Bài giảng Điện toán đám mây: Chương 3

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

BÀI GIẢNG MÔN

ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY (Cloud computing)

Giảng viên:

ThS. Hoàng Thị Thu

Điện thoại/E-mail:

0326189970

thuht@ptit.edu.vn

Bộ môn:

Mạng viễn thông – Khoa Viễn thông 1

Học kỳ/Năm biên soạn: I/ 2022-2023

22/4/2023

Internet và giao thức Internet và giao thức

Định hướng ban đầu

• Giới thiệu về môn học, giảng viên • Hỏi đáp sinh viên có nền tảng gì • Làm quen với sinh viên: Lớp trưởng, lớp phó, số

lượng nam nữ

• Thông tin liên hệ: sđt, email • Danh sách lớp với 4 cột điểm. • Nhắc sinh viên ghi số thứ tự ở bìa vở môn học, sau này cần cho các bài kiểm tra, bài tập (khi có danh sách chính thức)

2 22/4/2023

Internet và giao thức Internet và giao thức

Đánh giá môn học

Chuyên cần



Bài tập

0.1

10% (Đánh giá dựa trên số giờ đi học, ý thức chuẩn bị bài và tinh thần tích cực thảo luận)

0.1

Hoạt động nhóm

0.1

0.7

Kiểm tra

Bài tập,



10% - đánh giá nội dung riêng từng cá nhân

thảo luận,

Thi

hoạt động nhóm

Kiểm tra

10% (viết – 2 bài, lấy trung bình)



Bài thi cuối kỳ



70% thi viết (ôn theo đề cương và bài giảng)

Bài thi cuối kỳ không được sử dụng tài liệu ngoài tài liệu được phát trong phòng thi (nếu có)

3 22/4/2023

Internet và giao thức Internet và giao thức

Yêu cầu của môn học

o Tinh thần đóng góp, ý kiến trong khóa học

o Giữ trật tự, không gây ảnh hưởng tới bạn xung quanh

o Đi học đầy đủ

o Nộp bài tập lớn đúng hạn

4 22/4/2023

Internet và giao thức Internet và giao thức

Mục tiêu môn học

 Trang bị cho sinh viên các kiến thức nền tảng về điện toán đám mây và các giải pháp ứng dụng của điện toán đám mây trong mạng truyền thông. Nội dung chính của học phần gồm các khái niệm, các mô hình dịch vụ đám mây, các mô hình triển khai đám mây, các công nghệ nền tảng cho điện toán đám mây và an ninh trên đám mây.

 Đồng thời, môn học giúp sinh viên nghiên cứu và phát triển các ứng dụng trên nền tảng điện toán đám mây dựa trên các kiến thức nền tảng đã học.

5 22/4/2023

Internet và giao thức Internet và giao thức

Nội dung môn học Internet và giao thức (45 tiết=3tc, Lớp chính quy)

 Lý thuyết: 24 tiết

 C1- Tổng quan về Điện toán đám mây  C2- Kiến trúc điện toán đám mây  C3- Truy nhập và lưu trữ dữ liệu  C4- Bảo mật trong điện toán đám mây  2 tiết kiểm tra  2 tiết ôn tập

 Bài tập: 6 tiết – làm nhóm.  Thi cuối kỳ: Thi viết  Giờ tự học: 0 tiết

6 22/4/2023

Internet và giao thức Internet và giao thức

Chương 3: Truy nhập và lưu trữ dữ liệu

Nội dung chương 3 3.1 Tổng quan giải pháp mạng truy nhập 3.2 Các công nghệ lưu trữ và mô hình lưu trữ 3.3 Hệ thống lưu trữ file

3.4 Kết luận chương

7 22/4/2023

Internet và giao thức Internet và giao thức

3.1.Tổng quan giải pháp

• Công nghệ lưu trữ: điện thoại thông minh, máy tính bảng, bộ cảm biến, camera giám sát, thiết bị ghi hình ảnh, thư viện kỹ thuật số trực tuyến, sách điện tử,… • Công nghệ đĩa: dung lượng và hiệu suất, Dung lượng được đo bằng Megabyte (MB), Terabyte (TB) hoặc Gigabyte (GB). Hiệu suất của HDD được đo bằng thời gian truy cập trung bình.

