..

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CNTT & TRUYỀN THÔNG
----------------  ----------------

Đặng Thị Thùy Linh

TÌM HIỂU ĐIỆN TỐN ĐÁM MÂY VÀ THỬ NGHIỆM ỨNG DỤNG
TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN NHÀ TRƢỜNG

Chun ngành: Khoa học máy tính
Mã số: 60.48.01

TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

Thái Nguyên - 2013

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




LỜI CẢM ƠN
Để có thể tìm hiểu, hồn thiện luận văn và có đƣợc kết quả nhƣ ngày hơm
nay, tơi xin chân thành bày tỏ lòng cảm ơn tới trƣờng Đại học công nghệ thông tin
và truyền thông – Đại học Thái Nguyên đã tạo môi trƣờng thật tốt cho tơi đƣợc học
tập, rèn luyện, tìm hiểu và trau dồi kiến thức trong suốt hai năm học vừa qua.
Tôi cũng xin đƣợc gửi lời cảm ơn tới các thầy trong Viện Công nghệ thông
tin – Viện khoa học và công nghệ Việt Nam, những ngƣời đã tận tình dạy bảo tơi
cùng tập thể lớp trong suốt q trình chúng tơi học tập tại trƣờng.

Đặc biệt tôi xin đƣợc gửi lời cảm ơn tới GS.TS Nguyễn Thanh Thủy, thầy đã
rất nhiệt tình hƣớng dẫn, chỉ bảo, đóng góp ý kiến và tạo mọi điều kiện cho tôi thực
hiện luận văn.
Cuối cùng, tơi muốn bày tỏ lịng biết ơn chân thành, lời cảm ơn sâu sắc tới
gia đình, bạn bè, đồng nghiệp... những ngƣời luôn bên cạnh, động viên, giúp đỡ tôi
trong quá trình học tập và thực hiện luận văn.
Luận văn có đƣợc một số kết quả nhất định, tuy nhiên khơng thể tránh khỏi
sai sót và hạn chế, kính mong đƣợc sự cảm thơng và đóng góp ý kiến của thầy cô và
các bạn.
Thái Nguyên, ngày 02 tháng 01 năm 2013
Đặng Thị Thùy Linh

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan tồn bộ nội dung trong luận văn này là kết quả quá trình tìm
hiểu các tài liệu liên quan đến đề tài của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn
là trung thực và chƣa từng đƣợc công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Đặng Thị Thùy Linh

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên





Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




i

MỤC LỤC
Trang
CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ............................................................................... iv
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................. vi
DANH MỤC HÌNH VẼ ........................................................................................... vii
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY VÀ SỔ LIÊN LẠC
ĐIỆN TỬ .....................................................................................................................2
1.1.

Tổng quan về mơ hình điện tốn đám mây. ...................................................2

1.1.1.

Khái niệm điện tốn đám mây. ......................................................................2

1.1.2.

Các mơ hình dịch vụ của điện toán đám mây. ...............................................5

1.1.2.1. Phần mềm nhƣ một dịch vụ (SaaS - Software as a Service) ..........................5
1.1.2.2. Nền tảng nhƣ một dịch vụ (PaaS - Platform as a Service) .............................7

1.1.2.3. Hạ tầng nhƣ một dịch vụ (IaaS - Infrastructure as a Service) ........................8
1.1.3.

Các mơ hình triển khai của điện tốn đám mây. ............................................8

1.1.3.1. Mơ hình đám mây cơng cộng (Public Cloud) ................................................9
1.1.3.2. Mơ hình đám mây riêng (Private Cloud) .......................................................9
1.1.3.3. Mơ hình đám mây lai (Hybrid Cloud) .........................................................10
1.1.4.

Kiến trúc điện toán đám mây. ......................................................................11

1.1.4.1. Kiến trúc tổng quát .......................................................................................11
1.1.4.2. Các thành phần của điện toán đám mây.......................................................12
1.1.5.

Các tầng kiến trúc của điện toán đám mây. .................................................14

1.1.6.

Các ƣu, nhƣợc điểm của điện toán đám mây. ..............................................16

1.1.6.1. Các ƣu điểm của điện toán đám mây ...........................................................16
1.1.6.2. Các hạn chế của điện toán đám mây ............................................................18
1.1.7.

Bảo mật trong điện tốn đám mây. ..............................................................20

1.2.
Phân tích so sánh mơ hình điện tốn đám mây với các mơ hình, kiến trúc

phần mềm khác. ........................................................................................................22
1.2.1.

Điện tốn lƣới (grid computing) ..................................................................22

1.2.2.

Tính tốn theo u cầu (Utility Computing) ...............................................25

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




ii

1.2.3.

Dịch vụ web (Web service) .........................................................................26

1.3.

Các tính chất cơ bản của điện toán đám mây. .............................................28

1.3.1.

Tự phục vụ theo nhu cầu (On-demand self-service) ....................................28

1.3.2.


Truy xuất diện rộng (Broad network access) ...............................................28

1.3.3.

Dùng chung tài nguyên (Resource pooling) ................................................29

1.3.4.

Khả năng co giãn (Rapid elasticity) .............................................................29

1.3.5.

Điều tiết dịch vụ (Measured service) ...........................................................30

1.4.
Tổng quan về vấn đề ứng dụng công nghệ thông tin trong nhà trƣờng và sổ
liên lạc điện tử. ..........................................................................................................30
1.4.1.

Tình hình ứng dụng công nghệ thông tin trong nhà trƣờng .........................30

1.4.2.

Tổng quan về sổ liên lạc điện tử ..................................................................31

1.5.

Kết luận ........................................................................................................32

CHƢƠNG 2: CƠNG NGHỆ ĐIỆN TỐN ĐÁM MÂY CỦA GOOGLE ..............34

2.1.

Điện tốn đám mây theo công nghệ nguồn mở ...........................................34

2.1.1.

