đám mây và an ninh đám mây [Thesis, p.10]. Điều này thúc đẩy các nhà cung cấp đám mây cạnh tranh về giá cả và chất lượng, mang lại lợi ích trực tiếp cho người dùng. Bằng cách khuyến khích sự cạnh tranh, mô hình chợ đa đám mây này đóng vai trò quan trọng trong việc phòng tránh vendor lock-in và tạo ra một môi trường điện toán đám mây công bằng hơn, nơi tính tương thích đám mây và tiêu chuẩn mở đám mây được ưu tiên hàng đầu, góp phần vào chuyển đổi số toàn diện.

IV. Xây dựng Kiến trúc đa đám mây Tối ưu hiệu suất và An ninh đám mây

Việc thiết kế một kiến trúc đa đám mây mạnh mẽ là yếu tố then chốt để khai thác tối đa lợi ích của điện toán đám mây, đồng thời giải quyết các thách thức cố hữu như vendor lock-in. Một chiến lược đa đám mây hiệu quả không chỉ đơn thuần là việc sử dụng nhiều nhà cung cấp đám mây mà còn là cách tích hợp dịch vụ đám mây một cách liền mạch, đảm bảo hiệu suất đám mây cao và an ninh đám mây vững chắc. Mô hình chợ đa đám mây đóng vai trò trung tâm trong việc hỗ trợ kiến trúc đa đám mây này, cho phép các doanh nghiệp lựa chọn các thành phần dịch vụ tốt nhất từ các nguồn khác nhau mà không bị ràng buộc. Quá trình quản lý đa đám mây trở nên phức tạp hơn, đòi hỏi các công cụ và phương pháp tiếp cận mới để giám sát, điều phối và tối ưu hóa tài nguyên trên các nền tảng khác nhau. Từ việc mua sắm dịch vụ đám mây đến triển khai và vận hành, mọi khía cạnh đều cần được xem xét kỹ lưỡng để đạt được tối ưu hóa chi phí đám mây và khả năng phục hồi cao nhất. "Multi-cloud can be defined as cloud systems in which applications are hosted as chunks among a heterogeneous network of different cloud." [Thesis, p.17]. Để đạt được điều này, sự hiểu biết sâu sắc về các thành phần, tiêu chuẩn mở đám mây và công cụ là không thể thiếu. Việc áp dụng các tiêu chuẩn mở đám mây và tăng cường tính tương thích đám mây là những yếu tố quyết định để xây dựng một kiến trúc đa đám mây linh hoạt, có thể thích ứng với các yêu cầu thay đổi và phòng tránh vendor lock-in hiệu quả. Phần này sẽ đi sâu vào các khía cạnh cấu trúc và quản lý để giúp doanh nghiệp xây dựng một chiến lược đa đám mây thành công, đồng thời tận dụng triệt để những ưu điểm của đa đám mây trong kỷ nguyên chuyển đổi số.

4.1. Các thành phần chính của kiến trúc đa đám mây cho dịch vụ đám mây

Một kiến trúc đa đám mây hiệu quả được xây dựng từ nhiều thành phần cốt lõi, bao gồm các lớp cơ sở hạ tầng (IaaS), nền tảng (PaaS) và phần mềm (SaaS) từ các nhà cung cấp đám mây khác nhau. Điểm mấu chốt là khả năng tích hợp dịch vụ đám mây và quản lý chúng như một hệ thống thống nhất. Các thành phần chính bao gồm: lớp trừu tượng đám mây (Cloud Abstraction Layer) để giảm sự phụ thuộc vào API độc quyền, các công cụ điều phối (orchestration) để tự động hóa triển khai và quản lý đa đám mây, và các giao diện danh mục dịch vụ đám mây tập trung. "Multi-cloud Systems (MS), i. cloud infrastructures composed of resources drawn from different cloud platforms, have been recently proposed as a way to allow customers to combine services or resources of different cloud platforms" [Thesis, p.17]. Sự kết hợp này giúp tăng cường tính di động của ứng dụng, cho phép các workload dễ dàng di chuyển giữa các đám mây, đồng thời hỗ trợ chiến lược đa đám mây trong việc phòng tránh vendor lock-in và tối ưu hóa hiệu suất đám mây.

