CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN Cuộc khủng hoảng kinh tế thế giới ảnh hưởng đến tất cả lĩnh vực kể cả giáo dục. Trong bối cảnh nguồn ngân sách bị cắt giảm trong khi nhu cầu về dịch vụ công nghệ thông tin leo thang, các trường đại học đã và đang áp dụng giải pháp cắt giảm chi phí hoạt động nhưng vẫn đáp ứng nhu cầu của sinh viên, giảng viên. Trong các năm gần đây, cloud computing được biết đến như là giải pháp hứa hẹn, đầy tính khả thi cho những thách thức liên quan đến nguồn ngân sách hạn hẹp trong khi nhu cầu về IT ngày càng leo thang.
Ngày càng nhiều tạp chí (ví dụ Cloud Computing Journal), hội nghị ( Cloud computing Expo), công ty tư vấn, nhà cung cấp dịch vụ về cloud computing xuất hiện…chứng tỏ cloud computing ngày càng được quan tâm, hứa hẹn là giải pháp cho bài toán chi phí hạn hẹp với nhu cầu lớn về IT. EDUCAUSE đã dành riêng một phần trên website của mình để trình bày các xuất bản, thuyết trình, postcast, blog, các thông tin, quyết định và sự thực thi cloud computing [1]. Mặc dù cloud computing ngày càng được quan tâm, thông tin, tài liệu tham khảo về cloud computing ngày càng nhiều, nhiều tổ chức giáo dục vẫn chưa được thuyết phục về tính hiệu quả của giải pháp công nghệ này. Một số cho rằng, thông tin cloud computing còn mang tính chất quảng cáo, chưa được nghiên cứu đầy đủ, một số khác thì cho rằng an ninh và tính rủi ro trong việc bảo vệ dữ liệu…Do vậy, nhiều trường đại học vẫn còn e dè trong việc đầu tư thời gian, ngân sách cho ứng dụng các chiến lược về cloud computing.
Giải quyết những e dè, những lo lắng trong việc ứng dụng giải pháp cloud computing trong môi trường đại học là một trong những trọng tâm của luận văn. Bài luận văn cung cấp cái nhìn tổng quan về cloud computing trong giáo dục đại học, giúp người chưa biết gì về cloud computing làm quen với định nghĩa, tính chất, mô hình dịch vụ, mô hình triển khai của cloud computing. Đồng thời, luận văn trình bày ứng dụng cloud computing vào hai khía cạnh lý thuyết và thực hành của công tác giảng dạy và học tập. Luận văn tổng hợp và trình bày những lý do thuyết phục để ứng dụng cloud computing vào hệ thống E-Learning cũng như virtual lab.
Và mô hình kết hợp giữa E-Learning và virtual lab đặc biệt trên nền cloud computing được đề xuất dựa trên những phân tích về lợi ích của mô hình mamg lại. Để tăng thuyết phục về tính khả thi của mô hình, luận văn trình bày chi tiết về hệ thống E-Learning Sakai, Moodel, hệ thống virtual lab Apache VCL cùng với giải pháp kết hợp hai hệ thống này. Định nghĩa Những năm gần đây, khái niệm điện toán đám mây và ảo hóa nhận được khá nhiều sự quan tâm và trở thành thuật ngữ tin học phổ biến. Ngày càng nhiều tổ chức ứng dụng công nghệ này với mục đích cắt giảm chi phí như giảm chi phí quản lý, chi phí cơ sở hạ tầng đồng thời tối đa hóa việc sử dụng các tài nguyên hiện có.
Theo cách hiểu đơn giản nhất, điện toán đám mây là môi trường trong đó cho phép người dùng sử dụng các ứng dụng trên Internet dưới dạng dịch vụ. Hiện nay có rất nhiều định nghĩa khác nhau về cloud computing. Theo báo cáo của McKinsey & Company, đầu năm 2009 tồn tại 22 định nghĩa được sử dụng đại trà, và con số này đang tăng lên với sự quan tâm nghiên cứu của các nhà khoa học, trường đại học, công ty tin học trong 3 năm vừa qua [1]. Do vậy, không dễ dàng xác định một định nghĩa duy nhất về cloud computing.
