HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG
---------------------------------------

NGUYỄN MINH TÂM

NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ CỘNG TÁC
TRONG CLOUD COMPUTING
CHUYÊN NGÀNH :

HỆ THỐNG THÔNG TIN

MÃ SỐ:

60.48.01.04

0

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN HỒNG SƠN

TP.HỒ CHÍ MINH – 2016


Luận văn được hoàn thành tại:
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG

Người hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN HỒNG SƠN

Phản biện 1: ………………………………………………
Phản biện 2: ………………………………………………

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại
Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Vào lúc: ... giờ .... ngày ..... tháng .... năm ….....
Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Ngày nay, với sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghệ thông tin và công nghệ
điện tử, các thiết bị truyền dẫn thông tin trở nên mạnh mẽ và năng lực xử lý được nâng cao.
Chất lượng của dịch vụ truyền tải thông tin trên mạng internet được đảm bảo. Điều này tạo
điều kiện cho Cloud Computing hay điện toán đám mây phát triển và trở thành một xu thế.
Điện toán đám mây cung cấp các dịch vụ từ cơ sở hạ tầng, dịch vụ nền tảng, cũng như
dịch vụ về phần mềm, đáp ứng đầy đủ các nhu cầu về công nghệ thông tin cho cá nhân hoặc
doanh nghiệp. Nhằm giảm các chi phí cho đầu tư cơ sở hạ tầng mạng cũng như chi phí bảo
trì, sửa chữa, … các công ty và doanh nghiệp thuê các dịch vụ từ các nhà cung cấp dịch vụ
điện toán đám mây. Khi đó các doanh nghiệp không cần phải quan tâm quá nhiều đến cơ sở
hạ tầng, công nghệ mà chỉ tập trung vào công việc chính của mình là kinh doanh, sản xuất.
Do đó hiệu quả công việc được nâng cao.
Với nhu cầu về dịch vụ điện toán đám mây ngày càng tăng nhưng tài nguyên sẵn có
trong đám mây riêng lẻ có giới hạn. Khi có một nhu cầu lớn từ phía khách hàng có thể tạo ra
áp lực lớn cho trung tâm dữ liệu. Khi đó, những khách hàng mới khi đăng ký sử dụng dịch
vụ có thể sẽ không được đáp ứng. Một giải pháp để giải quyết tình trạng này là sử dụng mô
hình cộng tác giữa các đám mây – Inter Clouds. Trong mô hình này, các đám mây riêng sẽ
liên kết, phối hợp với nhau nhằm mở rộng khả năng cung cấp tài nguyên cho các yêu cầu
của khách hàng. Việc liên kết này được thực hiện chủ yếu bởi thành phần Cloud

Coordinator. Điều này sẽ cho phép tăng hiệu suất, độ tin cậy, khả năng mở rộng các nhà
cung cấp dịch vụ. Tuy nhiên để thực hiện liên kết giữa các đám mây sao cho thông suốt và
hiệu quả là một thách thức đối với cộng đồng nghiên cứu và triển khai liên đoàn đám mây.
Cũng chính vì vậy đề tài: “NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ CỘNG TÁC TRONG CLOUD
COMPUTING” đã được chọn cho luận văn thạc sĩ.

2. Tổng quan về các vấn đề nghiên cứu
Đã có nhiều công trình nghiên cứu về điện toán liên đám mây như Bài báo “Inter –
Cloud: Utility-Oriented Federation of Cloud Computing Environments for Scaling of
Application Services” [3] trình bày kiến trúc của một môi trường điện toán đám mây liên kết
với nhau có tên Inter Cloud để hỗ trợ việc mở rộng quy mô của các ứng dụng trên nhiều nhà
cung cấp đám mây. Ý tưởng đằng sau khái niệm liên kết ở trên là để tăng cường khả năng cung


2
cấp dịch vụ đám mây dự phòng trong trường hợp khối lượng công việc đột biến bất ngờ bằng
cách cho thuê khả năng tính toán và lưu trữ có sẵn từ các nhà cung cấp dịch vụ đám mây khác.
Các thành phần chính của kiến trúc được đề xuất là một Cloud Broker, một Cloud Exchange và
một Cloud Coordinator.
Trong mô hình Inter-Cloud được biểu diễn như hình 1, Cloud Exchange (CEx) được diễn
tả như một thị trường mà cho phép các nhà môi giới và nhà cung cấp có thể cải thiện hiệu suất,
độ tin cậy và khả năng mở rộng của các ứng dụng mềm dẻo bằng cách tận dụng tài nguyên từ
nhiều Cloud để đáp ứng các cam kết về chất lượng (SLAs) thông qua việc quy hoạch chúng
bằng nhiều trung tâm dữ liệu khác nhau. Inter-Cloud đề xuất chính sách định hướng thị trường
cho việc cấp phát các máy ảo trên một hoặc nhiều trung tâm dữ liệu với một chính sách linh
động được thực thi bởi các nhà cung cấp [3].