4.2. Quản lý đa đám mây và tối ưu hóa chi phí đám mây

Quản lý đa đám mây đòi hỏi một cách tiếp cận toàn diện để giám sát, điều phối và kiểm soát các tài nguyên phân tán. Các công cụ nền tảng chợ đám mây đóng vai trò quan trọng trong việc này, cung cấp khả năng hiển thị và kiểm soát tập trung đối với danh mục dịch vụ đám mây và các tài nguyên được sử dụng. "A multi-cloud strategy helps companies scale their software and IT resource needs to meet a particular need on a short-term, saving costs." [Thesis, p.3]. Mục tiêu chính là tối ưu hóa chi phí đám mây thông qua việc lựa chọn nhà cung cấp đám mây phù hợp nhất cho từng workload và tận dụng lợi thế cạnh tranh về giá cả. Điều này bao gồm việc tự động hóa các quy trình cấp phát, theo dõi việc sử dụng tài nguyên và phân tích chi phí. Một chiến lược đa đám mây thông minh cũng sẽ cân nhắc đến hiệu suất đám mây và an ninh đám mây khi mua sắm dịch vụ đám mây, đảm bảo rằng chi phí được tối ưu mà không ảnh hưởng đến chất lượng và bảo mật, từ đó hỗ trợ chuyển đổi số một cách bền vững.

4.3. Đảm bảo an ninh đám mây và tính tương thích đám mây

An ninh đám mây là mối quan tâm hàng đầu trong môi trường đa đám mây. Việc phân tán dữ liệu và ứng dụng trên nhiều nhà cung cấp đám mây đòi hỏi một chiến lược đa đám mây bảo mật toàn diện, bao gồm quản lý danh tính và truy cập, mã hóa dữ liệu, và giám sát liên tục. "Robust Security: cloud providers are responsible for the security of their own infrastructures, they can ensure that organization has all the capabilities necessary for protecting your data as well." [Thesis, p.19]. Ngoài ra, tính tương thích đám mây là yếu tố sống còn để đảm bảo các thành phần ứng dụng có thể hoạt động liền mạch trên các nền tảng khác nhau. Việc áp dụng tiêu chuẩn mở đám mây như TOSCA [50] giúp định nghĩa các ứng dụng một cách độc lập với nhà cung cấp, tăng cường tính di động của ứng dụng và khả năng tích hợp dịch vụ đám mây. Một kiến trúc đa đám mây được thiết kế tốt sẽ bao gồm các giải pháp phòng tránh vendor lock-in bằng cách sử dụng các giao diện và định dạng dữ liệu chuẩn, đảm bảo rằng an ninh đám mây và khả năng tương tác không bị ảnh hưởng, củng cố độ tin cậy của toàn bộ hệ thống.

V. Triển khai thực tiễn và Tiềm năng của chiến lược Đa đám mây

Việc chuyển đổi sang một chiến lược đa đám mây không chỉ là một quyết định công nghệ mà còn là một bước đi chiến lược quan trọng, mang lại tiềm năng to lớn trong việc định hình lại cách các doanh nghiệp vận hành. Tuy nhiên, để hiện thực hóa những lợi ích này, việc triển khai cần được thực hiện một cách có kế hoạch và tỉ mỉ, tập trung vào việc giảm thiểu vendor lock-in và tối đa hóa giá trị từ dịch vụ đám mây đa dạng. Mô hình chợ đa đám mây như O-Marketplace cung cấp một khuôn khổ mạnh mẽ cho thực tiễn đa đám mây, hỗ trợ các quy trình từ việc lựa chọn nhà cung cấp đám mây đến quản lý vòng đời ứng dụng. Các nghiên cứu đã chứng minh khả năng của mô hình này trong việc giải quyết các vấn đề như đối sánh (matchmaking) các thành phần ứng dụng với các nền tảng đám mây phù hợp, đảm bảo tính di động của ứng dụng giữa các đám mây khác nhau, và thậm chí tự động sửa chữa ứng dụng đa đám mây khi có sự cố [Thesis, p.5]. Những khả năng này không chỉ nâng cao hiệu suất đám mây mà còn củng cố an ninh đám mây và sự ổn định của hệ thống. Tiềm năng của chiến lược đa đám mây còn nằm ở khả năng thúc đẩy sự đổi mới, cho phép các nhà phát triển tự do sáng tạo và tích hợp dịch vụ đám mây tiên tiến mà không bị ràng buộc bởi các rào cản độc quyền. "Our finished studies are significant contributions for cloud research area in general and cloud marketplace evolution in particular." [Thesis, p.8]. Tương lai của điện toán đám mây sẽ tiếp tục chứng kiến sự phát triển của các nền tảng chợ đám mây thông minh hơn, với khả năng tự động hóa cao hơn và hỗ trợ mạnh mẽ hơn cho tiêu chuẩn mở đám mây, đảm bảo một môi trường cạnh tranh và linh hoạt cho tất cả các bên tham gia vào quá trình chuyển đổi số.

