Luận văn tốt nghiệp

Cải thiện băng thông trong Cloud computing

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
------------------0o0-------------------

NGUYỄN THỊ OANH

CẢI THIỆN BĂNG THÔNG TRONG CLOUD COMPUTING

Chuyên ngành: KỸ THUẬT TRUYỀN THÔNG

LUẬN VĂN THẠC

Ỹ THUẬT

KỸ THUẬT TRU ỀN THÔNG
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS TRẦN MINH TRUNG

Hà Nội – Năm 2015


Luận văn tốt nghiệp

Cải thiện băng thông trong Cloud computing

SĐH.QT9.BM11
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC
Họ và tên tác giả luận văn: Nguyễn Thị Oanh
Đề tài luận văn: Cải thiện băng thông trong Cloud computing
Chuyên ngành: Kỹ thuật truyền thông
Mã số SV: CH120717
Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác
nhận tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày
24/04/2015 với các nội dung sau:
- Danh mục hình vẽ và bẳng biểu đánh số theo chương
- Đã bổ sung thuật ngữ viết tắt, nghĩa tiếng việt
- Đã chỉnh sửa từ đồ án thành luận văn trong phần kết luận
- Phần tài liệu tham khảo đã sắp theo đúng quy định
Ngày 7 tháng 5 năm 2015

Giáo viên hướng dẫn

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

Tác giả luận văn


Luận văn tốt nghiệp

Cải thiện băng thông trong Cloud computing

LỜI C M ĐO N
Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu thực sự của cá nhân tôi,
được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của TS .Trần Minh Trung

Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực.
Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình.

Học viên

Nguyễn Thị Oanh

2


Luận văn tốt nghiệp

Cải thiện băng thông trong Cloud computing

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN..................................................................................2
DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT .....................................5
DANH MỤC BẢNG BIỂU ...................................................................6
DANH MỤC HÌNH VẼ ........................................................................7
LỜI MỞ ĐẦU .......................................................................................8
Chương I: TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY ....................9
1

Giới thiệu chung về điện toán đám mây .............................................................. 10
1.1 Định nghĩa về điện toán đám mây................................................................. 10
1.2 Các đặc tính của điện toán đám mây............................................................. 11

2

Kiến trúc của điện toán đám mây ........................................................................ 12

2.1 Kiến trúc chung của điện toán đám mây ....................................................... 12
2.2 Mô hình triển khai đám mây ......................................................................... 15
2.3 Mô hình dịch vụ ............................................................................................ 17

3

Các vấn đề mở...................................................................................................... 21
3.1 Vấn đề về hiệu năng của điện toán đám mây ................................................ 22
3.2 Trễ truyền dẫn ............................................................................................... 22
3.3 Quản lý việc lưu trữ dữ liệu .......................................................................... 23
3.4 Tính tin tưởng của điện toán đám mây ......................................................... 23
3.5 Tính phụ thuộc vào kết nối mạng.................................................................. 24

Chương 2: Những giải pháp cải thiện băng thông trong điện toán đám
mây ......................................................................................................26
1

Băng thông trong các mô hình đám mây ............................................................. 26

3


Luận văn tốt nghiệp

Cải thiện băng thông trong Cloud computing

1.1 Băng thông trong mô hình triển khai của đám mây ...................................... 26
1.2 Băng thông trong mô hình dịch vụ của đám mây ......................................... 27
2


Các vấn đề về băng thông trong điện toán đám mây ........................................... 29
2.1 Hiện tượng thắt cổ chai trong điện toán đám mây ........................................ 29
2.2 Các thách thức trong việc cấp phát tài nguyên. ............................................ 38
2.3 Vấn đề băng thông trong điện toán đám mây di động (MCC)...................... 55

Chương 3: Mô phỏng điện toán đám mây trên Cloud Analyst ............62
1

Công cụ mô phỏng Cloud Analyst ....................................................................... 62
1.1 Các công cụ mô phỏng điện toán đám mây .................................................. 62

2

Đánh giá các thuật toán định tuyến của Service Broker ...................................... 73
2.1 Khảo sát 3 thuật toán định tuyến được sử dụng cho Service Broker ............ 73
2.2 Kết luận về thuật toán Service Proximity Policy Routing ............................ 76

KẾT LUẬN .........................................................................................77
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................78

4


Luận văn tốt nghiệp

Cải thiện băng thông trong Cloud computing

DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Số thứ tự


Từ viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

1

CC

Cloud Computing

Điện toán đám mây

2

MCC

Mobile Cloud Computing

Điện toán đám mây di động

3

VoIP

Voice over IP

Thoại qua mạng Internet


4

TCP

Tranmission Control
Protocol

Giao thức điều khiển truyền

5

VM

Virtual Machine

Máy ảo

6

IaaS

Infrastructure as a Service

Cơ sở hạ tầng như dịch vụ

7

PaaS

Performance as a Service


Hiệu năng như dịch vụ

8

SaaS

Software as a Service

Phần mềm như dịch vụ

9

FLOPS

Số phép toán điểm động mỗi
giây

10

IEEE

Floating Point Operations
Per Second
Institute of Electrical and
Electronics Engineers

