CHƯƠNG 1. Công nghệ ảo hóa 1. Ảo hóa Ảo hóa là phương pháp chia các tài nguyên của một máy tính thành nhiều môi trường thực thi khác nhau [01]. Điều này có nghĩa là nhiều máy ảo có thể thực thi trên một máy vật lý giống như mỗi máy ảo có hệ thống phần cứng vật lý riêng của mình.
Nói cách khác, đây là phương pháp tách riêng các phần cứng vật lý, hệ điều hành nhằm cung cấp khả năng sử dụng tài nguyên một cách hiệu quả và linh hoạt hơn. Vì sao phải ảo hóa? Ảo hóa ngày nay rất phổ biến trên toàn thế giới. Việc áp dụng công nghệ ảo hóa nhằm tiết kiệm không gian sử dụng, nguồn điện và giải pháp tỏa nhiệt trong trung tâm dữ liệu. Ngoài ra việc giảm thời gian thiết lập máy chủ máy trạm, kiểm tra phần mềm trước khi đưa vào hoạt động cũng là một trong những mục đích chính khi thực hiện ảo hóa.
Đồng thời việc nâng cấp cũng được thực hiện một cách dễ dàng linh hoạt. Bênh cạnh đó, với những khó khăn trong thời kỳ khủng khoảng khiến viêc ảo hóa càng được chú ý vì nó có thể giúp giảm thiểu chi phí. Ảo hóa được coi là một công nghệ giúp cho các tổ chức có thể cắt giảm chi tiêu hiệu quả với khả năng tận dụng tối đa năng suất của các thiết bị phần cứng. Ưu điểm và nhược điểm của ảo hóa a.
Ưu điểm Sử dụng hiệu quả phần cứng thông qua việc hợp nhất các hệ thống khác nhau vào một máy chủ vật lý giúp giảm chi phí phần cứng, tiết kiệm không gian, tiết kiệm thời gian quản lý và chi phí hoạt động: • Chi phí phần cứng và chi phí hoạt động giảm khoảng 50%, năng lượng tiêu thụ giảm 80%. Tiết kiệm hơn $3,000 mỗi năm cho mỗi máy chủ được ảo hóa và giảm 70% thời gian chuẩn bị máy chủ mới [03]. • Cung cấp dịch vụ IT dựa trên yêu cầu, không phụ thuộc vào phần cứng, hệ điều hành, ứng dụng hoặc nền tảng cung cấp bởi các nhà cung cấp dịch vụ. Ưu điểm này mang lại nhiều ý nghĩa đối với môi trường giáo dục, đặc biệt đối với những cơ sở trong nguồn ngân sách giới hạn, khó khăn trong việc mở rộng các 19 phòng thực hành trong khi nhu cầu đòi hỏi nhiều môi trường thực hành khác nhau cho sinh viên.Ví dụ, ảo hóa cho phép một máy chủ có thể chạy nhiều hệ điều hành khác nhau như Linux và Windows chẳng hạn.
Ưu điểm khác của ảo hóa là khả năng dễ phục hồi của các máy ảo (sandboxing of the VMs), và sandboxing khá đặc biệt quan trọng trong môi trường giáo dục. Ví dụ, sinh viên với tính khám phá, thường hay sử dụng và sửa đổi các chức năng không đúng cách có thể dẫn đến lỗi hệ thống nghiêm trọng. Rõ ràng, việc phục hồi máy tính ảo rõ ràng là dễ dàng và nhanh chóng hơn đối với một máy vật lý [04]. Nhược điểm Nhược điểm dễ thấy khi hợp nhất các hệ thống vào máy chủ thông qua công nghệ ảo hóa là sự phụ thuộc vào tính ổn định của máy chủ.
Nếu có bất kỳ sự cố nào xảy ra trên máy chủ như lỗi phần cứng, phần mềm, hệ điều hành, ứng dụng. thì có thể ảnh hưởng đến tất cả các máy ảo đang chạy trên máy chủ này. Các giải pháp ảo hóa Ngày nay có rất nhiều giải pháp ảo hóa, tiêu biểu là các giải pháp của Xen, một phần mềm mã nguồn mở miễn phí [05]; KVM (Kernal –based Virtual Machine) cũng là một phần mềm mã nguồn mở [06]; hay VMWare Workstation [03] cung cấp công nghệ ảo hóa ở lớp phần cứng. Để biết thêm chi tiết vui lòng xem thêm trong các tài liệu phần tham khảo.
Điện toán đám mây 1. Định nghĩa Thuật ngữ "cloud computing" ra đời giữa năm 2007 không phải để nói về một trào lưu mới, mà để khái quát lại các hướng đi của cơ sở hạ tầng thông tin vốn đã và đang diễn ra từ mấy năm qua. Theo Wikipedia: “Cloud computing là một mô hình điện toán có khả năng co giãn (scalable) linh động và các tài nguyên thường được ảo hóa được cung cấp như một dịch vụ trên mạng Internet”.Quan niệm này có thể được diễn giải một cách đơn giản: các nguồn điện toán khổng lồ như phần mềm, dịch vụ. sẽ nằm tại các máy chủ ảo (đám mây) trên Internet thay vì trong máy tính gia đình và văn phòng (trên mặt đất) để mọi người kết nối và sử dụng mỗi khi họ cần.
Với các dịch vụ sẵn có trên Internet, doanh nghiệp không phải mua và duy trì hàng trăm, thậm chí hàng nghìn máy tính cũng như phần mềm. Họ chỉ cần tập trung sản xuất bởi đã có người khác lo cơ sở hạ tầng và công nghệ thay họ [07].1 Mô hình điện toán đám mây [30] Cloud computing là mộtt thuthuật ngữ được nhắc khá nhiều trong thế giới công nghệ gần đây. Có khá nhiều địịnh nghĩa khác nhau về điện toán đám mây,, trong đó, có hai định nghĩa củaa Ian Foster [08] và Rajkumar Buyya [09] đượcc dùng khá ph phổ biến và có nhiều điểm tương đồ ồng. Cả hai đều định nghĩa điện n toán đám mây là một hệ phân bố, cung cấpp các tài nguyên ảo dưới dạng dịch vụ mộtt các linh đ động theo nhu cầu của người sử dụngng trên môi trư trường Internet.
Tính chất cơ bản n của điện toán đám mây Điện toán đám mây có 5 tính chất cơ bản nổi bật so vớii mô hình truyền truy thống: Hình 2.2 Các tính ch chất cơ bản của điện n toán đám mây a. Khả năng co giãn ãn (Rapid elasticity) Một đặc tính nổi bật củaa Điện toán đám mây là khả năng tự động mở ở rộng hoặc thu nhỏ hệ thống theo yêu cầầu người dùng (hệ thống sẽ tự mở rộng hoặặc thu hẹp bằng cách thêm hoặc giảm bớtt tài nguyên) Khả năng co giãn ãn nhanh và linh hohoạt giúp cho nhà cung cấp dịch vụ ụ điện toán đám mây service tận dụng ng tài nguyên dư th thừa phục vụ được nhiềuu khách hàng, ngư người dùng giảm chi phí vì họ ch chỉ phải trả tiền cho những tài nguyên thựcc sự s dùng. Tự phục vụ theo nhu ccầu (On-demand self-service) Người dùng gửi yêu cầu u thông qua trang web cung ccấp dịch vụ, hệệ thống của nhà cung cấp sẽ đáp ứng để người ngư dùng có thể tự phục vụ như: tăng – giảảm thời gian sử dụng server và dung lượ ợng lưu trữ, … mà không cần phải trực tiếếp yêu cầu nhà cung cấp dịch vụ, tứcc là m mọi nhu cầu khách hàng đều được xử lý trên internet. Truy xuất diện rộng ng (Broad network access) ac Điện toán đám mây cung ccấp các dịch vụ thông qua môi trường ng internet.
Do đó, ch chỉ cần khách hàng có kếtt nnối internet là có thể sử dụng dịch vụ. Hơn nữa, n điện toán đám mây ở dạng dịch vụ ụ nên không đòi hỏi khả năng xử lý cao ở phía máy khách (client), vì vậy người sử dụng dịch vụ có thể truy xuất bằng các thiếtt bị b di dộng như điện thoại,i, PDA, laptop… d. Dùng chung tài nguyên (Resource pooling) Tài nguyên củaa nhà cung ccấp dịch vụ được dùng chung, phục vụ cho nhi nhiều khách hàng dựaa trên mô hình “multi “multi-tenant”. Trong mô hình “multi-tenant”, tenant”, tài nguyên ssẽ được phân phát độngng tùy theo nhu ccầu của khách hàng.
Khi nhu cầuu của c một khách hàng giảm xuống, thì phầần tài nguyên dư thừa sẽ được tận dụng để phục ph vụ cho một khách hàng khác. Ví dụ như khách hàng A thuê 10 CPU m mỗii ngày từ t lúc 7 giờ đến lúc 11 giờ, mộtt khách hàng B thuê 10 CPU tương tự mỗi ngày từ lúc 13 gi giờ đến lúc 17 giờ thì hai khách hàng này có th thể dùng chung 10 CPU đó.3 Tài nguyên được dùng chung trong điện n toán đám mây 22 e. Điều tiết dịch vụ (Measured service) Hệ thống điện toán đám mây tự động kiểm soát và tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên (dung lượng lưu trữ, đơn vị xử lý, băng thông…). Lượng tài nguyên sử dụng có thể được theo dõi, kiểm soát và báo cáo một cách minh bạch cho cả hai phía nhà cung cấp dịch vụ và người sử dụng.
Các mô hình điện toán đám mây Trong phần này, tôi sẽ trình bày các loại hình dịch vụ của điện toán đám mây, các hình thức triển khai của chúng và cuối cùng là những thuận lợi và khó khăn khi sử dụng công nghệ điện toán đám mây. Điều mới mẻ mang tính đột phá của cloud computing không nằm ở bản chất công nghệ mà là mô hình hướng dịch vụ, mang lại sự thay đổi trong nhận thức về cách cung cấp dịch vụ (cho nhà cung cấp) và cách sử dụng dịch vụ (cho người sử dụng). Tất cả được đưa đến người sử dụng dưới hình thức dịch vụ, từ nguồn cung ứng điện toán có hàng ngày, đơn giản giống như nguồn cung ứng điện, nước. Tổng quát, mô hình điện toán đám mây được phân nhóm làm 2 loại: 1.
Mô hình dịch vụ (Service Models): Mặc dù hiện nay trên thế giới có rất nhiều nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây cung cấp các dịch vụ khác nhau, nhưng nhìn chung có 3 loại dịch vụ điện toán đám mây cơ bản: • Infrastructure as a Service Dịch vụ này cung cấp cho người sử dụng thuê các tài nguyên hạ tầng (ví dụ như các máy ảo, dung lượng lưu trữ) theo nhu cầu sử dụng. Nói cách khác, người sử dụng được cung cấp những tài nguyên máy tính cơ bản, và sẽ cài hệ điều hành, triển khai ứng dụng…Nhà cung cấp dịch vụ sẽ quản lý cơ sở hạ tầng bên dưới, người sử dụng sẽ phải quản lý hệ điều hành, lưu trữ, các ứng dụng triển khai trên hệ thống… Dịch vụ lưu trữ Amazon S3, hay tài nguyên điện toán Amazon EC2, IBM Blue Cloud là những ví dụ của IaaS. • Platform as a Service Dịch vụ này cung cấp môi trường phát triển phần mềm đã có sẵn để người sử dụng có thể thiết lập và tự phát triển trên nền tảng đó các ứng dụng hay các dịch vụ của mình. Người sử dụng không cần phải quản lý hoặc kiểm soát các cơ sở hạ tầng bên dưới bao gồm cả mạng, máy chủ, hệ điều hành, lưu trữ, các công cụ, môi trường phát triển ứng dụng nhưng quản lý các ứng dụng 23 mình cài đặt hoặc phát triển.
Microsoft Azure, Google App Engine, Amazon Relation Databse Services là những ví dụ của PaaS. • Software as a Service (SaaS): dịch vụ cung cấp phần mềm Dịch vụ này cung cấp cho người sử dụng các ứng dụng đã được cài đặt và cấu hình sẵn trên điện toán đám mây.