5.1. Thực tiễn đa đám mây Matchmaking và Portability ứng dụng

Trong thực tiễn đa đám mây, việc đối sánh (matchmaking) các thành phần ứng dụng với các dịch vụ đám mây và nền tảng phù hợp là rất quan trọng để tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên. Mô hình chợ đa đám mây như O-Marketplace cung cấp các thuật toán đối sánh tiên tiến để giúp người dùng lựa chọn nhóm nền tảng đám mây tương thích cho phần mềm dựa trên thành phần của họ, theo chiến lược chi phí hoặc các tùy chọn tùy chỉnh [Thesis, p.10]. Điều này không chỉ tối ưu hóa chi phí đám mây mà còn đảm bảo hiệu suất đám mây tối đa. Song song đó, tính di động của ứng dụng là một khía cạnh cốt lõi. Cách tiếp cận dựa trên Composable Application Model (CAM) sử dụng blueprint để quản lý vòng đời ứng dụng đa đám mây. Mọi thay đổi về IaaS hoặc PaaS của ứng dụng đều được phản ánh ngay lập tức vào blueprint thông qua hệ thống biến đổi hai chiều (Bidirectional Transformations System) [Thesis, p.10]. Điều này đảm bảo rằng ứng dụng có thể dễ dàng di chuyển và tái cấu hình giữa các nhà cung cấp đám mây khác nhau, hiệu quả phòng tránh vendor lock-in và tăng cường khả năng thích ứng cho doanh nghiệp.

5.2. Phòng tránh vendor lock in hiệu quả với cơ chế tự phục hồi

Một trong những ứng dụng thực tiễn nổi bật của Mô hình chợ đa đám mây và Composable Application Model (CAM) là khả năng tự động sửa chữa ứng dụng đa đám mây. Khi một hoặc nhiều thành phần dịch vụ gặp lỗi, ứng dụng có thể bị gián đoạn. Tuy nhiên, việc sửa chữa thủ công là một vấn đề phức tạp và tốn thời gian, đặc biệt trong môi trường đa đám mây phân tán. "To auto-repair multi-cloud application, we present a generic approach that uses CAM-based Blueprint for re-constructing multi-cloud application whenever one or more service components are failure." [Thesis, p.7]. CAM sử dụng blueprint của ứng dụng đa đám mây làm cơ sở để tái cấu trúc. Cơ chế này đảm bảo hoạt động của ứng dụng được duy trì bằng cách tự động triển khai lại các thành phần phần mềm bị lỗi và thiết lập lại các kết nối liên ứng dụng. Điều này không chỉ tăng cường độ tin cậy và hiệu suất đám mây mà còn củng cố khả năng phòng tránh vendor lock-in bằng cách giảm sự phụ thuộc vào sự ổn định của một nhà cung cấp đám mây duy nhất, đồng thời tiết kiệm đáng kể chi phí đám mây và thời gian khắc phục sự cố, góp phần vào sự ổn định của kiến trúc đa đám mây.