11

LAN


Local Area Network

Mạng diện hẹp

12

WAN

Wide Area Network

Mạng diện rộng

13

SLA

Service Level Agreement

Thỏa thuận mức độ dịch vụ

14

MIPS

15

API

Million Instructions Per

Second
Application Programming
Interface

5

Viện các kỹ sư điện và điện tử

Số triệu lệnh trên mỗi giây
Giao diện lập trình ứng dụng


Luận văn tốt nghiệp

Cải thiện băng thông trong Cloud computing

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3. 1 : Thời gian đáp ứng trung bình của các User Base của 3 thuật toán ............. 74
Bảng 3. 2: Thời gian xử lý của các Data Center của 3 thuật toán .................................. 74

6


Luận văn tốt nghiệp

Cải thiện băng thông trong Cloud computing

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1. 1: Điện toán đám mây ....................................................................................... 11
Hình 1. 2 : Kiến trúc chung của điện toán đám mây ...................................................... 13

Hình 1. 3: Các kiểu hình dịch vụ đối với Cloud Computing ......................................... 18

Hình 2. 1: Kiến trúc của nền tảng Window Azure CDN ............................................... 36
Hình 2. 2: Các đầu vào cho hệ thống cấp phát tài nguyên động .................................... 39
Hình 2. 3: Mối quan hệ giữa các thách thức cấp phát tài nguyên .................................. 40
Hình 2. 4: Mô hình đảm bảo băng thông nhỏ nhất ........................................................ 46
Hình 2. 5: Mô hình đảm bảo băng thông mở rộng ......................................................... 47
Hình 2. 6: Cấu hình mạng .............................................................................................. 51
Hình 2. 7: Kiến trúc của điện toán đám mây di động .................................................... 57

Hình 3. 1: Cloud Analyst được xây dựng trên CloudSim .............................................. 65
Hình 3. 2: Thiết kế của Cloud Analyst........................................................................... 68
Hình 3. 3: Thời gian đáp ứng trung bình của User Base đối với 3 thuật toán ............... 75
Hình 3. 4: Thời gian xử lý trung bình của Data Center ................................................. 75

7


Luận văn tốt nghiệp

Cải thiện băng thông trong Cloud computing

LỜI MỞ ĐẦU
Trong vài năm trở lại đây, điện toán đám mây đã và đang là khái niệm được
nhắc đến nhiều nhất trong ngành công nghệ. Điện toán đám mây không phải là một
trào lưu mới mà là để khái quát các hướng đi của cơ sở hạ tầng thông tin. Các nguồn
điện toán khổng lồ như phần mềm, dịch vụ sẽ nằm tại các máy chủ ảo (đám mây) trên
Internet thay vì máy tính trong gia đình và văn phòng.
Đối với người dùng thuộc mọi loại hình và quy mô, việc hoạt động và chạy các
ứng dụng dựa trên nền điện toán đám mây đang trở nên phổ biến bởi nhiều lý do, đặc

biệt là bởi vì nó tiết kiệm chi phí, vận hành nhanh chóng và dễ dàng, sẵn sàng mọi lúc
mọi nơi và chỉ cần có kết nối internet. Tuy nhiên, điện toán đám mây cũng như hầu hết
các ứng dụng doanh nghiệp đều phụ thuộc vào tính kết nối mạng do vậy hiệu năng của
điện toán đám mây sẽ bị chi phối rất nhiều bởi băng thông cũng như tính sẵn có về kết
nối trong mạng.
Do vậy, tôi đã thực hiện luận văn “Cải thiện băng thông trong Cloud
Computing” đã được thực hiện nhằm đưa ra một cái nhìn tổng quát về các giải pháp
cải thiện băng thông hiện có trong môi trường điện toán đám mây.Tôi xin chân thành
cảm ơn sự hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của thầy giáo TS.Trần Minh Trung trong thời
gian vừa qua đã giúp tôi hoàn thành luận văn này.
Sau đây là phần mục tiêu và bố cục của luận văn được tổ chức như sau:
Mục tiêu:
 Nghiên cứu về các vấn đề gặp phải liên quan đến băng thông trong môi
trường điện toán đám mây truyền thống cũng như điện toán đám mây di
động như: Hiện tượng thắt cổ chai, vấn đề cấp phát tài nguyên trong môi
trường điện toán đám mây. Đồng thời cũng tổng hợp một số giải pháp cải
thiện băng thông cho các vấn đề trên.