Công nghệ nguồn mở. ..................................................................................34

2.1.2.

Điện tốn đám mây theo cơng nghệ nguồn mở. ..........................................34

2.2.

Giải pháp điện toán đám mây của Google ...................................................37

2.2.1.

Dịch vụ nền tảng điện toán đám mây của Google .......................................37

2.2.2.

Tổng quan về Google Apps ........................................................................37

2.3.

Công nghệ nền Google App Engine ............................................................41

2.3.1.


Google App Engine ......................................................................................41

2.3.2.

Các đặc điểm nổi bật của Google App Engine ............................................42

2.3.3.

Hạn chế ........................................................................................................42

2.3.4.

Thành phần của Google App Engine ...........................................................43

2.3.5.

Mô hình kiến trúc và các dịch vụ của Google App Engine .........................45

2.3.5.1. Tổ chức và lƣu trữ dữ liệu (Datastore) .........................................................46
2.3.5.2. Quản lý vùng nhớ đệm (Memcache) ............................................................51
2.3.5.3. Dịch vụ giao tiếp web (URL Fetch) .............................................................52
2.3.5.4. Dịch vụ thƣ điện tử (Mail) ...........................................................................52
2.3.5.5. Một số dịch vụ khác .....................................................................................52
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




iii


2.4.

Các cơng cụ trên nền tảng cơng nghệ điện tốn đám mây của Google .......53

2.4.1.

Môi trƣờng phát triển ...................................................................................53

2.4.2.

Công cụ quản lý ứng dụng ...........................................................................54

2.4.3.

Xây dựng và triển khai ứng dụng trên GAE ................................................54

2.4.3.1. Xây dựng ứng dụng ......................................................................................54
2.4.3.2. Triển khai ứng dụng .....................................................................................57
CHƢƠNG 3:XÂY DỰNG HỆ THỐNG SỔ LIÊN LẠC ĐIỆN TỬ TRÊN NỀN
TẢNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY CỦA GOOGLE .................................................58
3.1.

Bài tốn sổ liên lạc điện tử. ..........................................................................58

3.2.

Phân tích thiết kế hệ thống ...........................................................................58

3.2.1.


Mơ hình tổng thể hệ thống ...........................................................................58

3.2.2.

Các mơ hình ca sử dụng. ..............................................................................59

3.2.3.

Các biểu đồ hoạt động ..................................................................................61

3.3.

Một số giao diện chính .................................................................................65

3.4.

Kết luận ........................................................................................................67

KẾT LUẬN ...............................................................................................................68
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................69

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




iv

CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Tên viết tắt

AJAX

AOP

API

Giải nghĩa

Tên khoa học
Asynchronous Javascript and

JavaScript và XML không

XML

đồng bộ

Aspect Oriented Programming
Aplication Programming

Phƣơng pháp lập trình hƣớng
khía cạnh
Giao diện lập trình ứng dụng

Interface

CIO

Chief Information Officer


Giám đốc công nghệ thông tin

CPU

Central Processing Unit

Đơn vị xử lý trung tâm

CSDLQH

Cơ Sở Dữ Liệu Quan Hệ

CSS

Cascading Style Sheets

Tập tin định kiểu theo tầng

EC2

Amazon Elastic Compute

Nền tảng tính tốn của Amazon

Cloud
FTP

File Transfer Protocol

Giao thức truyền tập tin


GAE

Google App Engine

Công nghệ nền tảng điện toán
đám mây của Google

GFS

Google File System

Hệ thống lƣu trữ tệp của
Google

HTML

HyperText Markup Language

Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản

HTTP

HyperText Transfer Protocol

Giao thức truyền tin siêu văn bản

IaaS

Infrastructure as a Service


Hạ tầng nhƣ một dịch vụ

IMAP

Internet Message Access

Giao thức truy cập thƣ

Protocol

Internet

JDO

Java Data Objects

Các đối tƣợng dữ liệu Java

JDOQL

Java Data Objects Query

Ngôn ngữ truy vấn dữ liệu

Language

trong Datastore

JVM


Java Virtual Machine

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Máy ảo Java




v

OGSA

Open Grid Service Architecture

Kiến trúc dịch vụ lƣới mở

PC

Personal Computer

Máy tính cá nhân

PaaS

Platform as a Service

Nền tảng nhƣ một dịch vụ


SaaS

Software as a Service

Phần mềm nhƣ một dịch vụ

SDK

Software Development Kit

Bộ công cụ phát triển phần mềm

SOA

Service Oriented Architecture

Kiến trúc hƣớng dịch vụ

SOAP

Simple Object Access Protocol

Giao thức truy cập đối tƣợng
đơn giản

SMTP

Simple Mail Transfer Protocol

Giao thức truyền thƣ điện tử

đơn giản

SQL

Structured Query Language

Ngơn ngữ truy vấn có cấu trúc

TTDL

Data center

Trung Tâm Dữ Liệu

URL

Uniform Resource Locator

Địa chỉ truy cập tài nguyên
Internet

XML

eXtensible Markup Language

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng





vi

DANH MỤC BẢNG
Số hiệu bảng

Tên bảng

Trang

Bảng 2.1

Bảng ánh xạ giữa CSDLQH với App Engine Datastore

47

Bảng 2.2

Giá trị của các lớp thuộc tính

47

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




vii


DANH MỤC HÌNH VẼ
Số hiệu hình vẽ

Tên hình vẽ

Trang

Hình1.1

Mơ hình “Cloud Computing”