5.3. Tương lai của điện toán đám mây và chiến lược Đa đám mây

Tương lai của điện toán đám mây chắc chắn sẽ xoay quanh chiến lược đa đám mây và sự phát triển của các nền tảng chợ đám mây thông minh hơn. Với sự gia tăng của các dịch vụ đám mây và sự phức tạp của kiến trúc đa đám mây, nhu cầu về các giải pháp quản lý đa đám mây tiên tiến và khả năng tích hợp dịch vụ đám mây liền mạch sẽ ngày càng tăng. "The cloud and SaaS market as a whole is growing and changing towards multi-cloud for years." [Thesis, p.2]. Việc tiếp tục thúc đẩy tiêu chuẩn mở đám mây và tính tương thích đám mây sẽ là chìa khóa để phá vỡ hoàn toàn vấn đề khóa nhà cung cấp. Các nghiên cứu tương lai có thể tập trung vào việc phát triển các cơ chế đối sánh tinh vi hơn, hệ thống tự động hóa hoàn chỉnh hơn cho việc triển khai và quản lý vòng đời ứng dụng, cũng như các giải pháp an ninh đám mây thích ứng và thông minh hơn. Mô hình chợ đa đám mây sẽ tiếp tục phát triển để trở thành một trung tâm cho sự đổi mới, nơi các nhà phát triển có thể tự do cung cấp các giải pháp tiên tiến và người dùng có thể mua sắm dịch vụ đám mây một cách hiệu quả nhất, đảm bảo một hệ sinh thái đa đám mây bền vững và công bằng, thúc đẩy mạnh mẽ chuyển đổi số.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY HUYNH HOANG LONG RESEARCHING MULTI-CLOUD MARKETPLACE MODEL DOCTORAL DISSERTATION OF INFORMATION SYSTEMS Hanoi - 2022 MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY HUYNH HOANG LONG RESEARCHING MULTI-CLOUD MARKETPLACE MODEL Major: Information Systems Code: 9480104 DOCTORAL DISSERTATION OF INFORMATION SYSTEMS SUPERVISORS: 1. NGUYEN HUU DUC 2. LE TRONG VINH Hanoi - 2022 DECLARATION OF AUTHORSHIP I hereby declare that this thesis is my original work and it has been written by me in its entirety. I confirm that: • This work was done wholly during in Ph.

student at Hanoi University of Sci- ence and Technology. • Where any part of this thesis has previously been submitted at Hanoi University of Science and Technology or any other institution, this has been clearly stated. • Where I have consulted the published work of others, this is always clearly at- tributed. • Where I have quoted from the work of others, the source is always given.

With the exception of such quotations, this thesis is entirely my own work. • I have acknowledged all main sources of help. • Where the thesis is based on work done by myself jointly with others, I have made exactly what was done by others and what I have contributed myself. Hanoi, February 22th 2022 Supervisors Ph.

Student i ACKNOWLEDGEMENT My dissertation would not have finished without the support of my supervisors, family, co-authors, and colleagues. I am grateful to all those people who supported and inspired me while facing academic and personal challenges. I would like to pay the deepest gratitude to my first supervisor Dr. Nguyen Huu Duc for offering me a great environment, plenty of opportunities, and freedom to be creative.

Working with him marked an auspicious beginning to my doctoral upbringing. In critical moments, he has been available to provide sincere and determined opinions, helping me make the right decisions. I also thank my second supervisor, Assoc. Le Trong Vinh for his advice, encouragements and guidance throughout my Ph.

His experiences and insights are immensely meaningful for me in my works. I am grateful to them for devoting their precious time to discussing research ideas, proofreading, and explaining how to write good research papers. I would like to thank them for encouraging my research and empowering me to grow as a research scientist. I am grateful to my parents for their limitless love and my parents brought me up with great values of life, including humility and patience.

They always wish I could get Ph. Without their sacrifices and guidance, my education would have been impossible. I also thank my grandmother for her advice in every aspect of life. My success is also theirs.

My co-authors. Many thanks to my co-authors in our works. They had valuable comments for my works. Special thanks to Prof.

Zhenjiang Hu and Assoc. Huynh Quyet Thang for giving me an internship trip at National Institute of Informat- ics, Japan. Hu and members of Tsumina Lab warmly welcomed me into their lab and offered the helpful collaboration in research. Particularly, Van Dang (Ph.D student at NII) and I achieved a successful combination, our paper was accepted by SOMET 2019.

I also thank Mr Le Duc Hung (Ph.D student at TU Wien) for supporting me to implement component-based cloud software on multi-cloud. Many thanks to my colleagues from Department of Information System, School of Information and Communication Technology, Hanoi University of Science and Technology. Nguyen Thi Kim Anh and As- soc. Nguyen Binh Minh for providing such a stimulating and friendly working ii atmosphere.