8 22/4/2023

Internet và giao thức Internet và giao thức

3.2. Mô hình lưu trữ

 Mô hình lưu trữ mô tả cách bố trí cấu trúc dữ liệu trong lưu trữ vật lý, trong khi mô hình dữ liệu nắm bắt các khía cạnh logic quan trọng nhất của cấu trúc dữ liệu trong CSDL.  Có 2 mô hình lưu trữ: lưu trữ ô và lưu trữ nhật ký  Lưu trữ ô: bộ lưu trữ bao gồm các ô có cùng kích

thước và mỗi đối tượng nằm gọn trong một ô.

 Lưu trữ nhật ký: trình quản lý và lưu trữ ô, nơi toàn

bộ lịch sử của một biến được duy trì.



9 22/4/2023

Internet và giao thức Internet và giao thức

3.2. Các công nghệ lưu trữ

• Máy chủ (những máy tính) rất quan trọng khi đề cập đến đám mây, ảo hóa và lưu trữ dữ liệu vì chúng có nhiều chức năng => máy chủ chạy các ứng dụng/chương trình cung cấp các dịch vụ thông tin.

• Máy chủ có các tên khác nhau như máy chủ email, máy chủ cơ sở dữ liệu, máy chủ ứng dụng, máy chủ Web, máy chủ video/tệp, máy chủ mạng, máy chủ bảo mật, máy chủ sao lưu hoặc máy chủ lưu trữ tùy thuộc vào mục đích sử dụng.

10 22/4/2023

Internet và giao thức Internet và giao thức

3.2. Các công nghệ lưu trữ

Kiến trúc máy chủ và cổng vào ra I/O bộ lưu trữ

Các máy chủ đều có một kiến trúc chung: bộ xử lý trung tâm (CPU), bộ nhớ, các bus nội bộ/chip giao tiếp và các cổng I/O để giao tiếp với thế giới bên ngoài thông qua mạng hoặc thiết bị lưu trữ.

Hình 3.1. Kiến trúc phần cứng hoặc máy chủ chung

11 22/4/2023

Internet và giao thức Internet và giao thức

3.2. Các công nghệ lưu trữ

• Hình 3.2 gồm một máy tính chung và mô hình kết nối I/O, thành phần gần bộ xử lý chính nhất có kết nối I/O nhanh nhất.

• Có chi phí đắt nhất, hạn chế về khoảng cách và yêu cầu các thành phần đặc biệt.

Hình 3.2: Mô hình tổng quát máy tính và kết nối I/O

• Di chuyển ra xa bộ xử lý chính, I/O vẫn còn nhanh với khoảng cách được đo bằng feet/mét thay inch, nhưng linh hoạt hơn và vì tiết kiệm chi phí hơn.

12 22/4/2023

Internet và giao thức Internet và giao thức

3.2. Các công nghệ lưu trữ

Hệ thống phân cấp lưu trữ

• Hình 3.3 phân cấp lưu trữ/bộ nhớ, từ lõi bộ xử lý nhanh/bộ nhớ trên bo mạch L1 (mức 1) và L2 (mức 2) đến bộ nhớ di động chậm, chi phí thấp, dung lượng cao. • Ở trên cùng của kim tự tháp là bộ nhớ/lưu

trữ nhanh nhất, độ trễ thấp nhất, đắt nhất, cũng ít có khả năng được chia sẻ mà không cần chi phí cao với các bộ xử lý/máy chủ khác.

Hình 3.3: Kim tự tháp lưu trữ và bộ nhớ

• Ở dưới cùng của kim tự tháp là nơi lưu trữ chi phí thấp nhất, với sức chứa cao nhất có thể di động và chia sẻ được.