4

Hình 1.2

Các mơ hình dịch vụ điện tốn đám mây

5

Hình 1.3

Các mơ hình triển khai đám mây

11

Hình 1.4

Mơ hình kiến trúc điện tốn đám mây

12


Hình 1.5

Các thành phần của điện tốn đám mây

13

Hình 1.6

Cơ sở hạ tầng các tầng của điện tốn đám mây

14

Hình 1.7

Mơ hình grid computing

22

Hình 1.8

Mơ hình Tính tốn theo u cầu

25

Hình 1.9

Mơ hình Web service

27


Hình 2.1

Kiến trúc GAE

45

Hình 2.2

Ánh xạ thƣ viện chuẩn Java vào các dịch vụ của App
Engine

46

Hình 2.3

Giao diện quản lý ứng dụng

54

Hình 2.4

Cấu trúc một ứng dụng App Engine

56

Hình 2.5

Nội dung của tệp appengine-web.xml


56

Hình 2.6

Nội dung của tệp jdoconfig.xml

56

Hình 3.1

Mơ hình tổng thể hệ thống

59

Hình 3.2

Mơ hình ca sử dụng quản trị hệ thống

60

Hình 3.3

Các ca sử dụng của ngƣời dùng cuối

60

Hình 3.4

Ca sử dụng quản lý ngƣời dùng


60

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




viii

Hình 3.5

Ca sử dụng quản danh sách học sinh

61

Hình 3.6

Biểu đồ hoạt động cho chức năng đăng nhập

61

Hình 3.7

Biểu đồ hoạt động cho chức năng cập nhật điểm

61

Hình 3.8

Biểu đồ hoạt động cho chức năng xem điểm


62

Hình 3.9

Biểu đồ hoạt động cho chức năng gửi nhận xét

62

Hình 3.10

Biểu đồ tuần tự chức năng xem điểm

62

Hình 3.11

Biểu đồ tuần tự chức năng cập nhật điểm

63

Hình 3.12

Biểu đồ tuần tự chức năng gửi nhận xét

63

Hình 3.13

Biểu đồ tuần tự chức năng tạo sổ liên lạc


64

Hình 3.14

Biểu đồ tuần tự chức năng sửa thơng tin học sinh

64

Hình 3.15

Giao diện đăng nhập hệ thống

65

Hình 3.16

Giao diện tạo sổ liên lạc

65

Hình 3.17

Giao diện nhập danh sách giáo viên

65

Hình 3.18

Giao diện nhập điểm


66

Hình 3.19

Giao diện xem điểm

66

Hình 3.20

Giao diện gửi nhận xét, phản hồi nhận xét

66

Hình 3.21

Bảng danh sách sổ liên lạc

67

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




1

MỞ ĐẦU
Ngày nay, đối với các công ty, doanh nghiệp, việc quản lý tốt, hiệu quả dữ

liệu của riêng công ty cũng nhƣ dữ liệu khách hàng, đối tác là một trong những bài
toán đƣợc ƣu tiên hàng đầu và đang khơng ngừng gây khó khăn cho họ. Để có thể
quản lý đƣợc nguồn dữ liệu đó, ban đầu các doanh nghiệp phải đầu tƣ, tính tốn rất
nhiều loại chi phí nhƣ chi phí cho phần cứng, phần mềm, mạng, chi phí cho quản trị
viên, chi phí bảo trì, sửa chữa, … Ngồi ra họ cịn phải tính tốn khả năng mở rộng,
nâng cấp thiết bị, phải kiểm soát việc bảo mật dữ liệu cũng nhƣ tính sẵn sàng cao
của dữ liệu. Nếu có một nơi tin cậy giúp các doanh nghiệp quản lý tốt nguồn dữ liệu
đó, các doanh nghiệp sẽ khơng cịn quan tâm đến cơ sở hạ tầng, cơng nghệ mà chỉ
tập trung chính vào cơng việc kinh doanh của họ thì sẽ mang lại cho họ hiệu quả và
lợi nhuận ngày càng cao hơn. Điện toán đám mây ra đời đã giúp giải quyết vấn đề
đó.
Điện toán đám mây là một xu thế phát triển tất yêu và ngày càng có tầm ảnh
hƣởng to lớn. Nhận thấy tính thiết thực của vấn đề này và đƣợc sự gợi ý của giáo
viên hƣớng dẫn, em đã chọn đề tài “Tìm hiểu điện tốn đám mây và thử nghiệm
ứng dụng trong hệ thống thông tin nhà trường” cho luận văn tốt nghiệp của mình.
Ngồi phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, luận văn đƣợc trình bày
trong 3 chƣơng, các nội dung cơ bản của luận văn đƣợc trình bày theo cấu trúc
nhƣ sau:
Chương 1: Tổng quan về điện toán đám mây và sổ liên lạc điện tử, trình bày
một số khái niệm cơ bản, kiến trúc điện tốn đám mây, các dịch vụ và mơ hình của
điện tốn đám mây, tình hình ứng dụng cơng nghệ thông tin trong hệ thống thông
tin nhà trƣờng và ứng dụng sổ liên lạc điện tử.
Chương 2: Công nghệ điện tốn đám mây của Google, trình bày về cơng nghệ
nguồn mở, giải pháp điện toán đám mây của Google với nền tảng là App Engine,
các dịch vụ của Google Apps
Chương 3: Xây dựng thử nghiệm sổ liên lạc điện tử trong hệ thống thông tin
nhà trƣờng trên nền tảng điện tốn đám mây của Google..
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên





2

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY VÀ SỔ LIÊN LẠC ĐIỆN TỬ
1.1. Tổng quan về mơ hình điện toán đám mây.
1.1.1. Khái niệm điện toán đám mây.
Ngày nay, đối với các công ty, doanh nghiệp, việc quản lý tốt, hiệu quả dữ liệu
của riêng công ty cũng nhƣ dữ liệu khách hàng, đối tác là một trong những bài tốn
đƣợc ƣu tiên hàng đầu và đang khơng ngừng gây khó khăn cho họ. Để có thể quản
lý đƣợc nguồn dữ liệu đó, ban đầu các doanh nghiệp phải đầu tƣ, tính tốn rất nhiều
loại chi phí nhƣ chi phí cho phần cứng, phần mềm, mạng, chi phí cho quản trị viên,
chi phí bảo trì, sửa chữa, … Ngồi ra họ cịn phải tính tốn khả năng mở rộng, nâng
cấp thiết bị; phải kiểm soát việc bảo mật dữ liệu cũng nhƣ tính sẵn sàng cao của dữ
liệu.
Từ một bài toán nhƣ vậy, chúng ta thấy đƣợc rằng nếu có một nơi tin cậy giúp
các doanh nghiệp quản lý tốt nguồn dữ liệu đó, các doanh nghiệp sẽ khơng cịn quan
tâm đến cơ sở hạ tầng, cơng nghệ mà chỉ tập trung chính vào cơng việc kinh doanh
của họ thì sẽ mang lại cho họ hiệu quả và lợi nhuận ngày càng cao hơn.
Thuật ngữ “cloud computing” ra đời bắt nguồn từ một trong những hồn cảnh
nhƣ vậy.
Điện tốn đám mây (tiếng Anh: Cloud computing), còn gọi là điện tốn máy
chủ ảo, là mơ hình điện tốn sử dụng các cơng nghệ máy tính và phát triển dựa vào
mạng Internet. Thuật ngữ “đám mây” ở đây là lối nói ẩn dụ chỉ mạng Internet (dựa
vào cách đƣợc bố trí của nó trong sơ đồ mạng máy tính) và nhƣ một liên tƣởng về
độ phức tạp của các cơ sở hạ tầng chứa trong nó. Ở mơ hình điện tốn này, mọi khả
năng liên quan đến công nghệ thông tin đều đƣợc cung cấp dƣới dạng các “dịch
vụ”, cho phép ngƣời sử dụng truy cập các dịch vụ công nghệ từ một nhà cung cấp
nào đó trong “đám mây” mà khơng cần phải có các kiến thức, kinh nghiệm về cơng

nghệ đó, cũng nhƣ khơng cần quan tâm đến các cơ sở hạ tầng phục vụ cơng nghệ
đó. Nói cách khác, các nguồn tính tốn khổng lồ nhƣ các phần cứng (máy chủ),
phần mềm, và các d ịch vụ (chƣơng trình ứng dụng), ..., sẽ nằm tại các máy chủ ảo

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




3

(đám mây) trên Internet thay vì trong máy tính gia đình và văn phịng để mọi ngƣời
kết nối và sử dụng mỗi khi họ cần.
Điện toán đám mây là khái niệm tổng thể bao gồm cả các khái niệm nhƣ phần
mềm dịch vụ, Web 2.0 và các vấn đề khác xuất hiện gần đây, các xu hƣớng công
nghệ nổi bật, trong đó đề tài chủ yếu của nó là vấn đề dựa vào Internet để đáp ứng
những nhu cầu tính tốn của ngƣời dùng. Ví dụ, dịch vụ Google Apps cung cấp
những ứng dụng kinh doanh trực tuyến thông thƣờng, có thể truy nhập từ một trình
duyệt web, cịn các phần mềm và dữ liệu đều đƣợc lƣu trữ trên các máy chủ. Với
các dịch vụ sẵn có trên Internet, doanh nghiệp khơng phải mua và duy trì hàng trăm,
thậm chí hàng nghìn máy tính cũng nhƣ các phần mềm. Họ chỉ cần tập trung sản
xuất bởi đã có ngƣời khác lo cơ sở hạ tầng và công nghệ thay họ. Cloud computing
cho phép ngƣời dùng tiếp cận đến các tài ngun tính tốn và lƣu trữ khối lƣợng dữ
liệu khổng lồ mà không cần biết chúng ở đâu và đƣợc cấu hình nhƣ thế nào.
Điện tốn đám mây đã trở thành một dịch vụ mở phổ biến trong lĩnh vực dịch vụ
công nghệ thông tin.
Các cơ sở kỹ thuật của điện toán đám mây bao gồm kiến trúc hƣớng dịch vụ
(SOA) và cơng nghệ ảo hóa của phần cứng và phần mềm với mục tiêu là chia sẻ tài
nguyên giữa các ngƣời sử dụng dịch vụ đám mây, các đối tác điện toán đám mây và
các nhà cung cấp điện toán đám mây trong hệ thống.

Sự phát triển mạnh mẽ của điện toán đám mây đã thu hút rất nhiều nhà khoa
học, các trƣờng đại học và cả các công ty công nghệ thông tin đầu tƣ nghiên cứu.
Rất nhiều chuyên gia đã đƣa ra định nghĩa của mình về điện tốn đám mây. Mỗi
nhóm nghiên cứu đƣa ra định nghĩa theo cách hiểu, cách tiếp cận của riêng mình
nên rất khó tìm ra đƣợc một định nghĩa tổng quát nhất của điện toán đám mây. Dƣới
đây là một số ví dụ định nghĩa về điện tốn đám mây.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




4

Hình 1.1. Mơ hình “Cloud Computing” [3]
Điện tốn đám mây là một mơ hình xử lý dựa trên cơ sở Internet, nơi được chia
sẻ tài nguyên, phần mềm và thông tin cung cấp cho máy tính và các thiết bị khác
như điện thoại thông minh, … theo yêu cầu qua Internet [14].
Theo Ian Foster thì điện tốn đám mây là một mơ hình điện tốn phân tán có
tính co giãn cao đồng thời hướng theo co giãn về mặt kinh tế, là nơi chứa các sức
mạnh tính tốn, kho lưu trữ, các nền tảng và các dịch vụ được trực quan, ảo hóa và
co giãn linh động sẽ được phân phối theo nhu cầu cho các khách hàng bên ngồi
thơng qua Internet [8].
Cịn Rajkumar Buyya lại cho rằng điện tốn 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 như một hoặc nhiều tài nguyên đồng nhất dựa trên sự thỏa thuận
dịch vụ giữa nhà cung cấp và người sử dụng [9].
Theo tổ chức Xã hội máy tính IEEE, "Điện tốn đám mây là hình mẫu trong
đó thơng tin được lưu trữ thường trực tại các máy chủ trên Internet và chỉ được
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên





5

được lưu trữ tạm thời ở các máy khách, bao gồm máy tính cá nhân, trung tâm giải
trí, máy tính trong doanh nghiệp, các phương tiện máy tính cầm tay, ...". [13]
Tuy dƣới những cái nhìn khác nhau có những khái niệm về điện tốn đám mây
khác nhau, nhƣng nó vẫn mang những tính chất đặc thù của nó là khả năng co giãn
linh hoạt, sự tiện lợi không phụ thuộc địa lý, điện toán đám mây cung cấp các dịch
vụ thông qua Internet, tài nguyên của nhà cung cấp dịch vụ đƣợc dùng chung, tự
phục vụ theo nhu cầu, chỉ trả chi phí cho những gì mình dùng, do đó làm giảm tối
đa chi phí cho ngƣời sử dụng. Chính điều này thu hút sự quan tâm của rất nhiều
doanh nghiệp bƣớc chân vào mơi trƣờng điện tốn đám mây.
1.1.2. Các mơ hình dịch vụ của điện tốn đám mây.
Hiện nay, các nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây cung cấp nhiều loại
dịch vụ khác nhau. Tuy nhiên có ba loại dịch vụ điện tốn đám mây cơ bản bao
gồm: phần mềm nhƣ một dịch vụ (SaaS - Software as a Service), nền tảng nhƣ một
dịch vụ (PaaS - Platform as a Service) và cơ sở hạ tầng nhƣ một dịch vụ (IaaS Infrastructure as a Service).

Hình 1.2. Các mơ hình dịch vụ điện tốn đám mây [3]
1.1.2.1. Phần mềm nhƣ một dịch vụ (SaaS - Software as a Service)
Phần mềm hoạt động nhƣ một dịch vụ (SaaS - Software as a Service) là một
mơ hình triển khai phần mềm đƣợc phát triển và hoạt động trên nền tảng Internet
đƣợc quản lý bởi nhà cung cấp và cho phép ngƣời dùng truy cập từ xa. Đối với các
phần mềm đóng gói truyền thống, ngƣời sử dụng thƣờng phải cài đặt vào hệ thống
máy tính cá nhân hoặc các máy chủ của họ. Còn dịch vụ SaaS, nhà cung cấp phần
mềm dịch vụ sẽ sở hữu phần mềm này và chạy phần mềm đó trên hệ thống máy tính
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên





6

ở trung tâm dữ liệu của nhà cung cấp. Khách hàng khơng sở hữu phần mềm này
nhƣng họ có thể th nó để tiết kiệm chi phí cho việc mua máy chủ và bản quyền
phần mềm.
Với mơ hình cung cấp phần mềm truyền thống, nhà cung cấp cố gắng đáp ứng
các yêu cầu của ngƣời dùng thì với SaaS nhà cung cấp đƣa ra các giải pháp “một
cho tất cả”. Nghĩa là tất cả các khách hàng của một nhà cung cấp sản phẩm phần
mềm dịch vụ SaaS sẽ dùng chung một phần mềm. Mã chƣơng trình đƣợc dùng cho
tất cả khách hàng là giống nhau và không thể tuỳ chỉnh. Dựa trên những phản hồi
của khách hàng mà các nhà cung cấp SaaS thêm vào các tính năng hay chức năng
vào phần mềm nhằm cung cấp một phần mềm thích hợp nhất phục vụ cho số đơng.
Các nhà cung cấp cho thuê dịch vụ SaaS cung cấp đồng thời một sản phẩm cho
nhiều khách hàng, giúp cho các nhà cung cấp sản phẩm phần mềm dịch vụ có thể
cung cấp cho khách hàng những sản phẩm thích hợp hơn với giá cả thấp hơn, nhờ
đó khách hàng có thể tiết kiệm chi phí hiệu quả và ln đảm bảo chắc chắn sản
phẩm họ dùng sẽ đƣợc nâng cấp lên những phiên bản mới nhất.
Dịch vụ SaaS có các đặc tính sau:
- Truy cập và quản lý phần mềm thƣơng mại dựa trên mạng Internet.
- Các hoạt động đƣợc quản lý từ trung tâm thay cho mỗi vị trí của khách
hàng, cho phép khách hàng truy cập vào các ứng dụng từ xa thơng qua trình duyệt.
- Việc phân phối phần mềm ứng dụng đƣợc thực hiện theo mơ hình mộtnhiều (một đối tƣợng - nhiều ngƣời thuê) khác với mơ hình một-một, kể cả kiến
trúc, giá cả và sự quản lý.
- Các nhà cung cấp SaaS xác định chi phí của phần mềm dựa theo yêu cầu
ngƣời sử dụng (per-user basis), trƣờng hợp số ngƣời sƣ̉ dụng chỉ đạt con sớ c ực tiểu
thì thƣờng phải cộng thêm phí tổn cho băng thông và không gian lƣu trữ dữ liệu. [3]

Ngồi những đặc tính nêu trên, SaaS cịn có những lợi thế nhƣ sau:
- Khách hàng tiết kiệm đƣợc tiền do không phải mua các máy chủ hoặc
phần mềm khác để hỗ trợ sử dụng tất cả mọi thứ đều đƣợc sử dụng thơng qua trình
duyệt.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