McKindsey & Company định nghĩa cloud computing là dịch vụ dựa trên phần cứng, cung cấp khả năng tính toán, mạng, khả năng lưu trữ; trong đó việc quản lý phần cứng khá rất trừu tượng đối với người sử dụng: người sử dụng phải chịu các chi phí về cơ sở hạ tầng. Và khả năng về cơ sơ hạ tầng có tính co giãn cao (“as hardware-based services offering computing, network, and storage capacity where the management of hardware is highly abstracted from the buyers, buyers incur variable infrastructure costs, and infrastructure capacity is highly elastic”). Định nghĩa này hoàn toàn không đề cập đến thuật ngữ “internet” trong khi internet được coi là tiền đề cơ bản của cloud computing. Tuy nhiên, thuật ngữ “network” được sử dụng, ám chỉ sự kết nối, do vậy việc tránh sử dụng “internet” có thể để cố ý nói về các private cloud.
Gartner Research có cách tiếp cận rộng hơn, định nghĩa cloud computing là mô hình thay thế cho các dịch vụ về công nghệ thông tin ( “an alternative delivery and acquisition model for IT-related services”) và cung cấp các dịch vụ tài nguyên IT có khả năng mở rộng và co giãn, các tài nguyên này được cung cấp dưới dạng dịch vụ cho người dùng thông qua mạng Internet (“a style of computing where massively scalable IT-enabled capabilities are delivered 'as a service' to external customers using Internet technologies”). Định nghĩa này khá chung chung, và chưa đề cập đến các mô hình dịch 18 vụ cụ thể trong cụm từ “as a service”, một trong những thuộc tính quan trọng của cloud computing. CDW-G, nhà cung cấp giải pháp công nghệ cho các cơ quan chính phủ và tổ chức giáo dục đưa ra định nghĩa đơn giản nhưng toàn diện về cloud computing là một mô hình cho phép việc truy cập theo yêu cầu một cách thuận tiện vào tài nguyên tính toán (mạng, máy chủ, lưu trữ, ứng dụng, dịch vụ) ( “a model for enabling convenient, on- demand access to a shared pool of configurable computing resources (e. networks, servers, storage, applications and services) that can be rapidly provisioned”).
Có thể thấy, định nghĩa này phỏng theo định nghĩa về cloud computing của Viện nghiên cứu quốc tế về các chuẩn mực và công nghệ (NIST). NIST, dưới sự quản lý của Bộ thương mại Mỹ, định nghĩa cloud computing là mô hình điện toán cho phép truy cập qua mạng để lựa chọn và sử dụng tài nguyên tính toán (ví dụ: mạng, máy chủ, lưu trữ, ứng dụng và dịch vụ) theo nhu cầu một cách thuận tiện và nhanh chóng; đồng thời cho phép kết thúc sử dụng dịch vụ, giải phóng tài nguyên dễ dàng, giảm thiểu các giao tiếp với nhà cung cấp (“a model for enabling ubiquitous, convenient, on-demand network access to a shared pool of configurable computing resources (e., networks, servers, storage, applications, and services) that can be rapidly provisioned and released with minimal management effort or service provider interaction”). Đồng thời, cũng đề cập mô hình cloud computing bao gồm 5 đặc điểm thiết yếu, 3 mô hình dịch vụ và 4 mô hình triển khai [2]. Các định nghĩa về cloud computing tuy khác nhau nhưng đều nhất quán và đồng thuận với nhau về đặc điểm chung, mô hình dịch vụ, mô hình triển khai …được mô tả bởi NIST.