Hình 1: Kiến trúc và các thành phần của InterCloud [3]

Cloud Broker: Môi giới đám mây đại diện cho người sử dụng xác định các nhà cung cấp

dịch vụ đám mây phù hợp thông qua Cloud Exchange và thương lượng với Cloud Coordinator
cho một phân bổ tài nguyên, đáp ứng chất lượng dịch vụ theo yêu cầu của người sử dụng [3].
Cloud Exchange (CEx): Là một nhà tạo ra thị trường. CEx đóng vai trò như một cơ quan
đăng ký thông tin. Ở đó chứa chi phí sử dụng hiện tại và các dạng nhu cầu của đám mây. Cloud
Coordinator sẽ định kỳ cập nhật tính khả dụng, chi phí và chính sách cam kết đảm bảo chất
lượng dịch vụ của nó với CEx. Các Cloud Broker truy vấn vào CEx để biết thông tin về chất
lượng dịch vụ và các tài nguyên khả dụng của các đám mây thành viên trong liên đoàn các đám
mây. Hơn nửa nó cung cấp dịch vụ môi giới để chỉ ra những yêu cầu của người dùng đến các
nhà cung cấp dịch vụ phù hợp [3].


3
Cloud Coordinator (CC): Điều phối viên đám mây cho phép các nhà cung cấp các
nguồn lực thương mại để đáp ứng với những nhu cầu thay đổi của ứng dụng hoặc yêu cầu của
người dùng. Trong ý nghĩa này, nó hoạt động như một đại lý giao dịch. Tuy nhiên, CC cũng
thực hiện các nhiệm vụ khác như: thành phần back-end của nó có chứa một lớp tích hợp quản lý
máy ảo cho phép sử dụng các công nghệ quản lý máy ảo có sẵn, và thành phần front-end của nó
có một dịch vụ web để truyền thông với các điều phối viên đám mây khác và một Market
Engine cho việc đánh giá việc cung cấp và các nguồn tài nguyên. Bởi vì CC có thông tin về cơ
sở hạ tầng cục bộ và tỷ lệ sử dụng tương ứng, cũng như tiếp cận với các điều phối viên khác,
đây là thành phần quan trọng mà hệ thống Inter-Clouds cần phải có [3].
Dịch vụ điều phối đám mây cung cấp một môi trường lập trình, quản lý, và triển khai cho
các ứng dụng trong một liên đoàn đám mây.

3. Mục tiêu của đề tài
 Nghiên cứu các yêu cầu về chức năng của Cloud Coordinator trong mô hình cộng
tác giữa các đám mây (Inter – Cloud).
 Nghiên cứu xác định cơ chế hoạt động của Cloud Coordinator.
 Lập trình cài đặt thành phần Cloud Coordinator trong môi trường mô phỏng Inter
– Cloud để thực nghiệm và đánh giá.

 Kiểm chứng tính hiệu quả của hai mô hình liên đám mây: tập trung và ngang hàng
(peer-to-peer).

4. Tổ chức của luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận và danh mục tài liệu tham khảo, luận văn gồm có 3
chương.
Chƣơng 1 – Tổng quan về cộng tác giữa các đám mây
Chƣơng 2 – Phân tích thành phần và cơ chế hoạt động của điểu phối trong Inter –
Cloud
Chƣơng 3 – Cài đặt mô phỏng cơ chế điều phối và đánh giá kết quả
Kết Luận và kiến nghị: Trình bày kết luận của luận văn và kiến nghị hướng nghiên
cứu tiếp theo


4

Chƣơng 1 – TỔNG QUAN VỀ CỘNG TÁC GIỮA CÁC ĐÁM MÂY
Chương 1 sẽ trình bài tổng quan về điện toán đám mây: các khái niệm, đặc điểm, các
tầng kiến trúc cũng như các mô hình triển khai của điện toán đám mây.
Tiếp đó luận văn sẽ trình bày về môi trường liên đám mây: Các khái niệm về Inter Cloud, Multi Cloud, nguyên tắc phân loại và cuối cùng là giới thiệu một số mô hình triển
khai của Inter Cloud và Multi Cloud.

1.1. Tổng quan về cloud computing
1.1.1. Khái niệm
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
rất lâu. Có rất nhiều định nghĩa về điện toán đám mây, nhưng ta có thể hiểu điện toán đám
mây là một giải pháp cho phép cung cấp các tài nguyên công nghệ thông tin như một dịch
vụ và có khả năng thay đổi linh hoạt theo nhu cầu của người sử dụng. Thuật ngữ “Đám
mây” ở đây là lối nói ẩn dụ, có thể hiểu là các tài nguyên tồn tại trên Internet, người dùng có

thể truy cập tới các tài nguyên này mà không cần hiểu rõ về công nghệ, kỹ thuật và hạ tầng
bên trong của đám mây.