8


Luận văn tốt nghiệp

Cải thiện băng thông trong Cloud computing

 Nghiên cứu bộ mô phỏng Cloud Analyst, dùng bộ mô phỏng để đánh giá
sự phụ thuộc về vị trí địa lý, cũng như khối lượng công việc và số lượng
người dùng đám mây lên hiệu năng mạng.
Luận văn ược chia làm 3 chương:
 Chương 1: Tổng quan về iện toán ám mây

Chương này giới thiệu về công nghệ điện toán đám mây gồm giới thiệu cơ bản,
các mô hình dịch vụ, mô hình triển khai, các đặc tính, các vấn đề mở trong môi
trường điện toán đám mây.
 Chương 2: Những giải pháp cải thiện băng thông trong iện toán ám
mây
Chương này đưa ra các vấn đề gặp phải về hiệu năng mạng của các mô hình
dịch vụ cũng như mô hình triển khai trong môi trường điện toán đám mây
truyền thống cũng như môi trường điện toán đám mây di động. Đồng thời đưa ra
các giải pháp để giải quyết hiện tượng thắt cổ chai cũng như vấn đề cấp phát tài
nguyên hợp lý trong mạng.
 Chương 3: Mô phỏng iện toán ám mây trên Cloud nalyst
Chương này trình bày về công cụ mô phỏng Cloud Analyst. Đồng thời tiến hành
mô phỏng hai kịch bản để đánh giá sự ảnh hưởng của các yếu tố vị trí địa lý, số
lượng người dùng, khối lượng công việc của người dùng lên hiệu năng mạng.
Hà Nội, tháng

năm 2015

Học viên

Nguyễn Thị Oanh

9


Luận văn tốt nghiệp

Cải thiện băng thông trong Cloud computing

Chương I: TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂ

1

Giới thiệu chung về iện toán ám mây

1.1 Định nghĩa về iện toán ám mây
Công nghệ điện toán đám mây đang phát triển nhanh chóng trong những năm gần
đây. Đây là mô hình công nghệ điện toán đang nổi khiến cho việc truy cập mạng ở
khắp nơi, thuận tiện, và theo nhu cầu đến các tài nguyên máy tính cấu hình sẵn được
quay vòng và chia sẻ. (Ví dụ: Các mạng, server, storage, application and service). Với
các đặc điểm rất nổi bật như vậy, điện toán đám mây đã được ứng dụng rộng rãi trong
cộng đồng công nghiệp, các tổ chức kinh doanh, khách hàng và chính phủ và cũng
dành được một sự quan tâm rất lớn của cộng đồng nghiên cứu khoa học.Hiện nay có rất
nhiều khái niệm đưa ra về điện toán đám mây.
Theo từ điển bách khoa toàn thư số Wikipedia: "Điện toán đám mây (cloud
computing) là một mô hình điện toán có khả năng co giãn (scalable) linh động và các
tài nguyên ảo hóa được cung cấp như một dịch vụ trên mạng Internet".
Theo khái niệm về điện toán đám mây của NIST đưa ra như sau: “Điện toán
đám mây là một mô hình cho phép truy cập mạng dễ dàng, theo yêu cầu đến một tài
nguyên điện toán chia sẻ như (Network, máy chủ, không gian lưu trữ, ứng dụng và dịch
vụ), có thể nhanh chóng cung cấp và thu hồi với chi phí quản lý và tương tác với nhà
cung cấp dịch vụ tối thiểu”.
Hình dưới đây sẽ đưa ra cái nhìn tổng quan về điện toán đám mây

10


Luận văn tốt nghiệp

Cải thiện băng thông trong Cloud computing


Hình 1. 1: Điện toán ám mây
1.2 Các ặc tính của iện toán ám mây
Điện toán đám mây có 5 đặc tính cơ bản sau:
 On-demand self-service – Tự phục vụ theo nhu cầu
Khách hàng có thể tự tăng cường năng lực tính toán, ví dụ như thời gian server
hay không gian lưu trữ trên network, một cách hoàn toàn tự động dựa theo nhu cầu mà
không cần phải thương lượng với nhà cung cấp dịch vụ. Đặc tính này thường được biết
đến với tên gọi Pay-as-you-go
 Broad network access- Truy cập thông qua mạng băng thông rộng
Truy cập mạng băng rộng. Khả năng tính toán được cung cấp thông qua mạng và được
truy cập thông qua một cơ cấu chuẩn, có thể dùng bằng nhiều nền tảng client khác nhau
(như mobile phones, laptops, và PDA)

11


Luận văn tốt nghiệp

Cải thiện băng thông trong Cloud computing

 Resource pooling – Quay vòng tài nguyên
Tài nguyên điện toán của nhà cung cấp được quay vòng để phục vụ cho nhiều khách
hàng sử dụng một mô hình multi-tenant, với các tài nguyên thực và ảo hóa khác nhau
được cấp phát và tái cấp phát một cách động (dynamically) tùy thuộc vào yêu cầu của
khác hàng. Không phụ thuộc vị trí, khách hàng không có quyền hay thậm chí là không
có hiểu biết về vị trí chính xác của các tài nguyên được cung cấp nhưng có thể xác định
vị trí của các tài nguyên cấp cao hơn (ví dụ như nước, bang, datacenter). Các tài
nguyên bao gồm không gian lưu trữ, tính toán, bộ nhớ, băng thông mạng và các máy
ảo.
 Rapid elasticity -Co giãn nhanh