It is fortunate for me to study in an active environment. Thank you all! Hanoi, February 22th 2022 Ph. Student Huynh Hoang Long iii ABSTRACT Cloud computing have been an effective delivery model for distributing computing that enables the delivery of applications as services over Internet, as well as platform- and infrastructure-level computing resources. It has been increasingly used by busi- nesses, organizations and individuals as a cost-effective IT solution.

Currently, con- sumers can approach cloud services through several existing service delivery methods in a convenient way as follows: Direct cloud service delivery, Cloud Brokerage, and Cloud Marketplace. However, these cloud service delivery models have many limi- tations on cloud service product information, quality of service, monopoly, competi- tiveness, etc. These problems have been damaging to the benefits of cloud consumers having to pay higher than the real value of cloud services. In addition, different com- mercial cloud providers impose different application architectures that tend to lock consumers into their services and do not want to allow the direct competition with oth- ers.

This is the cause of the well-known issue: vendor lock-in. In economics, vendor lock-in, also known as proprietary lock-in or customer lock-in, makes a customer dependent on a vendor for products and services, unable to use another vendor without substantial switching costs [82]. Because they cannot easily move to another cloud provider in the future without experiencing issues such as high costs, legal constraints, technical incompatibilities [59]. For example, when a consumer buys WordPress Application on Bitnami, he is first provided two deployment offering options: single-tier and multi-tier.

Then he is provided several options to launch WordPress Application: Amazon web services, Google cloud platform, and Azure. WordPress Application can only be deployed on one of these three services. There are two machines that are similar on paper as they both have four cores. Amazon VM offers more memory, but the price is very simi- lar.

In fact, Amazon VM offers almost twice the blended compute capacity over 24 hours than its Google cloud equivalent but database technology of Google is quite better. In the first case, if a consumer has been using Google Cloud and he spots a great cloud service pricing from Amazon. He is not allowed to move cloud service running on Google Cloud to Amazon. Another reason is because cloud technologies are incompatible between Amazon and Google.

In the second case, it is impossible if WordPress App Server is hosted on Amazon and WordPress Database is hosted on iv Google Cloud to leverage the benefits of two cloud providers. Taking advantage of it is not going to be easy because before he know it, he will be locked into single cloud provider. This challenge can be overcome if the WordPress App Server and Wordpress Database could be spread across two cloud providers to benefit from each provider’s best technology and less VM capacity (cheaper but meets the need). More effectively, WordPress components should be described in an open standard so that other providers than those mentioned above can offer cloud services at competitive prices and better capacities, and its components could be easily ported to other cloud.

To deal with vendor lock-in problem, multi-cloud is the effective approach because a multi-cloud strategy enables consumers to select any cloud service to meet the re- quirements of a particular application or workload as well as porting cloud software to another cloud. In this way, we have an interesting ideal about a multi-cloud service delivery model that facilitates to distribute Software as a Service (SaaS) across various clouds as well as liberates cloud developers from being tied to proprietary technology ecosystems. To turn our idea into reality, we sketch O-Marketplace Model (multi- cloud marketplace model) and define Composable Application Model (component- based cloud application model). To demonstrate the practicality of two proposed model, research works are focused on as follows: (i) O-Marketplace Model, after analyzing the limitations of existing cloud service delivery methods, a multi-cloud service delivery method is proposed to overcome these limitations, and a promising multi-cloud marketplace model is built up.

(ii) Composable Application Model, we first build up its concept and its description method, then the experimentation is conducted by transform into TOSCA speci- fication to evaluate the feasibility of the proposed multi-cloud application model. Finally, relying on Composable Application Model and O-Marketplace context, some issues of cloud computing are tackled to prove the practicality of two pro- posed model such as: matchmaking for multi-cloud marketplace application, multi-cloud application portability, multi-cloud application auto-repairing. Keywords: Cloud computing, Vendor lock-in, multi-cloud environment, multi- cloud marketplace, multi-cloud service delivery, multi-cloud application, matchmak- ing, multi-cloud application portability, multi-cloud application auto-repairing, Com- posable Application Model, O-Marketplace, Blueprint. v CONTENTS DECLARATION OF AUTHORSHIP.