1.1.2. Đặc điểm của cloud computing
Về cơ bản thì cloud computing có 5 đặc điểm sau đây:
Khả năng co giãn (Rapid elasticity).
Dịch vụ theo nhu cầu (On-demand self-service).
Không phụ thuộc vị trí (Location independent resource pooling).
Truy cập dễ dàng (Broad network access).
Điều tiết dịch vụ (Measured service).

1.1.3. Kiến trúc dịch vụ của điện toán đám mây
Kiến trúc điện toán đám mây được phân chia thành các phân tầng theo hình 1.1:


5

Hình 1.1: Kiến trúc điện toán đám mây

Có rất nhiều loại dịch vụ của điện toán đám mây, Tuy nhiên các dịch vụ cơ bản của
nó bao gồm: Dịch vụ cơ sở hạ tầng (Infrastructure as a Service – IaaS), dịch vụ nền tảng
(Platform as a Service – PaaS), dịch vụ phần mềm (Software as a Service – SaaS).

1.1.3.1. Dịch vụ phần mềm (Software as a Service – SaaS)
1.1.3.2. Dịch vụ nền tảng (Platform as a Service – PaaS)
1.1.3.3. Dịch vụ cơ sở hạ tầng (Infrastructure as a Service – IaaS)
1.1.4. Các mô hình triển khai
Các mô hình triển khai điện toán đám mây thực chất được phân chia theo các chính
sách về quản lý truy cập đối với mỗi đám mây. Được chia làm 4 loại như sau:


1.1.4.1. Đám mây riêng (Private cloud)
1.1.4.2. Đám mây công cộng (Public cloud)
1.1.4.3. Đám mây cộng đồng (Community cloud)
1.1.4.4. Đám mây lai (Hybrid cloud)
1.2. Tổng quan về Inter Cloud
1.2.1. Khái niệm
Thuật ngữ Inter-Clouds được mô tả như một đám mây của nhiều đám mây. Về mặt
bản chất, một Inter-Cloud cho phép phối hợp và phân phối một cách năng động việc vận
hành một tập hợp các trung tâm dữ liệu như ở hình 1.8.


6

Hình 1.6: Tổng quan về Inter Cloud [4]

Inter – Cloud được định nghĩa một cách chính thức là một mô hình liên đám mây, với
mục đích đảm bảo chất lượng dịch vụ, chẳng hạn như hiệu suất và tính khả dụng của từng
dịch vụ, cho phép thuyên chuyển tài nguyên theo yêu cầu và chuyển giao khối lượng công
việc thông qua một mạng liên kết các hệ thống điện toán đám mây của nhiều nhà cung cấp
khác nhau, dựa trên sự phối hợp của yêu cầu người dùng về chất lượng dịch vụ (SLA) và
việc sử dụng các giao diện tiêu chuẩn của nhà cung cấp [4].

1.2.2. Lợi ích của mô hình Inter-Cloud
1.2.2.1. Đối với người sử dụng
Lợi ích chính của một môi trường Inter-Cloud đối với khách hàng sử dụng dịch vụ
điện toán đám mây là họ có thể đa dạng hóa danh mục đầu tư cơ sở hạ tầng cả về nhà cung
cấp và vị trí địa lý. Do đó, có thể làm cho doanh nghiệp thích nghi hơn với chính sách và
sẵn sàng thay đổi nhà cung cấp và dễ dàng mở rộng trong khu vực hành chính mới.

1.2.2.2. Đối với nhà cung cấp

Một tính chất quan trọng của Điện toán đám mây là một dịch vụ đám mây sẽ phân
phối liên tục tính sẵn có và khả năng mở rộng để đáp ứng yêu cầu của khách hàng. Một nhà
cung cấp dịch vụ đám mây cần đảm bảo đủ nguồn lực mọi lúc. Nhưng bao nhiêu là đủ?
Việc tăng đột biến khối lượng công việc có thể đến bất ngờ, do đó, các nhà cung cấp điện
toán đám mây cần phải cung cấp dư nguồn lực để đáp ứng chúng. Một vấn đề lớn khác là
lượng điện năng tiêu thụ của trung tâm dữ liệu. Việc giữ lượng tài nguyên dư thừa để nó