Thông tin chi tiết về đặc điểm chung, mô hình dịch vụ và mô hình triển khai được trình bày ngay phần dưới đây. Đặc điểm cơ bản Theo NIST, cloud computing có 5 đặc điểm chính, nếu một dịch vụ thiếu một trong những đặc điểm này thì không thể gọi là dịch vụ cloud computing. Dịch vụ cloud computing cho phép người sử dụng dịch vụ hoàn toàn có thể tự thiết lập các nhu cầu và yêu cầu của mình mà không cần nhờ đến bất kỳ sự giúp đỡ từ nhà cung cấp dịch vụ (On-Demand Self Service). Cloud computing cung cấp các dịch vụ thông qua môi trường Internet.
Do đó, chỉ cần người sử dụng có kết nối Internet là có thể sử dụng dịch vụ. Hơn nữa, cloud computing 19 ở dạng dịch vụ 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 thiết bị di dộng như điện thoại, PDA, laptop… và không còn bị phụ thuộc vị trí, họ có thể truy xuất dịch vụ từ bất kỳ nơi nào, vào bất kỳ lúc nào có kết nối Internet (Broad Network Access). Tài nguyên của nhà cung cấp dịch vụ cloud computing được dùng chung (Resource Pooling), phục vụ cho nhiều người sử dụng dựa trên mô hình “multi-tenant”. Trong mô hình “multi-tenant”, tài nguyên sẽ được phân phát động tùy theo nhu cầu của người sử dụng.
Khi nhu cầu của một khách hàng giảm xuống, thì phần tài nguyên dư thừa sẽ được tận dụng để phục vụ cho khách hàng khác. Ví dụ như khách hàng A thuê 10 CPU mỗi ngày từ lúc 7 giờ đến lúc 11 giờ, một khách hàng B thuê 10 CPU tương tự mỗi ngày từ lúc 13 giờ đến lúc 17 giờ thì hai khách hàng này có thể dùng chung 10 CPU đó. Đồng thời, với năng lực tính toán mềm dẻo, tự động mở rộng hoặc thu nhỏ hệ thống theo yêu cầu người dùng bằng cách thêm hoặc giảm bớt tài nguyên, khả năng co giãn nhanh và linh hoạt (Rapid Elasticity) giúp cho nhà cung cấp dịch vụ cloud computing tận dụng tài nguyên dư thừa phục vụ được nhiều khách hàng, giảm chi phí cho người sử dụng vì họ chỉ phải trả tiền cho những tài nguyên thực sự dùng. Ngoài ra, hệ thống cloud computing 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. Mô hình dịch vụ Theo NIST, mô hình dịch vụ cloud computing được gom góp thành 3 loại chính: dịch vụ phần mềm (Cloud Software as a Service - SaaS), dịch vụ nền tảng (Cloud Platform as a Service – PaaS) và dịch vụ hạ tầng (Cloud Infrastructure as a Service – IaaS). Mô hình dịch vụ mà nhà cung cấp dịch vụ cung cấp, quản lý và kiểm soát cơ sở hạ tầng cloud computing cơ bản, bao gồm: các ứng dụng, mạng, lưu trữ, máy chủ, hệ điều hành…; cung cấp cho người sử dụng các ứng dụng đã được cài đặt và cấu hình sẵn trên cloud computing được gọi là dịch vụ phần mềm (SaaS). Người sử dụng chỉ việc dùng từ xa các ứng dụng, thay vì phải cài đặt, cấu hình trên các máy trạm của họ.
Tương tự như SaaS, trong mô hình dịch vụ nền tảng (PaaS), nhà cung cấp dịch vụ cung cấp, quản lý, kiểm soát hạ tầng cloud computing cơ bản ngoại trừ các ứng dụng cá 20 nhân. Các ứng dụng các nhân được kiểm soát bởi người sử dụng dịch vụ. Các nhà cung cấp dịch vụ cung cấp các công cụ và nguồn lực cho phép người sử dụng tự thiết lập và phát triển ứng dụng trên nền tảng đó.