x LIST OF TABLES. xi LIST OF FIGURES .2 Thesis research issues and motivation .2 Composable Application Model .1 Overview of Cloud computing .2 Cloud environment classification .1 Single-cloud environment .2 Multi-cloud environment .3 The advantages of multi-cloud environment .2 Existing cloud service delivery models .1 Cloud service brokerage .1 Topology and Orchestration Specification for Cloud Applica- tion - TOSCA .2 Settling and Launching Service Applications - SALSA .1 Approaches for cloud application .2 Approaches for cloud application description .3 Approaches for matchmaking cloud services .4 Approaches for cloud portability .5 Approaches for cloud application repairing .2 Existing methods for delivering cloud services .1 Simple cloud service delivery method .2 Cloud service delivery through Cloud Brokerage .3 Cloud service delivery through Cloud Marketplace .1 The proposed cloud service delivery method for multi-cloud marketplace .2 Overall structure of O-Marketplace .3 The operation mechanism of O-Marketplace .4 The novel approach in SaaS provisioning of O-Marketplace .5 The feasibility of O-Marketplace Model .6 The goals of O-Marketplace. COMPOSABLE APPLICATION MODEL 52 4.2 General concept of CAM .3 Simple Definition for CAM .2 Abstract model of CAM .1 Multi-component cloud software model .4 Cloud Software Stack .5 Cloud Software Composition .4 Description Templates of CAM .1 CAM-based Multi-cloud Application Description Template .2 General Structure of Cloud Software Component Template .3 Simple Software Component Template .4 Cloud Software Stack Template .5 Cloud Software Composition Template .6 Platform Service Template .5 Experimentation of CAM .1 Overview of CAM-D to TOSCA Specification Transformation Method .2 Mapping to TOSCA .1 CAM-Based Wordpress Application Description .2 Transforming Wordpress Description Templates to TOSCA-Based specification .3 Deploying Wordpress Application on multi-cloud by SALSA .6 Applications of CAM in O-Marketplace context .1 CAM-based matchmaking method for O- Marketplace .1 The proposed approach for matchmaking method .2 CAM-based multi-cloud application portability .1 The proposed approach for multi-cloud application portability .2 The proposed method for auto-updating multi-cloud application blueprint .3 View updating program .3 CAM-based method for auto-repairing multi-cloud marketplace application .1 The proposed approach for auto-repairing multi-cloud application .2 Procedure of multi-cloud application auto-repairing 94 4.3 Re-deploying and re-configuring CAM-based cloud application .7 Discussions of CAM .1 The role of CAM in O-Marketplace model .2 The role of CAM in cloud application development. CONCLUSION AND PERSPECTIVES 99 5.

105 LIST OF PUBLICATIONS. 115 ix ABBREVIATIONS API Application Programing Interface AWS Amazone Web Services BXs Bidirectional Transformations CAM Composable Application Model CAM-D CAM-based Description Method CDMI Cloud Data Management Interface CRM Customer Relationship Management CSB Cloud Service Brokerage CSP Cloud Service Provider DB Database EC2 Elastic Computing Cloud I/O Input/Output IaaS Infrastructure as a Service IP Internet Protocol IT Information Technology JSON Java Script Object Notation OCCI Open Cloud Computing Interface OS Operation System OVF Open Virtualization Format PaaS Platform as a Service QoS Quality of Service RDBMS Relational Database Management System REST Representational State Transfer S3 Amazon Simple Storage Service SaaS Software as a Service SALSA Settling and Launching Service Applications SLA Service Level Agreement SQL Structured Query Language TOSCA Topology Ochestration Specification for Cloud Application VM Virtual Machine XML Extensible Markup Language YAML Yet Another Markup Language x LIST OF TABLES 2.1 Existing Cloud Marketplaces .2 The operation mechanism of O-Marketplace .1 The comparison between CAM-D and TOSCA Specification. 102 xi LIST OF FIGURES 1.1 The potential for vendor lock-in risks is exacerbated in the cloud (source [59]).1 Cloud Service Model (source [84]).2 Single cloud architecture.3 Multi-cloud architecture.4 Processes in a CSB platform (source [52]).5 High level architecture of Cloud Broker Service (source [20]).6 TOSCA Service Template overview (source [50]).7 Multi application levels and multi deployment stacks (source [48]).1 Simple cloud service delivery method.2 Cloud service delivery method through Cloud Brokerage.