7
đảm bảo trạng thái sẵn sàng sử dụng mọi lúc để đối phó với khối lượng công việc tăng bất
ngờ dẫn đến điện năng tiêu thụ và chi phí hoạt động tăng cao. Những lợi ích của các nhà
cung cấp dịch vụ điện toán đám mây khi tham gia vào Inter-Cloud có thể được tóm tắt như
sau:
 Mở rộng theo yêu cầu. Với khả năng giảm tải cho những đám mây khác, một nhà
cung cấp có thể điều chỉnh quy mô tài nguyên giống như các ứng dụng điện toán đám mây
làm việc với một đám mây. Một đám mây nên duy trì trong một trạng thái sẵn dùng với đủ
tài nguyên để đáp ứng khối lượng tải dự kiến và một bộ đệm những sai lệch về khối lượng
tải thông thường. Nếu khối lượng công việc tăng vượt quá giới hạn này, các tài nguyên từ
những đám mây khác có thể được cho thuê [3].
 Cam kết về dịch vụ tốt hơn (Service-Level Agreement) cho khách hàng. Biết rằng
thậm chí trong một kịch bản tồi tệ nhất là trung tâm dữ liệu bị mất điện hoặc nguồn tài
nguyên cho khối lượng công việc sắp đến bị chuyển đến một đám mây khác, một nhà cung
cấp điện toán đám mây vẫn có thể cung cấp SLAs tốt hơn cho khách hàng.
Tuy nhiên, việc đạt được tất cả những lợi ích cho cả nhà cung cấp điện toán đám mây
và các khách hàng cần được thực hiện mà không vi phạm các yêu cầu ứng dụng, tôn trọng
các yêu cầu về hiệu suất, khả năng đáp ứng và phải thỏa mãn các vấn đề về pháp lý. Những
phương pháp tiếp cận để đạt được điều này hiện nay đều khác nhau về mặt kiến trúc và cơ
chế.

1.2.3. Nguyên tắc phân loại kiến trúc inter cloud

Toàn bộ sự phát triển các nguyên tắc phân loại được mô tả trong hình sau:

Inter - Cloud

Volunteer
federation

Centralised

Peer-to-peer

Independent/
Multi - Cloud

Service

Libraries

Hình 1.8: Tổng quát nguyên tắc phân loại Inter Cloud


8

1.2.1. Một số mô hình triển khai của Inter Cloud và Multi Cloud
1.2.3.1 Centralised Federated Inter-Clouds

Hình 1.9: Centralised Federated Inter-Clouds

1.2.3.1 Peer-To-Peer Federated Inter-clouds


Hình 1.10: Peer-To-Peer Federated Inter-clouds

1.2.3.1 Multi-Cloud Services

Hình 1.11: Multi - Cloud


9

1.2.3.2 Inter-Cloud Libraries

Hình 1.14: Inter – Cloud Libraries

1.3. Kết luận chƣơng
Trong chương này đã trình bày một cách tổng quan về điện toán đám mây và điện
toán liên đám mây.
Cách phân loại và các mô hình triển khai của điện toán liên đám mây, từ đó có thể
hiểu được cách thức hoạt động của điện toán liên đám mây.


10

Chƣơng 2 – PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN VÀ CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA
ĐIỀU PHỐI TRONG INTER-CLOUD
Chương 2 của luận văn sẽ trình bài về thành phần Cloud Coordinator. Các khái
niệm để hiểu rõ hơn thế nào là một Cloud Coordinator, chức năng của Cloud Coordinator
trong Inter - Cloud, kiến trúc cũng như cơ chế vận hành của Cloud Coordinator.

2.1. Định nghĩa Cloud Coordinator
Cloud Coordinator là một thành phần cần phải có của mỗi trung tâm dữ liệu mà

muốn tương tác với các bên khi tham gia vào Inter-Cloud. Điều phối viên Cloud cũng được
sử dụng bởi người dùng và các nhà môi giới muốn yêu cầu cấp phát tài nguyên trong môi
trường Inter-Cloud. Trong trường hợp này, điều phối viên đám mây có thể được xem như là
một trung tâm dữ liệu mà không có nguồn lực địa phương sẵn có, và do đó nó luôn mua các
nguồn lực trên thị trường Inter-Cloud để đáp ứng với những yêu cầu sử dụng tài nguyên [3].
Trong liên đoàn Cloud thì Coordinator là thành phần trung gian giữa Broker với
Datacenter. Coordinator giao tiếp với Datacenter cục bộ và với các Coordinator của các
Cloud Provider thành viên khác trong liên đoàn Clouds. Qua đó thực hiện chính sách cấp
phát và chia sẽ tài nguyên.
Cloud Coordinator cũng cung cấp dịch vụ để các bên khác có thể thương lượng hoặc
yêu cầu các tài nguyên của nó. Nó cũng cho phép các dịch vụ truy cập được cung cấp bởi
Exchange Cloud và Cloud Coordinator của các đám mây khác. Nó cũng có giao tiếp với các
trung tâm dữ liệu vì thế các nguồn lực có thể được mua và bán theo nhu cầu của trung tâm
dữ liệu. Trong ý nghĩa này, Điều phối viên đám mây hoạt động như một đại lý kinh doanh.
Trong thực tế, điều phối viên đám mây chứa một đại lý kinh doanh, nhưng nó cũng thực
hiện các nhiệm vụ liên quan đến việc quản lý và yêu cầu cấp phát máy ảo [3].