Khả năng tính toán có thể được cung cấp một cách nhanh chóng và co giãn, trong một
số trường hơp là tự động, để có thể giãn ra hoặc co vào phụ thuộc vào nhu cầu người
dùng. Đối với khách hàng, tài nguyên hiện có được coi như như vô hạn và có thể mua
với bất kì số lượng nào vào bất kì thời gian nào.
 Measured Service
Các hệ thống cloud tự động điều khiển và tối ưu hóa tài nguyên sử dụng bằng cách trừu
tượng hóa tương ứng với kiểu dịch vụ (lưu trữ, khả năng xử lý, băng thông, và số
người dùng active). Tài nguyên sử dụng có thể được giám sát, điều khiển và thông báo
một cách rõ ràng cho cả nhà cung cấp và khách hàng của dịch vụ đã dùng.
2

Kiến trúc của iện toán ám mây

2.1 Kiến trúc chung của iện toán ám mây
Trong vài năm lại đây, điện toán đám mây đã tạo ra một cuộc cách mạng trong ngành
công nghiệp máy tính, thay đổi cơ bản cách thức sử dụng các nguồn tài nguyên, cơ cấu
vận hành cũng như việc lưu trữ, phân phối và xử lý thông tin. Đa số chúng ta đều đã và

12


Luận văn tốt nghiệp

Cải thiện băng thông trong Cloud computing

đang sử dụng một hoặc nhiều các dịch vụ ứng dụng công nghệ điện toán đám mây
trong đời sống hàng ngày cũng như trong quản lý doanh nghiệp.
Hình dưới đây sẽ mô tả một cách chi tiết về kiến trúc chung của điện toán đám mây

Hình 1. 2 : Kiến trúc chung của iện toán ám mây

Như mô tả trong hình, điện toán đám mây gồm có 5 thành phần chính: Cloud
consumer, Cloud Auditor, Cloud Provider, Cloud Broker và Cloud Carrier.
 Cloud Consumer: Cloud consumer là một thành phần không thể thiếu cho dịch
vụ điện toán đám mây. Một cloud consumer đại diện cho một người hay một tổ
chức duy trì mối quan hệ kinh doanh và cũng sử dụng các dịch vụ từ các cloud
provider. Một cloud consumer xem xét danh mục các dịch vụ từ nhà cung cấp,
yêu cầu các dịch vụ được đánh giá cao, kí kết hợp đồng dịch vụ với các cloud
provider và sử dụng các dịch vụ. Cloud consumer phải trả tiền cho dịch vụ sử
dụng và vấn đề thanh toán này tùy theo hợp đồng đã được kí kết ở trên.

13


Luận văn tốt nghiệp

Cải thiện băng thông trong Cloud computing

 Cloud provider: Cloud provider là một người hay một tổ chức chịu trách nhiệm
cung cấp dịch vụ. Cloud provider cung cấp và quản lí cơ sở hạ tầng tính toán
yêu cầu cho việc cung cấp dịch vụ, thực thi các phần mềm đám mây. Các phần
mềm này cung cấp các dịch vụ và đồng thời Cloud provider còn sắp xếp để đưa
các dịch vụ đám mây đến Cloud Consumer thông qua việc truy cập vào mạng.
 Cloud Auditor: Cloud Auditor là một bộ phận riêng biệt thực hiện các đánh giá
độc lập của việc kiểm soát dịch vụ đám mây. Công việc audit được thực hiện để
đánh giá lại các chuẩn thông qua việc xem xét lại các bằng chứng thu thập
được. Cloud auditor đánh giá các dịch vụ do các cloud provider cung cấp về mặt
kiểm soát an ninh, bảo mật, hiệu năng.
 Cloud Broker: Điện toán đám mây tiến hóa, việc tích hợp của các dịch vụ đám
mây có thể quá phức tạp cho các cloud consumer để quản lí. Cloud consumer có
thể yêu cầu các dịch vụ đám mây từ các cloud broker thay bằng việc liên hệ trực

tiếp với các cloud provider. Cloud broker là thực thể quản lí việc sử dụng, hiệu
năng và chuyển các dịch vụ đám mây và thỏa thuận mối quan hệ giữa cloud
provider và cloud consumer.
 Cloud Carrier: Cloud carrier thực hiện như một thực thể trung gian để cung
cấp kết nối và vận chuyển các dịch vụ đám mây giữa các cloud consumer và các
cloud provider. Cloud carrier cung cấp việc truy nhập cho các khách hàng thông
qua mạng, viễn thông và các thiết bị truy cập khác. Ví dụ, cloud consumer có
thể sử dụng các tài nguyên đám mây thông qua các thiết bị truy cập mạng như là
máy tính, điện thoại.Sự phân bố của các dịch vụ đám mây thông thường được
cung cấp bởi các mạng và các sóng mang hay các cơ sở vận chuyển.
Một Cloud consumer yêu cầu dịch vụ từ một cloud broker thay vì liên hệ với cloud
provider. Cloud broker tạo ra một dịch vụ mới bằng cách kết hợp nhiều dịch vụ hoặc