7

- Khách hàng ln có đƣợc các tính năng, chức năng mới nhất của các phần
mềm dịch vụ đƣợc cung cấp mà không cần lo lắng về việc cập nhật các bản vá lỗi
hay nâng cấp phần mềm bởi vì điều này đã đƣợc thực hiện bởi các nhà cung cấp
dịch vụ.
- Khách hàng luôn đƣợc đáp ứng với những sản phẩm tốt nhất trong thực tế
với giá thành thấp nhất có thể.
Bên cạnh những lợi thế trên thì mơ hình SaaS cũng có một số nhƣợc điểm:
- Khách hàng sẽ bị phụ thuộc vào công nghệ mà nhà cung cấp đƣa ra cho họ,
giảm tính linh hoạt và sáng tạo, cảm thấy bức bối vì chỉ có quyền thực hiện những
việc trong phạm vi nhà cung cấp cho phép.
- Do phải cung cấp dịch vụ để đáp ứng cho nhiều đối tƣợng khách hàng,
trong đó những cơng ty lớn có khối lƣợng dữ liệu rất lớn nên địi hỏi nhà cung cấp
phải có hệ thống máy chủ khổng lồ, nguồn tài chính hùng mạnh và hệ thống phải
đƣợc phân bố ở nhiều nơi. Vì vậy, chỉ có các hãng cơng nghệ lớn trên thế giới mới
có thể đáp ứng đƣợc những yêu cầu đó nhƣ Microsoft, Google, IBM,
Amazon,Yahoo, …
- Chi phí bảo trì, phát triển và cả trách nhiệm cho các sản phẩm phần mềm
cùng đội ngũ nhân viên sẽ tăng dần theo khối lƣợng dữ liệu khách hàng.

- Với các ứng dụng đƣợc triển khai trực tuyến trên mạng Internet, nếu đƣờng
truyền Internet bị gián đoạn thì cơng việc của khách hàng sẽ bị ảnh hƣởng.
Trƣớc những ƣu thế vƣợt trội của mơ hình SaaS, đã có nhiều nhà cung cấp
dịch vụ SaaS, điển hình là Google. Hãng đã cung cấp bộ phần mềm gồm cả miễn
phí lẫn tính phí là Google Apps. Bộ phần mềm này có nhiều chức năng bao gồm thƣ
điện tử (Gmail), lịch trực tuyến (Google Calendar), trao đổi trực tuyến (Google
Talk), … và đặc biệt là gói phần mềm văn phịng (Google Documents &
Spreadsheets) thực hiện soạn thảo, bảng tính, ...[1]
1.1.2.2. Nền tảng nhƣ một dịch vụ (PaaS - Platform as a Service)
Khi khách hàng cần một môi trƣờng để phát triển ứng dụng, PaaS là một sự
lựa chọn tốt nhất. Nó mang đến môi trƣờng phát triển nhƣ một dịch vụ, phục vụ yêu

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




8

cầu của khách hàng. Khách hàng sẽ xây dựng ứng dụng chạy trên cơ sở hạ tầng của
nhà cung cấp và phân phối tới ngƣời sử dụng thông qua máy chủ của nhà cung cấp
đó. Khách hàng khơng cần phải quản lý hoặc kiểm soát các cơ sở hạ tầng bên dƣới
bao gồm cả mạng, máy chủ, hệ điều hành, lƣu trữ, các công cụ, môi trƣờng phát
triển ứng dụng. Đặc biệt, PaaS sẽ giải quyết bài toán “địa lý” khi nhóm phát triển
ứng dụng ở những vùng địa lý khác nhau. Khi khách hàng cần môi trƣờng để triển
khai một ứng dụng, khách hàng sẽ gửi yêu cầu tài nguyên về CPU, bộ nhớ và dung
lƣợng lƣu trữ thông qua trình duyệt, hệ thống của nhà cung cấp sẽ đáp ứng yêu cầu
tài nguyên cho khách hàng. Từ đó khách hàng có thể triển khai ứng dụng nhanh
hơn, linh hoạt và ổn định hơn trong khi chỉ phải trả chi phí cho tài ngun mà mình
sử dụng. Một số nhà cung cấp dịch vụ PaaS điển hình là Google App Engine,

Microsoft Azure, Force.com, …[1]
1.1.2.3. Hạ tầng nhƣ một dịch vụ (IaaS - Infrastructure as a Service)
Với IaaS, khách hàng đƣợc cung cấp tài nguyên là “máy chủ ảo” (gồm bộ xử
lý, dung lƣợng lƣu trữ, các kết nối mạng, …) đƣợc ảo hóa từ cơ sở hạ tầng vật lý
của nhà cung cấp. Khách hàng sẽ cài hệ điều hành, triển khai và cấu hình ứng dụng.
Nhà cung cấp dịch vụ sẽ quản lý cơ sở hạ tầng cơ bản bên dƣới, khách hàng sẽ phải
quản lý hệ điều hành, lƣu trữ, các ứng dụng triển khai trên hệ thống và các kết nối
giữa các thành phần. Sử dụng dịch vụ này, khách hàng tránh đƣợc rủi ro khi đầu tƣ
cơ sở hạ tầng. Khi cần máy chủ cấu hình cao, khách hàng cấu hình thêm máy chủ,
bộ nhớ, CPU, … và ngƣợc lại. Điều này đáp ứng đƣợc nhu cầu thực tế của các
doanh nghiệp khi cần triển khai hệ thống mới, hệ thống của họ lúc đầu nhỏ, cần
máy chủ cấu hình thấp, nhƣng sau một thời gian hoạt động, mơ hình hệ thống lớn
dần, cần máy chủ có cấu hình cao hơn, dịch vụ này sẽ sẵn sàng đáp ứng. Ở dịch vụ
này, điển hình là Amazon EC2, IBM Blue Cloud, ...[1]
1.1.3. Các mơ hình triển khai của điện toán đám mây.
Với sự đa dạng các dịch vụ, điện toán đám mây đã đáp ứng đƣợc đa số yêu
cầu của khách hàng. Tuy nhiên, có những doanh nghiệp do u cầu về an tồn, an
ninh thơng tin, trong đó những dữ liệu, thơng tin quan trọng khơng thể cơng khai