2.2. Chức năng của Cloud Coordinator
Nhiệm vụ của Cloud Coordinator là giám sát tài nguyên cục bộ và lưu trữ thông tin
các nguồn tài nguyên của các Cloud thành viên trong liên đoàn cloud. Qua đó thực hiện
chính sách dự phòng và tìm sự hỗ trợ từ các Cloud thành viên.
Ngoài ta Cloud Coordinator còn tham gia vào nhiệm vụ triển khai và điều phối máy
ảo.


11

2.3. Thành phần của Cloud Coordinator

Hình 2.1: Kiến trúc của Cloud Coordinator [3]


2.3.1. Scheduling and Allocation
Thành phần này có nhiệm vụ phân bổ các máy ảo đến nút mạng (Datacenter) dựa trên
các tiêu chí về chất lượng dịch vụ và quản lý năng lượng của các datacenter. Khi nhận được
một yêu cầu từ người dùng, chức năng lập lịch sẽ thực hiện như sau [3]:
(i) Tham khảo với thành phần Application Composition Engine xem dịch vụ phần
mềm và cơ sở hạ tầng ở cục bộ có đáp ứng được so với yêu cầu hay không.
(ii) Yêu cầu các Sensor gởi về mức tiêu thụ năng lượng và tình trạng tải hiện tại của
datacenter mà Sensor đó giám sát.
(iii) Truy vấn vào Market and Policy Engine để xác nhận về tính hợp pháp của yêu
cầu được gởi đến. Một yêu cầu được gọi là hợp pháp nếu tài khoản của người sử dụng trong
Cloud Bank còn đủ khả năng thanh toán đồng thời cũng phụ thuộc vào chính sách về QoS
dựa trên cam kết SLA là khả thi hay không. Trong trường hợp cả ba thành phần trả lời chấp
thuận, các ứng dụng được lưu trữ tại địa phương và được theo dõi cho đến khi nó kết thúc.


12

2.3.2. Market and Policy Engine
Các mô-đun SLA lưu trữ các điều khoản và điều kiện đang được hỗ trợ bởi các đám
mây đối với từng nhà môi giới, tương ứng cho mỗi người sử dụng dịch vụ cơ bản. Dựa trên
những điều khoản và điều kiện đó, các mô-đun Pricing có thể xác định các yêu cầu dịch vụ
bị trừ tiền trên cơ sở cung – cầu về tài nguyên máy tính trong các đám mây. Các mô-đun
Accounting lưu trữ các thông tin thực tế sử dụng tài nguyên của các yêu cầu do đó tổng chi
phí sử dụng của từng người sử dụng có thể được tính toán. Sau đó mô-đun Billing sẽ tính
các chi phí sử dụng cho người dùng tương ứng [3].

2.3.3. Application Composition engine
Thành phần này của Điều phối viên đám mây bao gồm một tập hợp các tính năng
nhằm giúp các nhà phát triển ứng dụng tạo và triển khai các ứng dụng, bao gồm cả khả năng

cho phép tương tác với một cơ sở dữ liệu như các dịch vụ SQL Data được cung cấp bởi
Microsoft Azure, một máy chủ ứng dụng như Internet Information Server (IIS) với ASP.Net
để lưu trữ các ứng dụng web, và một SOAP hướng dịch vụ Web API để truy cập chương
trình cùng với sự kết hợp và tích hợp với các ứng dụng và các dữ liệu khác. [3].

2.3.4. Virtualization
Các máy ảo hỗ trợ cấu hình linh hoạt, cấu hình của máy ảo được điều chỉnh dựa vào
thời gian tới hạn của các ứng dụng nền tản. Tuy nhiên, các phương pháp tiếp cận hiện nay
đối với máy ảo của điện toán đám mây bị hạn chế là do cấu hình không linh hoạt [3]. Sự hạn
chế này có thể được giải quyết bằng cách phát triển các cơ chế cho việc di trú trong suốt của
máy ảo trên ngưỡng dịch vụ với mục đích giảm thiểu chi phí cung cấp dịch vụ, trong khi
vẫn đáp ứng đầy đủ SLA [3]. Sự quản lý di động có trách nhiệm quản lý sự di trú của máy
ảo dựa trên những phản hồi thời gian thực được đưa ra bởi dịch vụ Sensor.

2.3.5. Sensor
Các cảm biến có nhiệm vụ giám sát điện năng tiêu thụ, nhiệt độ, và và tải sử dụng
của các datacenter. Các dữ liệu đầu ra của cảm biến sẽ được thông báo cho thành phần
Virtualization và Scheduling and Allocation của Coordinator để tối ưu hóa việc di trú và
triển khai các máy ảo trong đám mây [3].