14


Luận văn tốt nghiệp

Cải thiện băng thông trong Cloud computing

bằng việc tăng cường các dịch vụ hiện có.Cloud provider có thể không nhìn thấy đối
với Cloud consumer và Cloud consumer tương tác trực tiếp với cloud broker.
Để tìm kiếm được một hệ thống đám mây thích hợp nhất với các yêu cầu cho trước,
nhà cung cấp dịch vụ đám mây sẽ cần xác đinh được đám mây sẽ được triển khai như
thế nào (mô hình triển khai) và các loại hình dịch vụ cung cấp cho khách hàng (mô
hình dịch vụ) và đồng thời cả các đặc tính kỹ thuật của các dịch vụ đám mây như hiệu
năng và độ tin cậy.
2.2 Mô hình triển khai ám mây
2.2.1 Khái niệm
Để đám mây được đánh giá cao nhất với một yêu cầu cho trước, nhà cung cấp cần xác

định được đám mây sẽ được triển khai như thế nào (mô hình triển khai).Các loại dịch
vụ được cung cấp cho khách hàng (mô hình dịch vụ), các lợi ích kinh tế và các rủi ro
khi sử dụng dịch vụ điện toán đám mây (xem xét về kinh tế), các đặc tính kĩ thuật của
các dịch vụ đám mây như hiệu năng và độ tin tưởng (Các đặc thù về vận hành) các thỏa
thuận về dịch vụ (đồng ý mức dịch vụ) và các vấn đề về bảo mật và các nguy cơ (bảo
mật).
2.2.2 Mô hình triển khai
Hệ thống đám mây có thể được triển khai một cách riêng lẻ hoặc được triển khai dựa
trên các yêu cầu của khách hàng, có thể được chia sẻ giữa một số đối tác tin tưởng
nhau, có thể được thực hiện bởi bên thứ 3, có thể được truy cập chung. Tùy thuộc vào
mô hình triển khai, đám mây sẽ có các tài nguyên tính toán riêng hoặc có thể truy cập
đến được một lượng lớn tài nguyên tính toán được điều khiển từ xa.Các mô hình triển
khai khác nhau sẽ giúp khách hàng xem xét được về việc kiểm soát tài nguyên như thế
nào, quy mô, chi phí và tính sẵn có của tài nguyên.

15


Luận văn tốt nghiệp

Cải thiện băng thông trong Cloud computing

2.2.3 Các loại mô hình triển khai ám mây
Cơ sở hạ tầng của đám mây có thể được hoạt động theo những mô hình dưới đây
 Public Cloud
 Private Cloud
 Community Cloud
 Hybrid Cloud
Public Cloud:
Public Cloud là một loại mô hình đám mây trong đó cơ sở hạ tầng đám mây và các tài

nguyên điện toán sẵn có công cộng thông qua mạng public.Public cloud được đơn vị
cung cấp các dịch vụ đám mây sở hữu và phục vụ quay vòng cho nhiều khách hàng.
Private Cloud:
Private Cloud đưa ra một tổ chức khách hàng truy cập và sử dụng cơ sở hạ tầng và tài
nguyên tính toán. Nó có thể được quản lí bởi tổ chức khách hàng hoặc bên thứ 3 có thể
được đặt ngay tại tổ chức khách hàng này ( on-site private cloud) hay outsourced đến
một công ty cho thuê ( các đám mây outsourced private).
Community Cloud:
Community cloud phục vụ nhóm Cloud Consumer cùng có chung những quan ngại
như việc mất đi mục tiêu, an ninh, bảo mật và chính sách thực hiện hơn là việc phục vụ
một tổ chức đơn lẻ hoạt động như một private cloud. Tương tự như private cloud,
community cloud có thể được quản lí bởi các tổ chức hay một bên thứ 3 và có thể được
triển khai theo customer premise ( on-site community cloud) hay outsourced đến một
công ty máy chủ.

16


Luận văn tốt nghiệp

Cải thiện băng thông trong Cloud computing

Hybrid Cloud
Hybrid cloud bao gồm hai hay nhiều đám mây (on-site private, on-site community, offsite private, off-site community hay public).
2.3 Mô hình dịch vụ
2.3.1 Khái niệm
Một đám mây có thể truy cập vào các ứng dụng phần mềm như email hay các công cụ
tính toán văn phòng ( Software as a service hay SaaS, mô hình dịch vụ) hoặc cung cấp
một môi trường cho khách hàng để xây dựng và vận hành các phần mềm của chính họ (
The Platform as a Service hay PaaS, mô hình dịch vụ) hay khách hàng có thể truy cập

vào các tài nguyên tính toán truyền thống như khả năng xử lí và lưu trữ ( Infrastructure
as a Service, hay IaaS, hay mô hình dịch vụ). Các mô hình dịch vụ khác nhau sẽ có
những điểm mạnh khác nhau và phù hợp cho các khách hàng khác nhau và các mục
đích kinh doanh khác nhau. Nói chung, tính khả chuyển và tính tích hợp của tải tin của
khách hàng sẽ đạt được trong mô hình IaaS bởi vì IaaS sẽ cung cấp các định nghĩa
tương đối tốt, các giao thức mạng, các tập lệnh CPU và các giao diện thiết bị hợp pháp.
2.3.2 Các mô hình dịch vụ ám mây
Ba mô hình dịch vụ cơ bản mà cloud computing đang triển khai là Infrastucture as a
Service (IssA), Platform as a Service (PaaS) và Software as a Service (SaaS).
Chi tiết được mô tả như hình dưới đây:

17


Luận văn tốt nghiệp

Cải thiện băng thông trong Cloud computing

Hình 1. 3: Các kiểu hình dịch vụ ối với Cloud Computing
2.3.2.1 On premise
Ứng dụng chạy hoàn toàn trên hệ thống của doanh nghiệp. Đây là kiểu dịch vụ phổ
biến hiện nay. Doanh nghiệp quản lý hoàn toàn về hạ tầng mạng, hệ thống lưu trữ, máy
chủ, ảo hoá, hệ điều hành, phần mềm tầng giữa, các lớp runtime, dữ liệu và ứng dụng.
Trong phần còn lại của luận văn, các ứng dụng chạy trên hệ thống doanh nghiệp như
thế này sẽ được gọi chung là các ứng dụng on-premises.
Các ứng dụng/dịch vụ On-premises được hiểu như các ứng dụng và dịch vụ chạy trên
nền tảng cơ sở hạ tầng của doanh nghiệp, chứ không phải trên cloud.

18



Luận văn tốt nghiệp

Cải thiện băng thông trong Cloud computing

2.3.2.2 Cung cấp dịch vụ cơ sở hạ tầng (Infrastructure as as Service)
Trong mô hình dịch vụ IaaS, khách hàng chỉ quản lý từ phần mềm tầng giữa –
middeware trở lên, còn lại các tầng từ hệ điều hành trở xuống do nhà cung cấp dịch vụ
quản lý.
Các dịch vụ IaaS hiện có:
 Computers (Amazon EC2, Rackspace, GoGrid...)
 Storage (Amazon S3, MobileMe, Google Drive...)
 Elasticity (Rightscale…)
 Bandwidth (Limelight, Amazon CloudFront…)
Lợi ích của IaaS
Nói chung, IaaS đặt ra trách nhiệm quản lí hệ thống nhiều hơn lên khách hàng so với
SaaS và PaaS. Các khách hàng cần quản lí VM và cơ sở hạ tầng ảo hóa và cần thực
hiện công việc quản trị hệ thống.
Điều này có thể được xem như lợi ích hay lo ngại phụ thuộc vào kĩ năng của khách
hàng và các nhu cầu đặc biệt.Như với các đám mây SaaS và PaaS , các đám mây IaaS
phụ thuộc vào tính an ninh và độ tin tưởng của mạng và cũng thường phụ thuộc và tính
an ninh và độ tin tưởng của trình duyệt cho việc quản trị tài khoản.
Thêm vào đó một vài vấn đề là dành riêng cho IaaS cloud là bằng việc cho phép khách
hàng chạy các hệ thống phần mềm hợp pháp trong cơ sở hạ tầng nhà cung cấp, các đám
mây đưa ra cho khách hàng tất cả các nguy cơ về an ninh của hệ thống phần mềm hợp
pháp.Các hệ thống IaaS cho phép khách hàng tạo và duy trì nhiều VM tiềm năng trong
các trạng thái khác nhau như: chạy, tạm dừng và tắt. Một máy ảo inactive có thể trở
nên out of date với các cập nhật quan trọng về an ninh. Nếu một máy ảo hết hạn được
active như vậy VM có thể trở thành nguy cơ từ bên trong. Mặc dù theo lí thuyết nhà


19


Luận văn tốt nghiệp

Cải thiện băng thông trong Cloud computing

cung cấp có thể cập nhật các VM inactive thay mặt các khách hàng, các cơ chế của
những cấp nhật như vậy là rất phức tạp và việc bảo dưỡng của các cập nhật về an ninh
là trách nhiệm của khách hàng.
2.3.2.3 Cung cấp dịch vụ cơ sở hạ tầng (Platform as a Service)
Khách hàng chỉ quản lý ứng dụng và dữ liệu của mình, các tầng phía dưới, từ tầng
runtime trở xuống do nhà cung cấp dịch vụ quản lý.
Các dịch vụ dạng PaaS hiện có:
Salesforce.com, Apprenda SaaSGrid, Google App Engine, Microsoft Azure, Appistry,
Talis Platform
Lợi ích của PaaS
Nhà cung cấp sẽ vận hành và kiểm soát tầng thấp nhất, tầng từ O/S trở xuống. Trong
nhiều trường hợp là kiểm soát cơ sở hạ tầng mạng như LANs và routers giữa các trung
tâm dữ liệu. Ở tầng middleware, nhà cung cấp sẽ tạo ra các giao diện lập trình và sử
dụng sẵn có cho khách hàng. Các giao diện này cung cấp môi trường thực thi trong đó
các ứng dụng của khách hàng chạy và truy cập vào các tài nguyên cần thiết như CPU
cycles, memory, persistent storage, data stores…Nhà cung cấp sẽ quyết định mô hình
lâp trình theo các code ứng dụng của khách hàng được active, và đồng thời cũng sẽ
kiểm soát các hoạt động của các chương trình của khách hàng để thu phí và những mục
đích quản lí khác. Một khi khách hàng đã từng sử dụng cơ sở hạ tầng của đám mây
PaaS nhằm để triển khai và phát triển một ứng dụng.
2.3.2.4 Cung cấp dịch vụ phần mềm (SaaS)
Khách hàng sử dụng phần mềm của nhà cung cấp. Nhà cung cấp sẽ tiến hành quản lí
toàn bộ các tầng