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




9

lên đám mây của các nhà cung cấp, hay có doanh nghiệp có thể vừa cơng khai một
số dữ liệu, thông tin, lại vừa bảo mật, quản lý một số thơng tin khác trong hệ thống
của mình. Dó đó, dƣới góc nhìn an tồn, an ninh thơng tin, điện tốn đám mây đƣợc
chia thành ba mơ hình triển khai bao gồm: đám mây công cộng (public cloud), đám

mây riêng (private cloud) và đám mây lai (hybrid cloud).
1.1.3.1. Mơ hình đám mây cơng cộng (Public Cloud)
Trong mơ hình đám mây cơng cộng (Public cloud), các hoạt động, chức năng
công nghệ thông tin đƣợc cung cấp nhƣ là các dịch vụ trên Internet, cho phép truy
cập tới các dịch vụ đƣợc hỗ trợ bởi công nghệ mà không cần phải biết, không yêu
cầu phải có kinh nghiệm hoặc phải làm chủ hạ tầng cơng nghệ để thực hiện các dịch
vụ đó. Nó cịn đƣợc gọi là đám mây bên ngồi “external cloud.”
Các dịch vụ trên mơ hình đám mây cơng cộng đƣợc nhà cung cấp dịch vụ
cung cấp cho mọi ngƣời sử dụng rộng rãi. Các dịch vụ đƣợc cung cấp và quản lý
bởi một nhà cung cấp dịch vụ và các ứng dụng của ngƣời dùng đều nằm trên hệ
thống đám mây.
Ngƣời sử dụng dịch vụ sẽ đƣợc lợi là chi phí đầu tƣ thấp, giảm thiểu rủi ro do
nhà cung cấp dịch vụ đã gánh vác nhiệm vụ quản lý hệ thống, cơ sở hạ tầng, bảo
mật, … Một lợi ích khác của mơ hình này là cung cấp khả năng co giãn theo yêu
cầu của ngƣời sử dụng.
Tuy nhiên, mơ hình này có một trở ngại, đó là vấn đề mất kiểm soát về dữ liệu
và vấn đề an tồn dữ liệu. Trong mơ hình đám mây cơng cộng, mọi dữ liệu đều nằm
trên đám mây và do nhà cung cấp dịch vụ đám mây đó bảo vệ và quản khiến cho
khách hàng, nhất là các công ty lớn cảm thấy khơng an tồn đối với những dữ liệu
quan trọng của mình khi sử dụng các dịch vụ trên mơ hình này.
1.1.3.2. Mơ hình đám mây riêng (Private Cloud)
Trong mơ hình đám mây riêng (Private cloud), các hoạt động, chức năng công
nghệ thông tin đƣợc cung cấp nhƣ là các dịch vụ trên mạng nội bộ Intranet. Nó
đƣợc xây dựng cho các chủ sở hữu của một tổ chức, và mọi giao dịch đƣợc thực
hiện bên trong tƣờng lửa (firewall) của tổ chức (thay cho Internet). Chủ đám mây

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên





10

riêng không chia sẻ tài nguyên với các công ty, tổ chức khác. Nó cịn đƣợc gọi là
đám mây bên trong “internal cloud.”.
Trong mơ hình đám mây riêng, cơ sở hạ tầng và các dịch vụ đƣợc xây dựng để
phục vụ cho một tổ chức (doanh nghiệp) duy nhất. Nó cho phép một cơng ty phủ
các lớp ảo hóa và phần mềm quản lý lên cơ sở hạ tầng hiện có để liên kết các máy
chủ, lƣu trữ, mạng, dữ liệu và các ứng dụng. Doanh nghiệp sở hữu cơ sở hạ tầng và
quản lý các ứng dụng đƣợc triển khai trên đó. Mơ hình đám mây riêng có thể đƣợc
xây dựng và quản lý bởi chính đội ngũ cơng nghệ thơng tin của doanh nghiệp hoặc
có thể th một nhà cung cấp dịch vụ đảm nhiệm công việc này. Điều này giúp cho
doanh nghiệp có thể kiểm sốt tối đa đối với dữ liệu, bảo mật và chất lƣợng dịch vụ.
Nhƣ vậy, mặc dù tốn chi phí đầu tƣ nhƣng mơ hình này lại cung cấp cho doanh
nghiệp khả năng kiểm soát và quản lý chặt chẽ những dữ liệu quan trọng.
1.1.3.3. Mơ hình đám mây lai (Hybrid Cloud)
Mơ hình đám mây cơng cộng thì dễ triển khai, chi phí thấp nhƣng chƣa đảm
bảo an tồn. Ngƣợc lại, mơ hình đám mây riêng an tồn hơn nhƣng tốn chi phí và
khó triển khai. Do đó, nếu kết hợp đƣợc hai mơ hình này lại với nhau thì sẽ khai
thác đƣợc những ƣu điểm của từng mơ hình. Đó là ý tƣởng hình thành mơ hình đám
mây lai.
Mơ hình đám mây lai là sự kết hợp giữa đám mây công cộng và đám mây
riêng. Mơ hình đám mây lai tích hợp cả các phƣơng pháp dịch vụ bên trong và bên
ngồi. Các qui tắc và chính sách sử dụng dịch vụ đƣợc tổ chức công bố dựa trên các
yêu cầu về an ninh, kiến trúc sao cho các hoạt động và các nhiệm vụ đƣợc phép
thực hiện nhƣ ở bên trong hoặc bên ngồi tƣơng ứng. Trong đó, doanh nghiệp sẽ đi
th ngồi các dịch vụ của đám mây cơng cộng để giải quyết và xử lý các chức
năng nghiệp vụ và dữ liệu không quan trọng. Đồng thời, doanh nghiệp sẽ giữ lại các
chức năng nghiệp vụ và dữ liệu quan trọng trong tầm kiểm soát trên đám mây riêng.