13

2.3.6. Discovery and Monitoring
Để thực hiện việc lập lịch, phân bổ nguồn lực, và di trú máy ảo đáp ứng cho SLAs
trong mạng liên kết một cách linh động, điều bắt buộc là phải luôn cập nhật thông tin liên
quan đến các tính khả dụng của datacenter, giá cả và SLA của Cloud được tạo sẵn cho các
domain bên ngoài thông qua các CEx [3]. Thành phần của Cloud Coordinator chịu trách
nhiệm cho việc tương tác với CEx.
Sự phát hiện và giám sát được thực hiện như sau:

(i)

Cập nhật các số liệu tình trạng tài nguyên bao gồm cả việc sử dụng, nhiệt độ,

tiêu thụ điện năng dựa trên thông tin phản hồi được đưa ra bởi các thành phần cảm biến;
(ii) Tạo điều kiện cho thành phần Market and Policy Engine định kỳ công bố chính
sách giá cả, những quy định SLA tới Exchange Cloud;
(iii) Giúp thành phần Scheduling và Allocation trong việc phát hiện đám mây cung
cấp tốt hơn về SLA chẳng hạn như deadline và chi phí;
(iv) Giúp các thành phần Virtualization trong việc xác định lượng tải và năng lượng
tiêu thụ; như là thông tin giúp cho thành phần Virtualization thực hiện cân bằng tải thông
qua việc di trú máy ảo động.

2.4. Cơ chế của Cloud Coordinator trong mô hình Inter-Cloud
Trong mô hình Inter-Cloud, việc cộng tác – hỗ trợ cấp phát tài nguyên giữa các nhà
cung cấp dịch vụ khác nhau được thực hiện chủ yếu thông qua thành phần Cloud
Coordinator. Cloud Coordinator chịu trách nhiệm theo dõi tài nguyên của Datacenter cục bộ
thông qua Sensor và giám sát việc cấp phát tài nguyên thông qua Monitor, đồng thời lấy
thông tin của máy ảo cần được tạo để quyết định chính sách cấp phát máy ảo. Vì vậy, xây
dựng tốt thành phẩn Cloud Coordinator và cơ chế hoạt động của nó sẽ giúp cho mô hình
Inter – Cloud hoạt động thông suốt.
Khi có một yêu cầu tạo máy ảo, thì Coordinator ưu tiên triển khai máy ảo trong
Datacenter cục bộ trước. Nếu tài nguyên của Datacenter cục bộ còn đủ khả năng cấp phát
máy ảo hoặc vẫn còn đạt ngưỡng cho phép thì tiến hành cấp phát máy ảo theo yêu cầu.
Ngược lại, nếu tài nguyên của Datacenter cục bộ vượt quá ngưỡng hoặc không đủ khả năng
tạo máy ảo theo yêu cầu thì tiến hành đàm phán với các Coordinator của các Datacenter
thành viên khác trong liên đoàn Clouds để yêu cầu sự hỗ trợ. Các Coordinator thành viên sẽ


14

thăm dò trong Datacenter local của mình nếu còn khả năng để cấp máy ảo thì chấp nhận hỗ
trợ.Quá trình đàm phán diễn ra như hình 2.2:

Hình 2.2: Cơ chế đàm phán của Cloud Coordinator [3]

Giả sử có 2 Cloud Coordinator A và B chia sẽ tài nguyên với nhau. Trong đó Cloud
Coordinator A có khả năng chia sẽ tài nguyên và Coordinator B có nhu cầu sử dụng tài
nguyên.
Đầu tiên Cloud Coordinator A gởi đăng ký chia sẽ tài nguyên lên CEx. CEx sẽ trả về
cho Cloud Coordinator A một ID của nó để xác nhận. Khi Cloud Coordinator B muốn yêu
cầu hỗ trợ trài nguyên, nó gởi một đăng ký hỗ trợ lên CEx, CEx cũng gởi lại cho nó một ID
để xác nhận. Cloud Coordinator B gửi một truy vấn đế CEx để dò trên các yêu cầu chia sẽ,
nếu tồn tại một yêu cầu chia sẽ phù hợp với yêu cầu hỗ trợ của Cloud Coordinator B hay
không, nếu có thì nó gởi cho thông báo cho Cloud Coordinator B có Cloud Coordinator A
phù hợp với yêu cầu. Khi đó việc chia sẽ tài nguyên sẽ được thực hiện giữa Cloud
Coordinator A và Cloud Coordinator B. Cloud Coordinator A gởi hủy đăng ký chia sẽ,
Cloud Coordinator B gửi hủy đăng ký hỗ trợ cho CEx.