13 22/4/2023

Internet và giao thức Internet và giao thức

3.2. Các công nghệ lưu trữ

• Phân cấp lưu trữ, bộ nhớ lõi

hoặc bộ nhớ chính đến bộ nhớ chuyên dụng và chia sẻ bên ngoài.

• Bộ nhớ có thể là Bộ nhớ Đính

Hình 3.4: Phân cấp lưu trữ

kèm Trực tiếp nội bộ (DAS) chia sẻ bên ngoài ngoài việc được nối mạng và chia sẻ trên cơ sở cục bộ/từ xa hoặc đám mây.

14 22/4/2023

Internet và giao thức Internet và giao thức

3.3. Truy cập hệ thống lưu trữ và file

Các nguyên tắc truy nhập hệ thống lưu trữ

• Một ứng dụng tạo một file và sau

đó được lưu vào đĩa.

• Hệ thống file đảm bảo dữ liệu được ghi an toàn vào vị trí thích hợp trên hệ thống lưu trữ hoặc ổ đĩa cụ thể.

Hình 3.5: Các kiểu thông tin được lưu trữ

• Hệ điều hành/hệ thống file làm việc với các ứng dụng để duy trì các file/thư mục đường dẫn nơi file được lưu trữ.

15 22/4/2023

Internet và giao thức Internet và giao thức

3.3. Truy cập hệ thống lưu trữ và file

Các nguyên tắc truy nhập hệ thống lưu trữ

• Dữ liệu được truy cập trên thiết bị lưu trữ đĩa bằng một địa chỉ vật lý và logic (số khối vật lý (PBN) và số khối logic (LBN). • Hệ thống file/ứng dụng thực hiện I/O trực tiếp theo dõi bộ logic nhớ được ánh xạ tới khối nào trên khối lượng lưu trữ.

Hình 3.6: Tổ chức lưu trữ ổ đĩa 1-

16 22/4/2023

Internet và giao thức Internet và giao thức

3.3. Truy cập hệ thống lưu trữ và file

Các nguyên tắc truy nhập hệ thống lưu trữ • Một số hệ thống file có thể hỗ trợ siêu dữ liệu bổ

sung (dữ liệu miêu tả về dữ liệu).

• Lưu trữ có thể được tối ưu hóa hoặc hướng tới mục đích sử dụng chính và hoạt động trực tuyến.

17 22/4/2023

Internet và giao thức Internet và giao thức

3.3. Truy cập hệ thống lưu trữ và file

Truy nhập file, hệ thống file và đối tượng

Truy cập dữ liệu dựa trên file được đơn giản hóa bằng cách trừu tượng hóa các thành phần dựa trên khối bên dưới, cho phép thông tin được truy cập thông qua tên file.

Hình 3.7: Ví dụ về truy nhập file

18 22/4/2023

Internet và giao thức Internet và giao thức

3.3. Truy cập hệ thống lưu trữ và file

Truy nhập file, hệ thống file và đối tượng

Phần mềm và giải pháp là sự kết hợp của các hệ thống file có mục đích chung, chuyên biệt, song song.

Bảng 3.1: Các giao thức truy cập file phổ biến

19 22/4/2023

Internet và giao thức Internet và giao thức

3.3. Truy cập hệ thống lưu trữ và file

Truy nhập file, hệ thống file và đối tượng

•

tượng: dữ liệu Lưu trữ đối được lưu trữ dưới dạng một đối tượng chứa dữ liệu thông tin đang được lưu trữ.

Hình 3.8: Khối và file với truy cập kho dữ liệu dựa trên đối tượng

• Đối tượng được xác định bởi một ứng dụng/thực thể khác được gắn với dữ liệu đang được lưu trữ, độc lập với hệ thống file, cơ sở dữ liệu hoặc các cơ chế tổ chức khác.