20


Luận văn tốt nghiệp

Cải thiện băng thông trong Cloud computing

Các dịch vụ dạng SaaS hiện có:
Google Apps, Zoho, Acrobat.com, iWork.com, Kashflow, FreeAgent, WordPress.com,
MobileMe, Salesforce.com
Lợi ích của SaaS
Trong mô hình dịch vụ SaaS, khách hàng sở hữu việc kiểm soát qua các tài nguyên cụ
thể cho ứng dụng mà ứng dụng SaaS sẵn có.
So sánh với các mô hình tính toán truyền thống và các giải pháp phân bố phần mềm,
các đám mây SaaS cung cấp tính quy mô và cũng chuyển gánh nặng từ khách hàng
sang nhà cung cấp, kết quả là hiệu suất cao hơn, trong một số trường hợp là hiệu năng.
Tính sẵn có của ứng dụng SaaS phụ thuộc vào các mạng sẵn có tin tưởng và liên tục.
Trong kịch bản đám mây public SaaS, độ tin tưởng của mạng không thể được đảm bảo
bởi khách hàng đám mây hay bởi nhà cung cấp dịch vụ đám mây bởi vì mạng Internet
không nằm dưới sự kiểm soát của ai cả.
3

Các vấn ề mở

Điện toán đám mây không phải là giải pháp hoàn hảo cho tất cả các ứng dụng của
người dùng. Như một công nghệ đang nổi, điện toán đám mây chứa đựng các vấn đề
không phải tất cả của riêng đám mây mà đó là các quan ngại cho tất cả các dịch vụ IT
host.
Một số trong các vấn đề này là các chủ đề điện toán phân bố truyền thống vẫn còn mở

trong nhiều thập kỉ nhưng cho đến nay nó còn liên quan hơn bởi vì việc nổi lên điện
toán đám mây. Các vấn đề khác dường như chỉ dành riêng cho điện toán đám mây.
Các hệ thống tính toán phức tạp thiên về các giải pháp khi có hư hỏng và có thể gặp
vấn đề về an ninh. Hơn thế nữa, phần mềm cần phải thích hợp với các yêu cầu phức tạp

21


Luận văn tốt nghiệp

Cải thiện băng thông trong Cloud computing

như tính đồng thời, cấu hình động, và tính toán với quy mô lớn, có thể mô tả mật độ
phát hiện cao hơn so với phần mềm thương mại.Điều quan trọng để hiểu được các hệ
thống đám mây như tất cả các hệ thống tính toán phức tạp sẽ bao gồm các khiếm
khuyết, các hư hỏng đã từng xảy ra, và cách giải quyết các vấn đề an ninh đã từng xảy
ra.
3.1 Vấn ề về hiệu năng của iện toán ám mây
Các ứng dụng khác nhau yêu cầu các mức hiệu năng hệ thống khác nhau. Ví dụ, email
thì thông thường sẽ bị trễ dịch vụ nhưng công nghệ tự động và các xử lí thời gian thực
yêu cầu cả hiệu năng và mức độ phỏng đoán cao.Điện toán đám mây chịu một số vấn
đề về hiệu năng không giống với các vấn đề về hiệu năng khác so với các mô hình điện
toán truyền thống.
3.2 Trễ truyền dẫn
Trễ là thời gian dừng lại mà các hệ thống từng trải qua khi xử lí một yêu cầu. Trễ được
thực hiện bởi khách hàng đám mây điển hình bao gồm ít nhất thời gian một Internet
round-trip, thời gian cần thiết cho một bản tin yêu cầu đển được phía nhà cung cấp
cộng thêm cả thời gian bản tin trả lời đến được với khách hàng. Thông thường, Internet
round-trip time không phải là một con số cụ thể được mong đợi thay vì đó là một dải
với số lượng thay đổi bị gây ra do trễ, lỗi cấu hình hay hư hỏng. Những nhân tố này

thường không theo sự điều khiển của nhà cung cấp hay khách hàng. Tuy nhiên, việc
tồn tại các công nghệ tối ưu mạng rộng và các dịch vụ tăng tốc các ứng dụng web có
thể được triển khai để giúp tăng hiệu năng của điện toán đám mây.
Việc truy nhập đến các tài liệu lưu trữ trên đám mây có thể có vấn đề khi các khách
hàng không có kết nối mạng. Khả năng đồng bộ các tài liệu và việc xử lí dữ liệu trong
khi khách hàng offline và với các tài liêu được lưu trữ trong đám mây là mong muốn

22


Luận văn tốt nghiệp

Cải thiện băng thông trong Cloud computing

đặc biệt cho các đám mây SaaS. Hoàn thành sự đồng bộ có thể yêu cầu việc kiểm soát
version, sự phối hợp nhóm và các khả năng đồng bộ khác trong đám mây.
3.3 Quản lý việc lưu trữ dữ liệu
Khi việc lưu trữ dữ liệu được xem xét trong bối cảnh đám mây, các khách hàng yêu
cầu khả năng để:
 Cung cấp khả năng lưu trữ bổ sung theo nhu cầu.
 Hiểu về giới hạn vị trí địa lí của dữ liệu được lưu trữ.
 Thay đổi việc dữ liệu được xóa như thế nào.
 Truy cập đến các xử lí của tài liệu để cho việc sắp xếp dữ liệu lưu trữ phần cứng
một cách bảo mật và quản trị kiểm soát việc truy cập vào dữ liệu.
Những đặc điểm này là tất cả những thách thức khi mà dữ liệu được thuê bởi bên
ngoài.
3.4 Tính tin tưởng của iện toán ám mây
Độ tin tưởng đưa ra các vấn đề mà hệ thống sẽ cung cấp dịch vụ failure-free cho một
giai đoạn cụ thể trong các đường biên trong một môi trường cụ thể. Đối với đám mây,
độ tin tưởng là chức năng mở rộng của độ tin tưởng cho bốn nhân tố riêng biệt sau: (1)

cơ sở hạ tầng phần cứng và phần mềm do nhà cung cấp cung cấp, (2) nhân sự của nhà
cung cấp, (3) tính kết nối đến các dịch vụ thuê bao, (4) nhân sự của bên khách hàng.
Chú ý rằng việc đo độ tin tưởng của đám mây cụ thể bởi một nhà cung cấp hay khách
hàng sẽ khó khắn bởi hai lí do chính sau. Đầu tiên, đám mây có thể bao gồm các thiết
bị khác nhau, mỗi thiết bị sẽ có một mức độ tin tưởng đặc biệt khi nó được tính toán
theo các thực thể riêng biệt. Khi các thiết bị được kết hợp lại, kết quả là độ tin tưởng
khó mà phỏng đoán.Thứ hai, việc tính toán độ tin tưởng là chức năng của môi trường
và không thể hiểu một cách đầy đủ toàn bộ môi trường mà đám mây hoạt động trong

23


Luận văn tốt nghiệp

Cải thiện băng thông trong Cloud computing

đó. Như đã được đề xuất, định nghĩa truyền thống của độ tin tưởng được dựa trên một
bối cảnh(môi trường) và trong một giai đoạn thời gian cụ thể cho các hoạt động failurefree được mong đợi. Đối với các đám mây và hầu hết các hệ thống với quy mô đáng
kể, mỗi thiết bị có một độ tin tưởng cụ thể được đưa ra trong một bối cảnh cụ thể và do
vậy để hiểu được sự thống nhất của môi trường là rất phức tạp.
3.5 Tính phụ thuộc vào kết nối mạng
Điện toán đám mây cũng như hầu hết các ứng dụng doanh nghiệp đều phụ thuộc vào
tính kết nối mạng. Đối với hầu hết các đám mây, mạng Internet cần phải kết nối liên
tục cho khách hàng truy cập vào các dịch vụ. Nếu một khách hàng đang thuê một dịch
vụ mạng công cộng sử dụng bởi một nhà cung cấp thì sự phụ thuộc này tương tự với
việc thuê thông thường trong đó việc hỗ trợ các dịch vụ mạng thường được truy cập
trên mạng Internet. Trong trường hợp các ứng dụng ở mức khách hàng (vd: web mail)
tin tưởng vào đám mây, sự phụ thuộc này là một nguy cơ liệu rằng các ứng dụng có
cần các dịch vụ liên tục hay không. Trong nhiều ví dụ, các ứng dụng mức khách hàng
hoặc không thể truy cập đám mây bởi vì giới hạn phủ sóng (xe lửa, máy bay, các vị trí

điều khiển từ xa) hay các mối nguy hại có thể gây ra gián đoạn mạng.
Sự phụ thuộc vào mạng chỉ ra rằng mọi ứng dụng là một ứng dụng mạng đề xuất rằng
các ứng dụng tương đối phức tạp: nguy cơ lỗi hay các nguy cơ an ninh sẽ cao hơn cho
các ứng dụng không phải mạng. Ví dụ, các ứng dụng đám mây nên có các tín hiệu mã
hóa để yêu cầu nhà cung cấp bảo vệ các dữ liệu đang đến của người dùng, Bổ sung
vào các khu vực không được phủ sóng hay các khu vực ngoài phạm vi thông thường,
sự phụ thuộc này khiến cho việc hoạt động bình thường của các ứng dụng nhạy cảm
với : (1) độ mạnh của việc định tuyến của Internet và đặt tên cơ sở hạ tầng, (2) sự tranh
chấp các tài nguyên mạng cục bộ.

24