15
Cloud Coordinator B gởi yêu cầu triển khai máy ảo cho Cloud Coordinator A, khi
máy ảo tạo thành công Cloud Coordinator A gởi địa chỉ của máy ảo tạo thành công cho
Cloud Coordinator B.
Trong mô hình triển khai Inter Cloud theo dạng Peer to Peer thì không có thành phần
CEx, do đó từng thành phần Cloud Coordinator sẽ có thêm chức năng tương tự như CEx để
thực hiện chia sẽ tài nguyên. Khi đó viện đàm phán giữa các Cloud Coordinator có kết nối
với nhau.

2.5. Kết luận chƣơng
Luận văn đã trình bài khái niệm, chức năng, kiến trúc và cơ chế điểu phối của thành

phần Cloud Coordinator. Trong chương tiếp theo, luận văn sẽ xây dựng chương trình mô
phỏng môi trường điện toán liên đám mây bằng cách sử dụng cơ chế điều phối của Cloud
Coordinator.


16

Chƣơng 3 – LẬP TRÌNH MÔ PHỎNG CƠ CHẾ ĐIỀU PHỐI VÀ
ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ
Trong chương này trình bày ý tưởng thiết kế thực nghiệm các mô hình liên đám mây:
 Xây dựng thành phần Cloud Coordinator cho mô hình liên đám mây. Xây dựng các
mô hình mô phỏng Inter – Cloud.
 Xây dựng mô hình thực nghiệm, từ đó so sánh đánh giá kết quả đạt được giữa các
mô hình liên đám mây.

3.1. Mục tiêu của mô phỏng
Mục tiêu của thực nghiệm là xây dựng một chương trình mô phỏng môi trường điện
toán liên đám mây theo mô hình Inter – Cloud Peer to Peer. So sánh đánh giá với mô hình
điều khối tập trung.
Bảng 3.1: Môi trƣờng thực hiện mô phỏng

Ngôn ngữ lập trình

Java – sử dụng bộ JDK 1.8

Máy tính – hệ điều hành thực hiện

Máy tính: Sony Vaio

mô phỏng


Hệ điều hành: Window 10 Pro

IDE

Eclipse

Thư viện Cloudsim

Cloudsim 2.1.1

Các thư viện hỗ trợ khác

-SQlite 3.8 hỗ trợ lưu các
thành phần trong quá trình mô
phỏng.
-Jfree Chart 1.0.18 hỗ trợ xuất
kết quả ra dạng đồ thị.
-Plugin Window Builder Pro
hỗ trợ kéo thả trong eclipse.


17
Các thành phần trong môi trường điện toán liên đám mây trong chương trình mô
phỏng bao gồm: Broker/User, Coordinator, Datacenter, Host, Vm. Chương trình mô phỏng
hỗ trợ thêm, bớt các thành phần này bằng giao diện người dùng trực quan, dễ sử dụng.
Chương trình mô phỏng chức năng của Cloud Coordinator trong môi trường Inter Cloud peer to peer.
Sau khi thực hiện mô phỏng chương trình sẽ xuất kết quả ra dạng đồ thị để phục vụ
cho việc so sánh.


3.2. Luồng dữ liệu trong chƣơng trình mô phỏng

Hình 3.1: Luồng dữ liệu trong mô phỏng

Hình 3.1 thể hiện sự tương tác giữa các thành phần sử dụng trong quá trình mô
phỏng.


18

3.3. Thuật toán tạo máy ảo của Coordinator trong mô phỏng
3.3.1 Thuận toán kiểm tra máy ảo có thể được tạo trên datacenter cục bộ

Hình 3.2: Thuật toán kiểm tra máy ảo có thể đƣợc tạo trên datacenter cục bộ

Một máy ảo có thể được tạo trên một Datacenter nếu Datacenter đó tồn tại ít nhất một
host có khả năng tạo được máy ảo.
Một host có thể tạo được máy ảo nếu thỏa mãn các điều kiện sau:
 Số lượng bộ nhớ khả dụng.
 Dung lượng lưu trữ khả dụng.
 Băng thông khả dụng.


19
 Số lượng Pe khả dụng thỏa mạn và mỗi Pe có capacity lớn hơn capacity của máy
ảo cần tạo.
Hình 3.2 thể hiện thuật toán kiểm tra máy ảo có thể được tạo trên datacenter hay
không.

3.3.2 Thuật toán tạo máy ảo trên datacenter cục bộ


Hình 3.3: Thuật toán tạo máy ảo trên datacenter cục bộ

Từ danh sách các máy ảo cần tạo, lấy ra từng máy ảo để kiểm tra xem máy ảo đó có
thể được tạo trên Datacenter hay không.
Nếu tạo được thì tiến hành yêu cầu Datacenter triển khai máy ảo.
Ngược lại thêm máy ảo đó vào danh sách máy ảo không được tạo
(VmNotCtreatedList). Danh sách này sẽ được chuyển đến các Coordinator thành viên để
triển khai tại Datacenter của các Coordinator đó.
Hình 3.3 thể hiện thuật toán chọn và tạo máy ảo trên datacenter cục bộ của
Coordinator.