20 22/4/2023

Internet và giao thức Internet và giao thức

3.3. Truy cập hệ thống lưu trữ và file

Kết nối I/O và kết nối mạng

•

• Mạng cục bộ (LAN) và mạng diện rộng (WAN): truy cập và di chuyển dữ liệu tới hoặc từ đám mây công khai/riêng tư. SAN và NAS đều là một phần của mạng lưu trữ

Hình 3.9: I/O và mạng lưu trữ dữ liệu 21

22/4/2023

Internet và giao thức Internet và giao thức

3.3. Truy cập hệ thống lưu trữ và file

Một số lợi ích của mạng lưu trữ

• Xóa bộ nhớ khỏi máy chủ 1 cách vật lý. • Cải thiện khôi phục máy chủ và cụm máy chủ. • Máy chủ không ổ đĩa sử dụng tài nguyễn chia sẻ. • Cải thiện chia sẻ tài nguyễn sao lưu và khôi phục • Chia sẻ và hợp nhất kho lưu trữ và dữ liệu. • Cải thiện khoảng cách, dung lượng và hiệu suất. • Đơn giản hóa quản lí các nguồn lực hợp nhất. • Giảm tổng chi phí sở hữu từ chia sẻ tài nguyên.

22 22/4/2023

Internet và giao thức Internet và giao thức

3.3. Truy cập hệ thống lưu trữ và file

Kết nối I/O và kết nối mạng tụ Số lượng giao thức hội thành một cho khối I/O hệ thống mở bằng cách sử dụng [SAS, Fibre bộ lệnh SCSI Channel và Fibre Channel iSCSI qua Ethernet (FCoE), hoặc SRP trên InfiniBand.

Hình 3.10: Các giao thức, giao diện và phương tiện của trung tâm dữ liệu

23 22/4/2023

Internet và giao thức Internet và giao thức

3.3. Truy cập hệ thống lưu trữ và file

Các đám mây lưu trữ và ảo hoá

• Công khai, riêng tư và kết hợp • Ví dụ: lưu trữ các đối tượng, sao lưu, lưu trữ, không gian lưu trữ file của trình tạo, dành riêng cho ứng dụng bằng cách sử dụng các API khác nhau.

• Dịch vụ đám mây để di chuyển các ứng dụng/có phần

mềm sử dụng làm dịch vụ di chuyển dữ liệu.

24 22/4/2023

Internet và giao thức Internet và giao thức

3.3. Truy cập hệ thống lưu trữ và file

Các đám mây lưu trữ và ảo hoá

• Ảo hóa được sử dụng để điều chỉnh tài nguyên vật lý theo các nhu cầu ứng dụng thay đổi, chẳng hạn như kế hoạch theo mùa hoặc không có kế hoạch khối lượng công việc.

• Tính minh bạch thông qua ảo hóa cũng cho phép thực hiện các chức năng bảo trì theo kế hoạch và ngoài kế hoạch định kỳ trên các tài nguyên mà không làm gián đoạn các ứng dụng và người dung dịch vụ.

25 22/4/2023

Internet và giao thức Internet và giao thức

3.3. Truy cập hệ thống lưu trữ và file

Các đám mây lưu trữ và ảo hoá

• Có nhiều khía cạnh của ảo hóa nhưng tập trung vào mục tiêu tổng hợp để hợp nhất các tài nguyên hiệu quả như máy chủ, bộ nhớ và mạng.

Hình 3.11: Các hình thức lưu trữ, ảo hóa và I/O khác nhau

26 22/4/2023

Internet và giao thức Internet và giao thức

3.4. Các loại lưu trữ mạng

a. Bộ nhớ đính kèm trực tiếp (DAS)

• DAS nội bộ chuyên dụng, DAS bên ngoài chuyên dụng, DAS bên ngoài được chia sẻ, lưu trữ được chia sẻ kết nối mạng bên ngoài (SAN hoặc NAS) và lưu trữ có thể truy cập đám mây.

Hình 3.12: Quá trình phát triển mô hình bộ nhớ

• DAS là lưu trữ điểm-điểm, máy chủ gắn trực tiếp vào các cổng bộ điều hợp hệ thống lưu trữ sử dụng iSCSI, Fibre Channel/SAS mà không cần chuyển mạch.

