Nghiên Cứu Nguyên Lý và Kiến Trúc Điện Toán Đám Mây Trên Nền Tảng Microsoft Azure

• Tác giả: Nguyễn Mạnh Hùng
• Người hướng dẫn: PGS - TS Nguyễn Văn Vỵ
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Công nghệ thông tin
• Đề tài: Nghiên Cứu Nguyên Lý, Kiến Trúc Điện Toán Đám Mây Và Xây Dựng Phần Mềm Quản Lý Nguồn Lực Trên Nền Tảng Microsoft Azure
• Loại tài liệu: luận án thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hà Nội

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY
• 1.1. Khái niệm điện toán đám mây
• 1.2. Định nghĩa Ian Foster
• 1.3. Định nghĩa Rajkumar Buyya
• 1.4. Định nghĩa Wikipedia
• 1.5. Đặc điểm của điện toán đám mây
• 1.5.1. Tính tự phục vụ theo nhu cầu
• 1.5.2. Truy cập diện rộng
• 1.5.3. Dùng chung tài nguyên và độc lập vị trí
• 1.5.4. Khả năng co giãn nhanh chóng
• 1.5.5. Chi trả theo thực dùng
• 1.6. Các thành phần của đám mây
• 1.6.1. Mô hình và dịch vụ của điện toán đám mây
• 1.6.2. Các dịch vụ chính
• 1.6.3. Quản trị dữ liệu
• 1.6.4. Quản lý dịch vụ
• 1.6.5. Khả năng chịu lỗi
• 1.7. Mô hình triển khai điện toán đám mây
• 1.7.1. Đám mây công cộng
• 1.7.2. Đám mây cộng đồng
• 1.8. Thách thức của điện toán đám mây
• 1.9. Xu hướng phát triển của điện toán đám mây
• 2. CHƯƠNG 2: MICROSOFT VỚI ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY
• 2.1. Tổng quan về giải pháp của Microsoft
• 2.1.1. Sự truyền đạt
• 2.1.2. Cung cấp truy xuất ứng dụng văn phòng hiệu quả
• 2.2. Quản lý ứng dụng và dịch vụ
• 2.3. Tổng quan về Windows Azure Platform
• 2.3.1. Giới thiệu Windows Azure
• 2.3.2. Giới thiệu Sql Azure
• 2.3.3. Giới thiệu Window Azure Platform AppFabric
• 2.3.4. Windows Azure Blogs
• 2.3.4.1. Giới thiệu Windows Azure Blogs
• 2.3.4.2. Phân loại Blob Store
• 2.3.4.3. Blob Storage và Rest
• 2.3.4.4. Giới thiệu Storage Client Blob API
• 2.3.5. Windows Azure Table
• 2.3.5.1. Giới thiệu Azure Table và mô hình dữ liệu
• 2.3.5.2. Phân vùng bảng
• 2.3.5.3. Table và Rest API
• 2.3.5.4. Giới thiệu ADO.NET Data Services Library (.NET Client Library)
• 2.3.6. Windows Azure Queues
• 2.3.6.1. Giới thiệu Azure Queues
• 2.3.6.2. Mô hình dữ liệu của Azure Queue
• 2.3.6.3. Queue REST API
• 2.3.6.4. Azure Storage Client Queue API
• 2.3.7. Windows Azure Platform AppFabric
• 2.3.7.1. Giới thiệu AppFabric
• 2.3.7.2. Dịch vụ kiểm soát truy nhập
• 2.3.7.3. AppFabric Service Bus
• 3. XÂY DỰNG ỨNG DỤNG QUẢN LÝ NGUỒN LỰC DỰA TRÊN NỀN TẢNG MICROSOFT WINDOWS AZURE
• 3.1. Tổng quan về hệ thống quản lý nguồn lực
• 3.1.1. Tổng quan hệ thống quản lý nguồn lực
• 3.1.2. Các phân hệ chính trong hệ thống quản lý nguồn lực
• 3.2. Khảo sát yêu cầu nghiệp vụ hệ thống quản lý nguồn lực và tiền lương
• 3.2.1. Đánh giá chung về công tác quản lý tổ chức
• 3.2.2. Công tác quản lý nhân sự
• 3.2.3. Khảo sát quy trình nghiệp vụ hệ thống quản lý nguồn lực
• 3.3. Phân tích hệ thống quản lý nguồn lực
• 3.3.1. Các phân hệ chính của hệ thống
• 3.3.2. Phát triển mô hình các ca sử dụng
• 3.3.3. Phân tích ca sử dụng
• 3.3.4. Các mô hình thiết kế hệ thống quản lý nguồn lực
• 3.3.5. Thiết kế kiến trúc vật lý
• 3.3.6. Lựa chọn công cụ và môi trường phát triển
• 3.3.7. Thiết kế mô hình phát triển
• 3.3.8. Thiết kế nguyên mẫu phát triển
• 3.3.9. Xác định biểu đồ lớp thiết kế
• 3.3.10. Thiết kế Cơ sở dữ liệu
• 4. TRIỂN KHAI-KIỂM THỬ VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU NĂNG
• 4.1. Triển khai hệ thống trên đám mây
• 4.1.1. Giai đoạn Đánh giá đám mây
• 4.1.2. Giai đoạn kiểm chứng các khái niệm
• 4.1.3. Giai đoạn chuyển đổi dữ liệu nên đám mây
• 4.1.4. Giai đoạn chuyển đổi ứng dụng nên đám mây
• 4.1.5. Giai đoạn thúc đẩy đám mây và nâng cấp ứng dụng
• 4.1.6. Giai đoạn tối ưu hóa
• 4.2. Kiểm thử hệ thống và đánh giá hiệu năng
• 4.2.1. Lập kế hoạch kiểm thử
• 4.2.2. Lập chiến lược kiểm thử
• 4.2.3. Đánh giá hiệu năng
• KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Kiến Trúc Điện Toán Đám Mây và Microsoft Azure

Điện toán đám mây đang định hình lại cách các doanh nghiệp ứng dụng CNTT, tạo ra sự dịch chuyển về kiến trúc và khả năng mở rộng ứng dụng. Thay vì xây dựng cơ sở hạ tầng tốn kém, các công ty giờ đây có thể tận dụng các dịch vụ đám mây. Microsoft Azure là một nền tảng điện toán đám mây hàng đầu, cung cấp nhiều dịch vụ từ tính toán, lưu trữ đến phân tích dữ liệu. Điện toán đám mây giúp tiết kiệm năng lượng, hợp nhất tài nguyên và bảo mật thông tin. Theo thống kê của tạp chí “Cloud Magazine” thì hiện tại có hơn 200 định nghĩa khác nhau về Cloud Computing. Việc nghiên cứu và ứng dụng kiến trúc điện toán đám mây đang trở thành yếu tố then chốt cho sự phát triển CNTT trên toàn cầu. Điện toán đám mây là phần cốt lõi tạo nên nhận thức mới của doanh nghiệp trong ứng dụng công nghệ thông tin, nó tạo ra là mô hình dịch chuyển trong cách thức làm thế nào chúng ta cung cấp kiến trúc và khả năng mở rộng của các ứng dụng.

1.1. Khái Niệm và Định Nghĩa Điện Toán Đám Mây Hiện Đại

Điện toán đám mây đề cập đến các ứng dụng và dịch vụ chạy trên môi trường phân tán, sử dụng tài nguyên ảo hóa. Người dùng có thể truy cập thông qua các giao thức chuẩn trên môi trường mạng và Internet. Theo Ian Foster, điện toán đám mây là mô hình điện toán phân tán có tính co giãn lớn, hướng theo co giãn về mặt kinh tế. Rajkumar Buyya định nghĩa điện toán đám mây là một loại hệ thống phân bố và xử lý song song gồm các máy tính ảo kết nối với nhau và được cung cấp động cho người dùng. Wikipedia định nghĩa điện toán đám mây còn gọi là điện toán máy chủ ảo, là mô hình điện toán sử dụng các công nghệ máy tính và phát triển dựa vào mạng Internet .

1.2. Đặc Điểm Nổi Bật của Kiến Trúc Điện Toán Đám Mây

Điện toán đám mây sở hữu nhiều đặc điểm quan trọng. Đầu tiên là tính tự phục vụ theo nhu cầu, cho phép khách hàng đơn phương thiết lập yêu cầu nguồn lực, thời gian sử dụng, server, dung lượng lưu trữ và khả năng đáp ứng tương tác lớn. Truy cập diện rộng là một đặc điểm nữa, khi dịch vụ chạy trên Internet, người dùng chỉ cần kết nối Internet để sử dụng, không yêu cầu cấu hình cao. Dùng chung tài nguyên và độc lập vị trí, cho phép tài nguyên phần cứng và ảo hóa được cấp phát động dựa vào nhu cầu, người dùng không cần quan tâm tới vị trí tài nguyên. Khả năng co giãn nhanh chóng cho phép tự động mở rộng hoặc thu nhỏ hệ thống. Cuối cùng là chi trả theo thực dùng, người dùng chỉ trả tiền cho những gì họ thực sự sử dụng.

II. Thách Thức Bảo Mật và Quản Lý Chi Phí Trên Microsoft Azure

Việc chuyển đổi sang điện toán đám mây không phải là không có thách thức. Bảo mật dữ liệu là một mối quan tâm hàng đầu, đòi hỏi các biện pháp mã hóa và kiểm soát truy cập nghiêm ngặt. Quản lý chi phí cũng là một yếu tố quan trọng, cần được theo dõi và tối ưu hóa liên tục. Việc triển khai và quản lý các dịch vụ trên Microsoft Azure đòi hỏi kiến thức chuyên môn và kỹ năng phù hợp. Để giải quyết vấn đề này, cần có các giải pháp và công cụ quản lý tài nguyên hiệu quả. Các công ty cần phải thông minh hơn trong truy cập, xử lý và lưu trữ dữ liệu. Azure Security Center là một công cụ bảo mật mạnh mẽ, giúp bảo vệ các ứng dụng và dữ liệu trên đám mây. Cost Management là một dịch vụ khác, giúp theo dõi và quản lý chi phí sử dụng Azure.

2.1. Các Vấn Đề Bảo Mật Dữ Liệu Trong Môi Trường Điện Toán Đám Mây

Bảo mật dữ liệu là một thách thức lớn khi chuyển sang điện toán đám mây. Dữ liệu được lưu trữ trên các máy chủ từ xa, và việc kiểm soát truy cập trở nên phức tạp hơn. Cần có các biện pháp bảo mật mạnh mẽ, bao gồm mã hóa dữ liệu khi truyền và lưu trữ, kiểm soát truy cập dựa trên vai trò, và giám sát hoạt động bất thường. Việc tuân thủ các quy định bảo mật như GDPR và HIPAA cũng là một yếu tố quan trọng. Microsoft cung cấp nhiều công cụ và dịch vụ để giúp khách hàng bảo vệ dữ liệu của họ trên Azure, bao gồm Azure Active Directory để quản lý danh tính và truy cập, và Azure Security Center để phát hiện và ngăn chặn các mối đe dọa.

2.2. Quản Lý Chi Phí Hiệu Quả Khi Phát Triển Ứng Dụng Trên Azure

Quản lý chi phí là một thách thức khác khi sử dụng điện toán đám mây. Chi phí có thể tăng nhanh chóng nếu không được kiểm soát. Việc lựa chọn đúng loại dịch vụ, kích thước máy ảo và lưu trữ là rất quan trọng. Cần theo dõi chi phí sử dụng và tối ưu hóa tài nguyên để giảm thiểu chi phí. Microsoft cung cấp Azure Cost Management để giúp khách hàng theo dõi và quản lý chi phí của họ. Nó cung cấp các công cụ để phân tích chi phí, đặt ngân sách và nhận cảnh báo khi chi phí vượt quá ngân sách.

III. Phương Pháp Triển Khai DevOps và IaC Trên Microsoft Azure

Để tận dụng tối đa lợi ích của điện toán đám mây, các phương pháp DevOps và Infrastructure as Code (IaC) ngày càng trở nên quan trọng. DevOps giúp tăng tốc độ phát triển và triển khai ứng dụng, trong khi IaC cho phép tự động hóa việc quản lý cơ sở hạ tầng. Việc sử dụng các công cụ như Azure DevOps và Azure Resource Manager (ARM) giúp đơn giản hóa quy trình triển khai và quản lý. CI/CD (Continuous Integration/Continuous Deployment) là một phần quan trọng của DevOps, cho phép tự động hóa quá trình kiểm thử và triển khai ứng dụng. Các container và Kubernetes cũng đóng vai trò quan trọng trong việc triển khai ứng dụng trên đám mây.

3.1. Tối Ưu Hóa Quy Trình Phát Triển và Triển Khai Với DevOps

DevOps là một phương pháp luận giúp tăng tốc độ phát triển và triển khai ứng dụng. Nó tập trung vào việc cải thiện sự hợp tác giữa các nhóm phát triển và vận hành. Azure DevOps cung cấp các công cụ để quản lý mã nguồn, xây dựng, kiểm thử và triển khai ứng dụng. Việc sử dụng CI/CD giúp tự động hóa quá trình kiểm thử và triển khai, giảm thiểu lỗi và tăng tốc độ phát hành. Áp dụng DevOps giúp các doanh nghiệp nhanh chóng đáp ứng các yêu cầu của thị trường và cải thiện sự hài lòng của khách hàng.

3.2. Tự Động Hóa Cơ Sở Hạ Tầng Với Infrastructure as Code IaC

Infrastructure as Code (IaC) là một phương pháp tiếp cận quản lý cơ sở hạ tầng bằng cách sử dụng mã. Thay vì cấu hình cơ sở hạ tầng thủ công, IaC cho phép định nghĩa cơ sở hạ tầng trong các tệp mã, giúp tự động hóa quá trình tạo và quản lý cơ sở hạ tầng. Azure Resource Manager (ARM) là một dịch vụ IaC của Microsoft, cho phép định nghĩa cơ sở hạ tầng Azure bằng các tệp JSON. Việc sử dụng IaC giúp giảm thiểu lỗi, tăng tốc độ triển khai và đảm bảo tính nhất quán của cơ sở hạ tầng.

IV. Ứng Dụng Thực Tế Phát Triển Phần Mềm Quản Lý Nguồn Lực Azure

Luận văn này tập trung vào việc nghiên cứu nguyên lý, kiến trúc điện toán đám mây và xây dựng phần mềm quản lý nguồn lực trên nền tảng Microsoft Azure. Ứng dụng được xây dựng nhằm quản lý các khía cạnh khác nhau của nguồn lực, từ quản lý nhân sự, tiền lương đến quản lý đào tạo. Việc sử dụng Azure giúp ứng dụng có khả năng mở rộng linh hoạt, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của doanh nghiệp. Hệ thống sử dụng bộ công cụ Visual Studio 2010 SP 1 Microsoft để phát triển và sử dụng ngôn ngữ UML để phân tích và thiết kế ứng dụng . Ngoài ra còn đề cập đến các vấn đề như : Quản lý ảo hóa, bảo mật và mô hình triển khai điện toán đám mây.

4.1. Các Phân Hệ Chính Trong Phần Mềm Quản Lý Nguồn Lực

Phần mềm quản lý nguồn lực bao gồm nhiều phân hệ chính. Các phân hệ thường thấy bao gồm: quản lý nhân sự, quản lý hợp đồng lao động, quản lý khen thưởng kỷ luật, quản lý đào tạo, quản lý thời gian lao động, quản lý tuyển dụng và quản lý tiền lương. Mỗi phân hệ có các chức năng riêng, nhưng tất cả đều hướng đến mục tiêu chung là tối ưu hóa việc sử dụng nguồn lực của doanh nghiệp. Hệ thống sử dụng bộ công cụ Visual Studio 2010 SP 1 Microsoft để phát triển và sử dụng ngôn ngữ UML để phân tích và thiết kế ứng dụng.

4.2. Lựa Chọn Công Cụ và Môi Trường Phát Triển Trên Azure

Việc lựa chọn công cụ và môi trường phát triển phù hợp là rất quan trọng để xây dựng một ứng dụng chất lượng trên Azure. Visual Studio là một IDE phổ biến, cung cấp nhiều công cụ để phát triển ứng dụng .NET. Azure DevOps cung cấp các công cụ để quản lý mã nguồn, xây dựng và triển khai ứng dụng. Việc sử dụng các công cụ này giúp tăng tốc độ phát triển và đảm bảo chất lượng của ứng dụng. Cần thiết kế cơ sở dữ liệu cho hệ thống.

V. Kiểm Thử Đánh Giá Hiệu Năng Ứng Dụng Quản Lý Trên Azure

Sau khi phát triển, ứng dụng cần được kiểm thử và đánh giá hiệu năng. Việc kiểm thử đảm bảo ứng dụng hoạt động đúng như mong đợi, trong khi đánh giá hiệu năng giúp xác định các điểm nghẽn và tối ưu hóa hiệu suất. Các công cụ như Azure Monitor giúp theo dõi hiệu năng của ứng dụng và cơ sở hạ tầng. Việc sử dụng load testing giúp đánh giá khả năng chịu tải của ứng dụng. Kiểm tra và đánh giá là bước không thể thiếu khi xây dựng phần mềm. Triển khai - kiểm thử và đánh giá hiệu năng: Nội dung chương 4 trình bày các bước để triển khai hệ thống trên nền điện toán đám mây Azure và lập kế hoạch kiểm thử hệ thống . Đánh giá về khả năng chịu tải dựa theo đặc tính co giãn tài nguyên của điện toán đám mây.

5.1. Lập Kế Hoạch và Thực Hiện Kiểm Thử Hệ Thống Chi Tiết

Việc lập kế hoạch kiểm thử là bước quan trọng để đảm bảo chất lượng của ứng dụng. Kế hoạch kiểm thử cần xác định các loại kiểm thử cần thực hiện, các trường hợp kiểm thử, và các tiêu chí chấp nhận. Các loại kiểm thử thường được sử dụng bao gồm: kiểm thử đơn vị, kiểm thử tích hợp, kiểm thử hệ thống và kiểm thử chấp nhận. Cần thiết kế các trường hợp kiểm thử để bao phủ tất cả các chức năng của ứng dụng. Cần xác định các tiêu chí chấp nhận để đảm bảo ứng dụng đáp ứng các yêu cầu của người dùng.

5.2. Đánh Giá Hiệu Năng và Khả Năng Chịu Tải Của Ứng Dụng

Đánh giá hiệu năng giúp xác định các điểm nghẽn và tối ưu hóa hiệu suất của ứng dụng. Azure Monitor cung cấp các công cụ để theo dõi hiệu năng của ứng dụng và cơ sở hạ tầng. Việc sử dụng load testing giúp đánh giá khả năng chịu tải của ứng dụng. Cần xác định các chỉ số hiệu năng quan trọng như thời gian phản hồi, số lượng yêu cầu mỗi giây, và mức sử dụng tài nguyên. Cần thực hiện các biện pháp tối ưu hóa để cải thiện hiệu năng của ứng dụng.

VI. Kết Luận và Hướng Phát Triển Ứng Dụng Quản Lý Trên Azure

Luận văn này đã trình bày một nghiên cứu về kiến trúc điện toán đám mây và việc phát triển phần mềm quản lý nguồn lực trên nền tảng Microsoft Azure. Kết quả nghiên cứu cho thấy Azure là một nền tảng mạnh mẽ, cung cấp nhiều công cụ và dịch vụ để xây dựng các ứng dụng chất lượng cao. Tuy nhiên, việc chuyển đổi sang điện toán đám mây đòi hỏi kiến thức chuyên môn và kỹ năng phù hợp. Trong tương lai, có thể mở rộng ứng dụng để hỗ trợ các tính năng mới, như tích hợp Machine Learning và AI để phân tích dữ liệu và đưa ra các quyết định thông minh. Ngoài ra, các phân hệ có thể được mở rộng để hỗ trợ các quy trình nghiệp vụ phức tạp hơn.

6.1. Tổng Kết Kết Quả Nghiên Cứu và Đánh Giá Tiềm Năng Azure

Nghiên cứu này đã chứng minh tiềm năng của Microsoft Azure trong việc xây dựng các ứng dụng quản lý nguồn lực. Azure cung cấp khả năng mở rộng linh hoạt, chi phí hiệu quả và bảo mật cao. Việc sử dụng các công cụ và dịch vụ của Azure giúp tăng tốc độ phát triển và giảm thiểu rủi ro. Tuy nhiên, cần có kiến thức chuyên môn và kỹ năng phù hợp để tận dụng tối đa lợi ích của Azure. Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các ứng dụng Azure để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của doanh nghiệp.

6.2. Các Hướng Phát Triển và Ứng Dụng Công Nghệ Mới Trên Azure

Trong tương lai, có thể mở rộng ứng dụng để hỗ trợ các tính năng mới. Tích hợp Machine Learning và AI để phân tích dữ liệu và đưa ra các quyết định thông minh. Ví dụ, có thể sử dụng Machine Learning để dự đoán nhu cầu nguồn lực trong tương lai. Các phân hệ có thể được mở rộng để hỗ trợ các quy trình nghiệp vụ phức tạp hơn. Việc sử dụng serverless computing như Azure Functions có thể giúp giảm chi phí và tăng tính linh hoạt của ứng dụng.