3.3.3 Thuật toán tạo máy ảo trên datacenter thành viên
Sau khi có được danh sách máy ảo chưa được tạo trên datacenter cục bộ, Coordinator
(gọi là Coordinator Mua) tiến hành gửi yêu cầu tạo từng máy ảo đến các Coordinator thành
viên (gọi là Coordinator bán) cùng với thông số và chi phí thuê. Các Coordinator thành viên


20
sau khi nhận được yêu cầu hỗ trợ sẽ kiểm tra máy ảo đó có thể được tạo trong datacenter
của mình không bằng cách sử dụng phương thức kiểm tra như đã trình bài trong mục 3.3.2.
Nếu có thể tạo được và chi phí cho thuê nhỏ hơn hoặc bằng chi phí thuê thì trả lời
chấp nhận và thêm vào máy ảo cần tạo của mình.
Coordinator mua nhận được phản hồi chấp nhận thì xóa máy ảo đó ra khỏi danh sách
chưa được tạo.
Thuật toán tạo máy ảo trên datacenter của các coordinator thành viên được mộ tả như
hình 3.4.

Hình 3.4: Thuật toán tạo máy ảo trên datacenter thành viên



21

3.4. Mô tả môi trƣờng điện toán liên đám mây trong mô phỏng
3.4.1. Môi trường điện toán liên đám mây đồng nhất
Đầu tiên luận văn thực hiện mô phỏng mô hình Inter – Cloud trên môi trường điện
toán liên đám mây đồng nhất có 3 datacenter với các thông tin như trong bảng 3.2.
Bảng 3.2: Thông tin về trung tâm dữ liệu

Hệ điều hành

Linux

Kiến trúc

X86

VMM

Xen

Múi giờ

7

Di trú máy ảo

Cho
phép


Chi phí sử dụng hệ thống mỗi giây

3

Chi phí sử dụng 1 đơ vị RAM

0.05

Chi phí mỗi đơn vị lưu trữ

0.001

Chi phí sử dụng băng thông

0

Trong quá trình mô phỏng báo cáo sử dụng loại máy chủ có cấu hình như sau: Intel
Xeon - 4 cores X 2400 GHz, Ram 4GB
Các máy chủ thực hiện chính sách chia sẻ Time-Shared Over Subscription

ở

mức

host. Chính sách này cho phép triển khai máy ảo vượt quá khả năng của host.
Thông tin và cấu hình, số lượng của các máy chủ và máy ảo trong các Datacenter như
bảng 3.4:


22

Bảng 3.3: Thông số datacenter trong môi trƣờng mô phỏng đồng nhất

Datacenter 1
Số lượng

30

Host MIPS

2400

Số Pe

4

RAM

4 Gb

Băng thông

10 Gps

HDD

100 Tb

Datacenter 2
Số lượng


30

Host MIPS

2400

Số Pe

4

RAM

4 Gb

Băng thông

10 Gps

HDD

100 Tb

Datacenter 3
Số lượng

30

Host MIPS

2400


Số Pe

4

RAM

4 Gb

Băng thông

10 Gps

Trong mô phỏng, yêu cầu triển khai 1000 Vm, Các máy ảo có thông số giống nhau
như sau:
Size = 10000; Ram = 1024; Mips = 1000; Bw = 1000; pesNumber = 2;

3.4.2. Môi trường điện toán liên đám mây không đồng nhất
Việc thực hiện mô phỏng theo môi trường không đồng nhất sẽ làm cho các
datacenter dễ rơi vào các trạng thái quá tải hoặc dưới tải. Điều này giúp cho việc đánh
giá cơ chế điều phối của Cloud Coordinator dễ dàng và có tính thực tế hơn .
Thông tin về datacenter trong môi trường mô phỏng không đồng nhất được trình bày
trong bảng 3.4:


23
Bảng 3.4: Thông số datacenter trong môi trƣờng không đồng nhất

Datacenter 1
Loại máy chủ


Low server

High server

Số lượng

30

0

Host MIPS

2200

3000

Số lượng Pe

4

8

Ram

4096 Mb

8192 Mb

Băng thông


10 Gbps

10 Gbps

HDD

100Tb

100Tb

Loại máy chủ

Low server

High server

Số lượng

0

60

Host MIPS

2200

3000

Số lượng Pe


4

8

Ram

4096 Mb

8192 Mb

Băng thông

10 Gbps

10 Gbps

HDD

100Tb

100Tb

Loại máy chủ

Low server

High server

Số lượng


0

20

Host MIPS

2200

3000

Số lượng Pe

4

8

Ram

4096 Mb

8192 Mb

Băng thông

10 Gbps

10 Gbps

HDD


100Tb

100Tb

Datacenter 2

Datacenter 3