27 22/4/2023

Internet và giao thức Internet và giao thức

3.4. Các loại lưu trữ mạng

b. Bộ nhớ đính kèm mạng (NAS)

• Một máy chủ chia sẻ bộ nhớ trong/bên ngoài sử dụng NFS, AFP/Windows CIFS,.. • Thiết bị NAS có tính khả dụng cao hỗ trợ các giao thức chia sẻ file và dữ liệu khác nhau như NFS và CIFS cùng với bộ nhớ tích hợp.

• Hiển thị một SAN với thiết bị NAS không cập bộ

có bộ nhớ tích hợp truy nhớ dùng chung.

Hình 3.13: Bộ nhớ đính kèm mạng NAS

• Hệ thống NAS cũng có quyền truy cập vào điểm hiện diện trên đám mây (cPOP), cổng vào/thiết bị để truy cập dữ liệu đám mây.

28 22/4/2023

Internet và giao thức Internet và giao thức

3.4. Các loại lưu trữ mạng

c. Mạng vùng lưu trữ (SAN)

• Nhiều máy chủ gắn vào một lần lượt chuyển mạch SAN, gắn vào một/nhiều hệ thống lưu trữ.

Hình 3.14: Ví dụ về mạng vùng lưu trữ (SAN)

• Không hiển thị sẽ là cấu hình có tính khả dụng cao, trong đó một cặp chuyển mạch được sử dụng để kết nối máy chủ và bộ nhớ thông qua các đường dẫn dự phòng.

29 22/4/2023

Internet và giao thức Internet và giao thức

3.4. Các loại lưu trữ mạng

d. Lưu trữ đám mây

• Các sản phẩm và dịch vụ đám mây khác nhau hỗ trợ các khả năng công cộng và riêng tư kết hợp với truy cập lưu trữ DAS, SAN và NAS cho các địa điểm cục bộ cũng như từ xa.

Hình 3.15: Ví dụ lưu trữ đám mây

30 22/4/2023

Internet và giao thức Internet và giao thức

So sánh địa chỉ logic và vật lý

31 22/4/2023

Internet và giao thức Internet và giao thức

Các chủ đề BT thảo luận 2

 1. Giao thức AFP: Giao thức file của Apple  2. Giao thức CIFS: Hệ thống file Internet chung  3. Giao thức NFS. Hệ thống file mạng  4. Giao thức pNFS. NFS song song  5. Bộ nhớ đính kèm trực tiếp DAS  6. Bộ nhớ đính kèm mạng NAS  7. Mạng vùng lưu trữ SAN  8. Lưu trữ đám mây

32 22/4/2023

Internet và giao thức Internet và giao thức

Kết luận chương 3

 Các giải pháp mạng truy nhập  Các công nghệ lưu trữ và mô hình lưu trữ  Hệ thống lưu trữ file  Các hình thức lưu trữ trên đám mây và ảo hóa

33 22/4/2023

Internet và giao thức Internet và giao thức

Câu hỏi ôn tập chương 3

1. Nêu lên đánh giá Công nghệ lưu trữ 2. Trình bày Công nghệ đĩa 3. Trình bày Các mô hình lưu trữ 4. Các công nghệ lưu trữ và mô hình lưu trữ 5. Kiến trúc Máy chủ và cổng vào ra I/O 6. Các nguyên tắc truy nhập hệ thống lưu trữ

34 22/4/2023

Internet và giao thức Internet và giao thức

Câu hỏi ôn tập chương 3

7. Kết nối vào ra và kết nối mạng 8. Các đám mây lưu trữ và ảo hóa 9. Trình bày Các loại lưu trữ mạng 10. Trình bày Mạng vùng lưu trữ (SAN) 11. Ví dụ về lưu trữ đám mây

35 22/4/2023

Internet và giao thức Internet và giao thức