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




11

Hình 1.3. Các mơ hình triển khai đám mây [10]
Tuy nhiên một khó khăn khi áp dụng mơ hình đám mây lai là làm sao triển
khai cùng một ứng dụng trên cả hai phía “đám mây cơng cộng” và “đám mây riêng”
mà nó vẫn có thể kết nối, trao đổi dữ liệu và hoạt động một cách hiệu quả.
Doanh nghiệp có thể chọn để triển khai các ứng dụng trên đám mây công
cộng, đám mây riêng hay đám mây lai tùy theo nhu cầu cụ thể. Mỗi mơ hình đều có
điểm mạnh và yếu riêng. Các doanh nghiệp phải cân nhắc đối với các mơ hình điện
tốn đám mây mà họ chọn. Đồng thời, họ có thể sử dụng nhiều mơ hình để giải
quyết các vấn đề khác nhau. Nhu cầu về một ứng dụng có tính tạm thời có thể triển
khai trên đám mây cơng cộng bởi vì nó giúp tránh việc phải mua thêm thiết bị để
giải quyết một nhu cầu tạm thời. Tƣơng tự, nhu cầu về một ứng dụng thƣờng trú
hoặc một ứng dụng có những yêu cầu cụ thể về chất lƣợng dịch vụ hay vị trí của dữ
liệu thì nên triển khai trên đám mây riêng hoặc đám mây lai.
1.1.4. Kiến trúc điện toán đám mây.
1.1.4.1. Kiến trúc tổng quát
Phần lớn h ạ tầng cơ sở của điện toán đám mây hiện nay là sự kết hợp của
những dịch vụ đáng tin cậy đƣợc phân phối thông qua các trung tâm dữ liệu (Data
center) đƣợc xây dựng trên những máy chủ với những cấp độ khác nhau của các
cơng nghệ ảo hóa. Những dịch vụ này có thể đƣợc truy cập từ bất kỳ đâu trên thế
giới, trong đó “đám mây” là một điểm truy cập duy nhất cho tất cả các máy tính có
nhu cầu của khách hàng.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên





12

Hình 1.4. Mơ hình kiến trúc điện tốn đám mây [3]
Tất cả các tài ngun tính tốn (phần cứng, phần mềm) đƣợc tổ chức thành
catalog các dịch vụ (Services Catalog). Các dịch vụ này đƣợc cung cấp lên mạng
Internet ở các Server trong các đám mây thông qua các công cụ cung cấp dịch vụ
(Provisioning Tool). Các dịch vụ đƣợc tƣơng tác với ngƣời sử dụng thông qua các
phần giao diện tƣơng tác ngƣời sử dụng (User Interaction Interface). Tất cả các dịch
vụ đƣợc quản lý bởi Quản lý hệ thống (Systems Management) và đƣợc theo dõi bởi
hệ thống giám sát (Monitoring & Metering). [3]
1.1.4.2. Các thành phần của điện tốn đám mây
Trong nhiều thập kỷ qua, các hãng cơng nghệ thông tin đã tốn nhiều công sức,
thời gian, tài nguyên để xây dựng cơ sở hạ tầng và cung cấp chúng để dành thế cạnh
tranh. Phần lớn các trƣờng hợp theo cách tiếp cận đó dẫn đến kết quả:
-

Những vùng lớn các khả năng tính toán khơng đƣợc sử dụng hết công suất.

-

Trong nhiều trƣờng hợp phải tận dụng những máy tính khơng đủ mạnh để làm

các máy chủ, trong khi rất nhiều máy chủ mạnh lại không đƣợc sử dụng hết cơng
suất.
-


Chi phí cho các ứng dụng giải quyết các bài toán đặt ra trong thực tế là rất cao,

tốn kém.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên




13

Điện toán đám mây đƣợc phát triển để khắc phục những nhƣợc điểm trên.
Kiến trúc điện toán đám mây gồm 6 thành phần chính liên quan với nhau nhƣ trong
hình sau.

Hình 1.5. Các thành phần của điện tốn đám mây[1]
-

Infrastructure: Cơ sở hạ tầng của điện toán đám mây là phần cứng đƣợc cung

cấp nhƣ là các dịch vụ, nghĩa là đƣợc chia sẻ và có thể sử dụng lại dễ dàng. Các tài
nguyên phần cứng đƣợc cung cấp theo các thời gian cụ thể theo yêu cầu. Dịch vụ
kiểu này giúp cho việc giảm chi phí bảo hành, chi phí sử dụng, …
-

Storage: Lƣu trữ đám mây (Cloud Storage) là khái niệm tách dữ liệu khỏi quá

trình xử lý và chúng đƣợc lƣu trữ ở những vị trí từ xa. Lƣu trữ đám mây cũng bao
gồm cả các dịch vụ cơ sở dữ liệu, ví dụ nhƣ BigTable của Google, SimpleDB của
Amazon…

-

Platform: Là dịch vụ cho việc phát triển phần mềm ứng dụng và quản lý các

yêu cầu phần cứng, nhu cầu phần mềm. Ví dụ nền dịch vụ nhƣ khung ứng dụng
Web (Web application frameworks), Web hosting, ...
-

Application: Ứng dụng đám mây là một đề xuất về kiến trúc phần mềm sẵn

sàng phục vụ nhằm loại bỏ sự cần thiết phải mua phần mềm, cài đặt, vận hành và
duy trì ứng dụng tại máy bàn/ thiết bị (desktop/device) của ngƣời sử dụng. Ứng
dụng đám mây loại bỏ đƣợc các chi phí,tài ngun để bảo trì và vận hành các
chƣơng trình ứng dụng.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên