Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Ứng dụng điện toán đám mây vào quản lý thiết bị trường học tại trường THPT 1-5

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:56

Thêm vào BST

Báo xấu

16
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu sáng kiến nhằm quản lý các trang thiết bị giảng dạy, học tập hiện có tại trường và sử dụng thiết bị của giáo viên của trường. Chương trình cho phép nhập và hiển thị thông tin các thiết bị của trường, mượn thiết bị của giáo viên nhằm quản lý thiết bị một cách dễ dàng và khoa học.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Ứng dụng điện toán đám mây vào quản lý thiết bị trường học tại trường THPT 1-5

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY VÀO QUẢN LÍ THIẾT BỊ TRƯỜNG HỌC TẠI TRƯỜNG THPT 1-5 Lĩnh vực: Tin học
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƯỜNG THPT 1-5 ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY VÀO QUẢN LÍ THIẾT BỊ TRƯỜNG HỌC TẠI TRƯỜNG THPT 1-5 Lĩnh vực: Tin học Tác giả 1: Trần Hoàng Hải Số điện thoại: 0944992678 Tác giả 2: Thái Duy Phong Số điện thoại: 0941181926 Tổ chuyên môn: Toán – Tin Năm thực hiện: 2022 – 2023 Nghĩa Đàn, tháng 12 năm 2022
MỤC LỤC PHÂN I: ĐẶT VẤN ĐỀ .................................................................................. 3 Lí do chọn đề tài ……………………………………………………………...1 PHẦN II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ......................................................... 3 I. TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY …………………………...2 1. Khái niệm điện toán đám mây ................................................................... 2 1.1 Định nghĩa ............................................................................................ 2 1.2. Thành phần điện toán đám mây: ......................................................... 3 1.3. Cách thức hoạt động của điện toán đám mây ..................................... 4 1.4. Các đặc điểm chính của điện toán đám mây ....................................... 5 1.5. Tính chất cơ bản của điên toán đám mây: ........................................... 5 2. Các mô hình điện toán đám mây ............................................................... 7 2.1 Mô hình dịch vụ điện toán đám mây: ................................................. 12 2.2 Mô hình kiến trúc điện toán đám mây của IBM: ............................... 12 2.3 Máy ứng dụng của Google ................................................................. 13 2.4 Mô hình kiến trúc điện toán đám mây Window Azure của Microsoft14 3. Ảo hóa ...................................................................................................... 18 3.1 Công nghệ ảo hóa là gì? ..................................................................... 18 3.2 Máy ảo ............................................................................................... 18 3.3 Phần mềm máy ảo ............................................................................. 19 3.4 Sử phần mềm ảo hóa Hyper-V của Microsoft ................................... 21 II: BÀI TOÁN QUẢN LÝ THIẾT BỊ TRƯỜNG THPT 1-5: …………..25 2.1 Khảo sát bài toán.................................................................................... 25 2.2. Phân tích bài toán .................................................................................. 26 2.3. Đề xuất mô hình ................................................................................ 31 III: XÂY DỰNG ỨNG DỤNG: …………… ….…………………………33 3.1 Thiết kế hệ thống ................................................................................... 33 3.2 Thiết kế các Modul ................................................................................ 36 3.3 Thiết kế giao diện .................................................................................. 36 3.4 Thiết lập hệ thống ................................................................................. 39 3.5 Triển khai thực tế tại thiết lập hệ thống: ................................................ 47 Khảo sát tính cấp thiết và tính khả thi của các giải pháp:………………………………49 PHẦN III: KẾT LUẬN: …………………………………………………...51 1. Kết quả ..................................................................................................... 51 2. Định hướng phát triển .............................................................................. 51
PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1/ Lý do chọn đề tài Hiện nay, Công nghệ thông tin(CNTT) thúc đẩy mạnh mẽ cuộc đổi mới trong giáo dục, tạo ra công nghệ giáo dục (Educational Technology) với nhiều thành tựu rực rỡ, trong đó có công nghệ dạy và học. CNTT làm thay đổi nội dung, hình thức và phương pháp dạy học một cách phong phú. Những phương pháp dạy học theo cách tiếp cận kiến tạo, phương pháp dạy học theo dự án, dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề càng có nhiều điều kiện để ứng dụng rộng rãi. Các hình thức dạy học như dạy theo lớp, dạy theo nhóm, dạy cá nhân cũng có những đổi mới trong môi trường công nghệ thông tin. Mối giao lưu giữa người và máy đã trở thành tương tác hai chiều.Vì vậy cần thiết một chương trình để quản lý các thiết bị CNTT. Quản lí thiết bị trường học không thể thiếu trong xã hội ngày càng phát triển hiện nay công việc quản lý thiết bị trường học đòi hỏi cần phải có sự chính xác, nhanh chóng và tiện lợi nhằm đáp ứng nhu cầu của giáo viên cũng như người quản lý. Việt Nam đang phát triển nên việc quản lý thiết bị là nhu cầu thiết yếu và cần thiết cho tất cả các trường học hiện nay. Để có được sự hài lòng thì phần mềm quản thiết bị của chúng tôi sẽ giúp cho công việc quản lý của bạn tốt hơn, giải quyết và khắc phục tối đa những hạn chế mà nếu thao tác bằng tay chúng ta thường mắc phải. Phần mềm sẽ quản lý thiết bị, quản lí mượn trả thiết bị của giáo viên, thống kê tài sản và thông kê giáo viên mượn thiết bị, báo cáo chi tiết thiết bị một cách nhanh chóng và chính xác nhất. Với đề tài “Ứng dụng điện toán đám mây vào quản lý thiết bị trường học tại trường THPT 1-5” Với mong muốn quản lý các trang thiết bị giảng dạy, học tập hiện có tại trường và sử dụng thiết bị của giáo viên của trường. Chương trình cho phép nhập và hiển thị thông tin các thiết bị của trường, mượn thiết bị của giáo viên nhằm quản lý thiết bị một cách dễ dàng và khoa học. 2/ Tính mới của đề tài Phần mềm Quản lý thiết bị đóng vai trò quan trọng trong việc giúp người quản lý thiết bị và giáo viên trong việc đăng ký mượn, trả thiết bị, thống kê tần suất mượn thiết bị của từng giáo viên, thống kê số thiết bị hiện có và sử dụng được của nhà trường 1
PHẦN II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU I. TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 1. Khái niệm điện toán đám mây 1.1 Định nghĩa Điện toán đám mây là sự nâng cấp từ mô hình máy chủ mainframe sang mô hình client-server. Cụ thể, người dùng sẽ không còn phải cần kiến thức về chuyên mục để điều khiển các công nghệ, máy móc cà cơ sở hạ tầng, mà chuyên gia “đám mây” của các hãng cung cấp sẽ giúp thực hiện điều đó. Điện toán đám mây là một giải pháp toàn diện cung cấp công nghệ thông tin như một dịch vụ. Nó là một giải pháp điện toán dựa trên Internet ở đó cung cấp tài nguyên chia sẻ giống như dòng điện được phân phối trên lưới điện. Các máy tính trong các đám mây được cấu hình để làm việc cùng nhau và các ứng dụng khác nhau sử dụng sức mạnh điện toán tập hợp cứ như thể là chúng đang chạy trên một hệ thống duy nhất. Tính linh hoạt của điện toán đám mây là một chức năng phân phát tài nguyên theo yêu cầu. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng các tài nguyên tích lũy của hệ thống, phủ nhận sự cần thiết phải chỉ định phần cứng cụ thể cho một nhiệm vụ. Trước điện toán đám mây, các trang web và các ứng dụng dựa trên máy chủ đã được thi hành trên một hệ thống cụ thể. Với sự ra đời của điện toán đám mây, các tài nguyên được sử dụng như một máy tính gộp ảo. Cấu hình hợp nhất này cung cấp một môi trường ở đó các ứng dụng thực hiện một cách độc lập mà không quan tâm đến bất kỳ cấu hình cụ thể nào. Sự phát triển mạnh mẽ của Điện toán đám mây đã thu hút rất nhiều nhà khoa học, trường đại học và cả các công ty công nghệ thông tin (IT) đầu tư nghiên cứu. Rất nhiều chuyên gia đã đưa ra định nghĩa của mình về Điện toán đám mây. Điện toán đám mây là mô hình điện toán, không phải là một công nghệ. Trong mô hình này, tất cả các máy chủ, mạng, các ứng dụng và các yếu tố khác liên quan đến trung tâm dữ liệu được triển khai sẵn sàng cho IT và người dùng cuối thông qua Internet, cho phép IT có thể mua từng loại và số lượng của các dịch vụ điện toán mà họ cần. Mô hình đám mây khác hạ tầng truyền thống trong đó khách hàng cần phải tốn nguồn lực để quản lý. Thay vào đó, họ cắm vào "đám mây" cho các dịch vụ cơ sở hạ tầng, các dịch vụ nền tảng (hệ điều hành), hoặc các dịch vụ phần mềm (chẳng hạn như ứng dụng SaaS), và hoạt động như trung tâm dữ liệu nội bộ hoặc máy tính cung cấp các chức năng tương tự. 2
Hình 1.1. Định nghĩa Điện toán đám mây Để hiểu rõ về điện toán đám mây, cần phân biệt 2 khái niệm: mô hình điện toán đám mây. Mô hình điện toán đám mây là mô hình cung cấp các tài nguyên máy tính, tính toán, xử lý và lưu trữ dưới dạng dịch vụ thay vì dưới dạng sản phẩm, qua môi trường mạng, trong đó khách hàng có thể tự đặt được cấu hình theo nhu cầu. Các tài nguyên này bao gồm: Hạ tầng; Môi trường nền tảng; và phần mềm; Dịch vụ điện toán đám mây bao gồm: dịch vụ cho thuê theo mô hình điện toán đám mây, dich vụ cho thuê môi trường nền tảng theo mô hình điện toán đám mây, và dich vụ cho thuê phần mềm theo mô hình điện toán đám mây. 1.2. Thành phần điện toán đám mây: Client Application Platform Infrastructure Server Hình 1.2. Thành phần của điện toán đám mây Client (Lớp khách hàng): Lớp khách hàng bao gồm phần cứng và phần mềm. Nhiều khách hàng chia sẻ một nền tảng công nghệ chung và thậm chí là một ứng dụng đơn lẻ. Application (lớp ứng dụng): Lớp ứng dụng của điện toán đám mây làm nhiệm vụ phân phối phần mềm như một dịch vụ thông qua Internet, người dùng 3
không cần phải cài đặt và chạy các ứng dụng đó trên máy tính của mình, các ứng dụng dễ dàng được chỉnh sửa và người dùng dễ dàng nhận được sự hỗ trợ. - Các hoạt động được quản lý tại trung tâm của đám mây, chứ không nằm ở phía khách hàng (lớp Client), cho phép khách hàng truy cập các ứng dụng từ xa thông qua Website. - Người dùng không còn cần thực hiện các tính năng như cập nhật phiên bản, bản vá lỗi, download phiên bản mới… bởi chúng sẽ được thực hiện từ các “đám mây”. Platform (lớp nền tảng): Cung cấp nền tảng cho điện toán và các giải pháp của dịch vụ, chi phối đến cấu trúc hạ tầng của “đám mây” và là điểm tựa cho lớp ứng dụng, cho phép các ứng dụng hoạt động trên nền tảng đó. Nó giảm nhẹ sự tốn kém khi triển khai các ứng dụng khi người dùng không phải trang bị cơ sở hạ tầng (phần cứng và phần mềm) của riêng mình. Infrastructure (lớp cơ sở hạ tầng): Cung cấp hạ tầng máy tính, tiêu biểu là môi trường nền ảo hóa. Thay vì khách hàng phải bỏ tiền ra mua các server, phần mềm, trung tâm dữ liệu hoặc thiết bị kết nối… Giờ đây, họ vẫn có thể có đầy đủ tài nguyên để sử dụng mà chi phí được giảm thiểu, hoặc thậm chí là miễn phí. Đây là một bước tiến hóa của mô hình máy chủ ảo (Virtual Private Server). Server (lớp server - máy chủ): Bao gồm các sản phẩm phần cứng và phần mềm máy tính, được thiết kế và xây dựng đặc biệt để cung cấp các dịch vụ của đám mây. Các server phải được xây dựng và có cấu hình đủ mạnh để đám ứng nhu cầu sử dụng của số lượng động đảo các người dùng và các nhu cầu ngày càng cao của họ. 1.3. Cách thức hoạt động của điện toán đám mây Để hiểu cách thức hoạt động của “đám mây”, tưởng tượng rằng “đám mây” bao gồm 2 lớp: Lớp Back-end và lớp Front-end. Hạ tầng thiết bị được chứa ở lớp Back-End, và giao diện người dùng của các ứng dụng được chứa tại lớp Front-End Hình 1.3. Cách thức Hoạt động của điện toán đám mây Lớp Front-end là lớp người dùng, cho phép người dùng sử dụng và thực hiện thông qua giao diện người dùng. Khi người dùng truy cập các dịch vụ trực tuyến, 4
họ sẽ phải sử dụng thông qua giao diện từ lớp Front-end, và các phần mềm sẽ được chạy trên lớp Back-end nằm ở “đám mây”. Lớp Back-end bao gồm các cấu trúc phần cứng và phần mềm để cung cấp giao diện cho lớp Front-end và được người dùng tác động thông qua giao diện đó. Bởi vì các máy tính trên “đám mây” được thiết lập để hoạt động cùng nhau, do vậy các ứng dụng có thể sử dụng toàn bộ sức mạnh của các máy tính để có thể đạt được hiệu suất cao nhất. Điện toán đám mây cũng đám ứng đầy đủ tính linh hoạt cho người dùng. Tùy thuộc vào nhu cầu, người dùng có thể tăng thêm tài nguyên mà các đám mây cần sử dụng để đáp ứng, mà không cần phải nâng cấp thêm tài nguyên phần cứng như sử dụng máy tính cá nhân. Ngoài ra, với điện toán đám mây, vấn đề hạn chế của hệ điều hành khi sử dụng các ứng dụng không còn bị ràng buộc, như cách sử dụng máy tính thông thường. 1.4. Các đặc điểm chính của điện toán đám mây Tính tự phục vụ theo nhu cầu: Đặc tính kỹ thuật của điện toán đám mây cho phép khách hàng đơn phương thiết lập yêu cầu nguồn lực nhằm đáp ứng yêu cầu của hệ thống như: Thời gian sử dụng Server, dung lượng lưu trữ, cũng như là khả năng đáp ứng các tương tác lớn của hệ thống ra bên ngoài. Truy cập diện rộng: Điện toán đám mây cung cấp các dịch vụ chạy trên môi trường Internet do vậy khách hàng chỉ cần kết nối được với Internet là có thể sử dụng được dịch vụ.Các thiết bị truy xuất thông tin không yêu cầu cấu hình cao (thin or thick client platforms) như : Mobile phone, Laptop và PDAs… Dùng chung tài nguyên và độc lập vị trí: Tài nguyên của nhà cung cấp dịch vụ được dùng chung, phục vụ cho nhiều người dùng dựa trên mô hình “multi- tenant”. Mô hình này cho phép tài nguyên phần cứng và tài nguyên ảo hóa sẽ được cấp phát động dựa vào nhu cầu của người dùng. Khi nhu cầu người dùng giảm xuống hoặc tăng lên thì tài nguyên sẽ được trưng dụng để phục vụ yêu cầu.Người sử dụng không cần quan tâm tới việc điều khiển hoặc không cần phải biết chính xác vị trí của các tài nguyên sẽ được cung cấp. Ví dụ: Tài nguyên sẽ được cung cấp bao gồm : Tài nguyên lưu trữ, xử lý, bộ nhớ, băng thông mạng và máy ảo. [5]. Khả năng co giãn nhanh chóng: Khả năng này cho phép tự động mở rộng hoặc thu nhỏ hệ thống tùy theo nhu cầu của người sử dụng một cách nhanh chóng. Khi nhu cầu tăng, hệ thống sẽ tự động mở rộng bằng cách thêm tài nguyên vào. Khi nhu cầu giảm, hệ thống sẽ tự động giảm bớt tài nguyên. Chi trả theo thực dùng: Nhiều dịch vụ điện toán đám mây sử dụng mô hình điện toán theo nhu cầu, mô hình tương tự với cách các tiện ích theo nhu cầu truyền thống như điện được tiêu thụ, trong khi một số khác tiếp thị dựa vào tiền đóng trước. Điện toán đám mây cho phép giới hạn dung lượng lưu trữ, băng thông, tài nguyên máy tính và số lượng người dùng kích hoạt theo tháng. 1.5. Tính chất cơ bản của điên toán đám mây: 5
Tự phục vụ theo nhu cầu (On-demand self-service): Mỗi khi có nhu cầu, người dùng chỉ cần gửi yêu cầu thông qua trang web cung cấp dịch vụ, hệ thống của nhà cung cấp sẽ đáp ứng yêu cầu của người dùng. Người dùng có thể tự phục vụ yêu cầu của mình như tăng thời gian sử dụng server, tăng dung lượng lưu trữ… mà không cần phải tương tác trực tiếp với nhà cung cấp dịch vụ, mọi nhu cầu về dịch vụ đều được xử lý trên môi trường web (internet). Truy xuất diện rộng (Broad network access): Cloud Computing cung cấp các dịch vụ thông qua môi trường internet. Do đó, người dùng có kết nối internet là có thể sử dụng dịch vụ. Hơn nữa, Cloud Computing ở dạng dịch vụ nên không đòi hỏi khả năng xử lý cao ở phía client, vì vậy người dùng có thể truy xuất bằng các thiết bị di dộng như điện thoại, PDA, laptop… Với Cloud Computing người dùng không còn bị phụ thuộc vị trí nữa, họ có thể truy xuất dịch vụ từ bất kỳ nơi nào, vào bất kỳ lúc nào có kết nối internet. Dùng chung tài nguyên (Resource pooling): Tài nguyên của nhà cung cấp dịch vụ được dùng chung, phục vụ cho nhiều người dùng dựa trên mô hình “multi-tenant”. Trong mô hình “multi-tenant”, tài nguyên sẽ được phân phát động tùy theo nhu cầu của người dùng. Khi nhu cầu của một khách hàng giảm xuống, thì phần tài nguyên dư thừa sẽ được tận dụng để phục vụ cho một khách hàng khác. Ví dụ như khách hàng A thuê 10 CPU mỗi ngày từ 7 giờ đến 11 giờ, một khách hàng B thuê 10 CPU tương tự mỗi ngày từ 13 giờ đến 17 giờ thì hai khách hàng này có thể dùng chung 10 CPU đó. Hình 1.4. Nhiều khách hàng dùng chung tài nguyên 6
Cloud Computing dựa trên công nghệ ảo hóa, nên các tài nguyên đa phần là tài nguyên ảo. Các tài nguyên ảo này sẽ được cấp phát động theo sự thay đổi nhu cầu của từng khách hàng khác nhau. Nhờ đó nhà cung cấp dịch vụ có thể phục vụ nhiều khách hàng hơn so với cách cấp phát tài nguyên tĩnh truyền thống. Khả năng co giãn (Rapid elasticity): Đây là tích chất đặc biệt nhất, nổi bật nhất và quan trọng nhất của Cloud Computing. Đó là khả năng tự động mở rộng hoặc thu nhỏ hệ thống tùy theo nhu cầu của người dùng. Khi nhu cầu tăng cao, hệ thống sẽ tự mở rộng bằng cách thêm tài nguyên vào. Khi nhu cầu giảm xuống, hệ thống sẽ tự giảm bớt tài nguyên. - Ví dụ: khách hàng thuê một Server gồm 10 CPU. Thông thường do có ít truy cập nên chỉ cần 5 CPU là đủ, khi đó hệ thống quản lý của nhà cung cấp dịch vụ sẽ tự ngắt bớt 5 CPU dư thừa, khách hàng không phải trả phí cho những CPU dư thừa này (những CPU này sẽ được cấp phát cho các khách hàng khác có nhu cầu). Khi lượng truy cập tăng cao, nhu cầu tăng lên thì hệ thống quản lý của nhà cung cấp dịch vụ sẽ tự “gắn” thêm CPU vào, nếu nhu cầu tăng vượt quá 10 CPU thì khách hàng phải trả phí cho phần vượt mức theo thỏa thuận với nhà cung cấp. - Khả năng co giãn giúp cho nhà cung cấp sử dụng tài nguyên hiệu quả, tận dụng triệt để tài nguyên dư thừa, phục vụ được nhiều khách hàng. Đối với người sử dụng dịch vụ, khả năng co giãn giúp họ giảm chi phí do họ chỉ trả phí cho những tài nguyên thực sự dùng. Điều tiết dịch vụ (Measured service): Hệ thống Cloud Computing tự động kiểm soát và tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên (dung lượng lưu trữ, đơn vị xử lý, băng thông…). Lượng tài nguyên sử dụng có thể được theo dõi, kiểm soát và báo cáo một cách minh bạch cho cả hai phía nhà cung cấp dịch vụ và người sử dụng. 2. Các mô hình điện toán đám mây Các mô hình điện toán đám mây phân thành 2 loại: - Các mô hình dịch vụ (Service Models): Phân loại dịch vụ nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây. - Các mô hình triển khai (Deployment Models): Phân loại cách thức trển khai dịch vụ điện toán đám mây đến khách hàng. 2.1 Mô hình dịch vụ điện toán đám mây: Dịch vụ điện toán đám mây rất đa dạng và bao gồm tất cả các lớp dịch vụ điện toán từ cung cấp năng lực tính toán trên dưới máy chủ hiệu suất cao hay các máy chủ ảo, không gian lưu trữ dữ liệu, hay một hệ điều hành, môt công cụ lập trình, hay ứng kế toán… Các dich vụ cũng được phân loại khá đa dạng, nhưng các mô hình dịch vụ Điện toán đám mây phổ biến có thể có được phân thành 3 nhóm: Dịch vụ hạ tầng (infrastructure as a service – IaaS), Dịch vụ nên tảng (Platform as a Service – PaaS) và Dịch vụ phần mềm (Software as a Service – SaaS). 7
Cách phân loại này được gọi là “mô hình SIP”. Hình 1.5. Mô hình SPI Hình 1.6. Các loại dịch vụ Điện toán đám mây Dịch vụ cơ sở hạ tầng – IaaS: Trong loại dịch vụ này, khách hàng được cung cấp những tài nguyên máy tính cơ bản (như bộ xử lý, dung lượng lưu trữ, các kết nối mạng…). Khách hàng sẽ cài hệ điều hành, triển khai ứng dụng và có thể nối các thành phần như tường lửa và bộ cân bằng tải. Nhà cung cấp dịch vụ sẽ quản lý cơ sở hạ tầng cơ bản bên dưới, khách hàng sẽ phải quản lý hệ điều hành, lưu trữ, các ứng dụng triển khai trên hệ thống, các kết nối giữa các thành phần. Dịch vụ nền tảng – PaaS: Nhà cung cấp dịch vụ sẽ cung cấp một nền tảng (platform) cho khách hàng. Khách hàng sẽ tự phát triển ứng dụng của mình nhờ các công cụ và môi trường phát triển được cung cấp hoặc cài đặt các ứng dụng sẵn có trên nền platform đó. Khách hàng không cần phải quản lý hoặc kiểm soát các cơ sở hạ tầng bên dưới bao gồm cả mạng, máy chủ, hệ điều hành, lưu trữ, các công 8
cụ, môi trường phát triển ứng dụng nhưng quản lý các ứng dụng mình cài đặt hoặc phát triển. Dịch vụ phần mềm – SaaS: Đây là mô hình dịch vụ mà trong đó nhà cung cấp dịch vụ sẽ cung cấp cho khách hàng một phần mềm dạng dịch vụ hoàn chỉnh. Khách hàng chỉ cần lựa chọn ứng dụng phần mềm nào phù hợp với nhu cầu và chạy ứng dụng đó trên cơ sở hạ tầng Cloud. Mô hình này giải phóng người dùng khỏi việc quản lý hệ thống, cơ sở hạ tầng, hệ điều hành… tất cả sẽ do nhà cung cấp dịch vụ quản lý và kiểm soát để đảm bảo ứng dụng luôn sẵn sàng và hoạt động ổn định. Mô hình triển khai: Cho dù sử dụng loại mô hình dịch vụ nào đi nữa thì cũng có ba mô hình triển khai chính là: Public Cloud, Private Cloud và Hybrid Cloud. Đám mây công cộng - Public Cloud - Các dịch vụ Cloud được nhà cung cấp dịch vụ cung cấp cho mọi người sử dụng rộng rãi. Các dịch vụ được cung cấp và quản lý bởi một nhà cung cấp dịch vụ và các ứng dụng của người dùng đều nằm trên hệ thống Cloud. - Người sử dụng dịch vụ sẽ được lợi là chi phí đầu tư 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 mô hình này là cung cấp khả năng co giãn (mở rộng hoặc thu nhỏ) theo yêu cầu của người sử dụng. Hình 1.7. Mô hình Public Cloud Hình 1.8. Mô hình đám mây công cộng 9
- Tuy nhiên Public Cloud có một trở ngại, đó là vấn đề mất kiểm soát về dữ liệu và vấn đề an toàn dữ liệu. Trong mô hình này mọi dữ liệu đều nằm trên dịch vụ Cloud, do nhà cung cấp dịch vụ Cloud đó bảo vệ và quản lý. Chính điều này khiến cho khách hàng, nhất là các công ty lớn cảm thấy không an toàn đối với những dữ liệu quan trọng của mình khi sử dụng dịch vụ Cloud. Đám mây riêng - Private Cloud Trong mô hình Private Cloud, cơ sở hạ tầng và các dịch vụ được xây dựng để phục vụ cho một tổ chức (doanh nghiệp) duy nhất. Điều này giúp cho doanh nghiệp có thể kiểm soát tối đa đối với dữ liệu, bảo mật và chất lượng dịch vụ. Doanh nghiệp sở hữu cơ sở hạ tầng và quản lý các ứng dụng được triển khai trên đó. Private Cloud có thể được xây dựng và quản lý bởi chính đội ngũ IT của doanh nghiệp hoặc có thể thuê một nhà cung cấp dịch vụ đảm nhiệm công việc này. Như vậy, mặc dù tốn chi phí đầu tư nhưng Private Cloud lại cung cấp cho doanh nghiệp khả năng kiểm soát và quản lý chặt chẽ những dữ liệu quan trọng. Hình 1.9. Mô hình đám mây riêng Như chúng ta đã phân tích ở trên, Public Cloud dễ áp dụng, chi phí thấp nhưng không an toàn. Ngược lại, Private Cloud an toàn hơn nhưng tốn chi phí và khó áp dụng. Do đó nếu kết hợp được hai mô hình này lại với nhau thì sẽ khai thác ưu điểm của từng mô hình. Đó là ý tưởng hình thành mô hình Hybrid Cloud. Hình 1.10. Kết hợp Đám mây công cộng và Đám mây riêng 10
Hybrid Cloud là sự kết hợp của Public Cloud và Private Cloud. Trong đó doanh nghiệp sẽ “out-source” các chức năng nghiệp vụ và dữ liệu không quan trọng, sử dụng các dịch vụ Public Cloud để giải quyết và xử lý các dữ liệu này. Đồng thời, doanh nghiệp sẽ giữ lại các chức năng nghiệp vụ và dữ liệu tối quan trọng trong tầm kiểm soát (Private Cloud). Hình 1.11. Đám mây lai Một khó khăn khi áp dụng mô hình Hybrid Cloud là làm sao triển khai cùng một ứng dụng trên cả hai phía Public và Private Cloud sao cho ứng dụng đó có thể kết nối, trao đổi dữ liệu để hoạt động một cách hiệu quả. Hình 1.12. Triển khai ứng dụng trên mô hình Đám mây lai Điện toán đám mây với thực tế là một mô hình cung cấp và tiếp thị dịch vụ CNTT đáp ứng các đặc trưng nào đó, sẽ phát triển rộng rãi trong những năm tới với các lợi ích nỗi bật là: - Tiết kiệm: Nhanh chóng cải thiện với người dùng có khả năng cung cấp sẵn các tài nguyên cơ sở hạ tầng công nghệ một cách nhanh chóng và ít tốn kém. 11
- Giảm chi phí: Việc định giá dựa trên cơ sở tính toán theo nhu cầu thì tốt đối với những tùy chọn dựa trên việc sử dụng và các kỹ năng online trên mạng cho việc thực thi dịch vụ mua gì trả nấy, dùng gì thì trả tiền, không thuê tất cả… - Đa phương tiện: Sự độc lập giữa thiết bị và vị trí làm cho người dùng có thể truy cập hệ thống bằng cách sử dụng trình duyệt Web mà không quan tâm đến vị trí của họ hay thiết bị nào mà họ đang dùng, ví dụ như PC, mobile. Vì cơ sở hạ tầng off-site (được cung cấp bởi đối tác thứ 3) và được truy cập thông qua internet, do đó người dùng có thể kết nối bất kỳ nơi nào. - Chia sẻ: Việc cho thuê nhiều để có thể chia sẻ tài nguyên và chi phí giữa một phạm vi lớn, cho phép:  Tập trung hóa cơ sở hạ tầng trong lĩnh vực với chi phí thấp hơn (chẳng hạn như bất động sản, điện,v.v.)  Khả năng chịu tải nâng cao ( người dùng không cần kỹ sư cho mức tải cao nhất có thể).  Cải thiện việc sử dụng và hiệu quả cho các hệ thống mà thường chỉ 10-20% được sử dụng. - Độ tin cậy: Độ tin cậy cải thiện thông qua việc sử dụng các site có nhiều dư thừa, làm nó thích hợp cho tính liên tục trong kinh và khôi phục thất bại. -Tinh co giãn: Tính co giãn mở sẽ cung cấp tài nguyên trên một cơ xở mịn, tự bản thân dich vụ và gần thời gian thực, không cần người dùng phải có kỹ sư vho việc quản lý nhiều. -Hiệu suất: Hiệu suất hoạt động được quan sát và các kiến trúc nhất quán, kết nối lỏng lẽo được cấu trúc dùng Web service như giao tiếp hệ thống. -Bảo mật: Việc bảo mật cải thiện nhừ vào tập trung hóa dữ liệu, các tài nguyên chú trọng bảo mật, v.v. Bảo mật thường thì tốt hay tốt hơn các hệ thống truyền thống, một phần bởi các nhà cung cấp có thể dành nhiều nguồn lực cho việc giải quyết các vấn đề bảo mật mà nhiều khách hàng không có đủ chi phí để thực hiện. Các nhà cung cấp sẽ ghi nhớ (log) các truy cập, nhưng việc truy cập vào chính bản thân các audit log có thể khó khăn hơn hay không thể. 2.2 Mô hình kiến trúc điện toán đám mây của IBM: Máy chủ của IBM sử dụng bọ sử lý Intel thế hệ mới và Phần mềm cho Trung tâm Dữ Liệu (Data Center - System x). Với năng lực mở rộng có khả năng hỗ trợ tới 96 lỗi xữ lý và 1 TB bộ nhớ, các máy chủ System x của IBM sẽ bổ sung cho dong sảm phẩm VMware vSphere thế hệ mới của IBM sắp phát hành. chúng là một lựa chọn tuyệt vời dành cho các khách hàng đang triển khai những môi trường điện toán đám mây. Dưới đây là mô hình tổng quát một trung tâm đám mây theo cách tiếp cận của IBM. Trung tâm nghiên cứu của IBM Cloud Labs của IBM toàn cầu đã thực 12
hiện hóa mô hình này và triển khai cho những khách hàng điện toán đám mây đầu tiên của IBM. Một trung tâm điện toán đám mây được chia làm 3 lớp. Ở lớp dưới cùng là lớp phần cứng vật lý bao gồm các máy chủ, thiết bị mạng, thiết bị lưu trữ... Thành phần mấu chốt trong mô hình này nằm ở lớp hai trên: Lớp ảo hóa và lớp quản trị. Trong lớp ảo hóa, các tài nguyên vật lý được trừu tượng hóa thành các máy chủ, kho lưu trữ và mạng ảo. Tài nguyên tính toán có thể được tạo ra, mở rộng, hoặc thu hẹp lai theo nhu cầu thực tế. Với một môi trường động như điện toán đám mây, ảo hóa mạng lại nhiều lợi ích như khả năng chia sẻ, sử dụng tối ưu tài nguyên, khả năng cô lập tài nguyên (giúp cho ứng dụng của một người dung không ảnh hưởng đến người khác trong một môi trường chia sẻ. Để việc sử dụng tài nguyên ảo có thể mang lại hiệu quả cao nhất, trung tâm điện toán đám mây cần đến một lớp quản trị đóng vai trò như một trung tâm điều khiển để quản lý việc sử dụng tài nguyên trong toàn bộ hệ thống. Một lớp quản trị cần có các thành phần cơ bản như sau:  Tự động hóa: cho phép tự động hóa việc cấp phát, cài đặt, thu hồi tài nguyên theo yêu cầu. Hệ thống cũng cho phép đặt trước tài nguyên sẽ sử dụng trong tương lai.  Cổng thông tin người dùng: cổng thông tin này cho phép người dùng có thể tự yêu cầu tài nguyên. Người dùng cũng có thể quản lý các tài nguyên của mình như: thêm, bớt máy chủ, gia hạn sử dụng tài nguyên.  Theo dõi mức độ sẻ dụng tài nguyên: các thông tin theo dõi này sẽ giúp người quản trị có thể nhanh chóng đưa ra các điều chỉnh cần thiết để hệ thống đáp ứng được các yêu cầu tính toán. Thông tin theo dõi này giúp cho việc lên kế hoạch tăng thêm tài nguyên một cách hợp lý. 2.3 Máy ứng dụng của Google Google App Engine (gọi tắt là GAE hay App Engine) là một môi trường phát triển ứng dụng dựa trên công nghệ điện toán đám mây. Ở đó Google cung cấp một hệ thống gồm: ngôn ngữ lập trình , hệ cơ sở dữ liệu , các thư viện lập trình , người lập trình sẽ viết ứng dụng và ứng dụng này sẽ chạy trên các máy chủ của Google. Google App Engine được cung cấp miến phí cho mỗi ứng dụng trong một giới hạn, khi các ứng dụng vượt qua mức quá hạn mức thì phải trả thêm khoản phí cho mức vượt quá này. Ứng dụng App Engine rất dễ xây dựng, dễ bảo trì, và dễ dàng để mở rộng quy mô như lưu lượng truy cập và lưu trữ dữ liệu nhu cầu của bạn thay đổi. Với App Engine, không có máy chủ để bạn có thể duy trì.Bạn chỉ cần tải ứng dụng của bạn và nó sẵn sàng để sử dụng . Các App Engine Python SDK bao gồm các công cụ để thử nghiệm ứng dụng của bạn, tải lên tập tin ứng dụng của bạn, quản lý danh mục kho dữ liệu, tải dữ liệu đăng nhập, và tải lên một lượng lớn dữ liệu vào kho dữ liệu. 13
Các máy chủ phát triển ứng dụng của bạn chạy trên máy tính địa phương của bạn để thử nghiệm ứng dụng của bạn. Các máy chủ mô phỏng các kho dữ liệu App Engine, dịch vụ và hạn chế sandbox. Các máy chủ phát triển cũng có thể tạo cấu hình cho chỉ số kho dữ liệu dựa trên các truy vấn các ứng dụng thực hiện trong thời gian thử nghiệm. Tóm lại, Google chỉ hỗ trợ Python, đó là nguồn mở, còn lại mọi thứ khác có liên quan thật sự là sở hữu độc quyền. Máy ứng dụng của Google không cung cấp bất kỳ loại giải pháp sao lưu dữ liệu nào, mặc dù kho lưu trữ dữ liệu bên dưới được thiết kế có khã năng chịu lỗi cao. 2.4 Mô hình kiến trúc điện toán đám mây Window Azure của Microsoft Azure, hệ điều hành “đám mây” được Microsoft giới thiệu vào cuối tháng 10 tại hội nghị PDC 2008. Internet sẽ là phương thức chính để người dùng truy xuất dữ liệu trong những nền tảng điện toán đám mây. Giới thiệu nền tảng Windown Azure Nền tảng Windown Azure la một nhóm các công nghệ đám mây, mỗi công nghệ cung cấp một tập các dịch vụ đặc trưng hỗ trợ phát triển ứng dụng. Hình , nền tảng Windown Azure có thể sử dụng bởi ứng dụng chạy trên đám mây, và cả ứng dụng chạy trên On-Premise Hình 1.13: Nền tảng Windows Azure hỗ trợ ứng dụng, dữ liệu và cơ sở hạ tầng trên đám mây Các thành phần của nền tảng Windown Azure: - Windown Azure: Cung cấp môi trường nền tảng Windown để chạy ứng dụng và sao lưu dữ liệu trên máy chủ trong trung tâm dữ liệu của Microsoft. - SQL Azure: Cung cấp dịch vụ dữ liệu đám mây dựa trên SQL server. 14
- Windown Azure Platform AppFabri: Cung cấp các dich vụ đám mây để kết nối các ứng dụng trên đám mây hoặc On - Premise. Windown Azure Ở cấp độ cao nhất, Windows Azure được hiểu đơn giản là một nền tảng để chạy ứng dụng Windows và lưu trữ dữ liệu trên đám mây. Hình 1.14: Windows Azure cung cấp dịch vụ tính toán và lưu trữ cho ứng dụng đám mây. Dịch vụ tính toán dựa trên Windows. Lập trình viên có thể xây dựng ứng dụng sử dụng .NET Framework, Native-Code,… Các ứng dụng này được viết bằng các ngôn ngữ thông thường như : C#, Visual Basic, C++, và Java, sử dụng Visual Studio hoặc công cụ phát triển khác. Lập trình viên có thể tạo ứng dụng Web, sử dụng công nghệ như ASP.Net, WCF và PHP; ứng dụng cũng có thể chạy như một xử lí nền độc lập, hoặc kết hợp cả Web và xử lí nền. Cả ứng dụng Windows Azure và ứng dụng On-Premise có thể truy xuất dịch vụ lưu trữ Windows Azure, và cả hai cùng truy xuất bằng REST API. Dịch vụ lưu trữ cho lưu trữ các đối tượng dữ liệu lớn (blob), cung cấp các hàng đợi để liên lạc giữa các thành phần trong ứng dụng Windows Azure, và cung cấp dạng Table với ngôn ngữ truy vấn đơn giản. Đối với các ứng dụng có nhu cầu lưu trữ dữ liệu quan hệ truyền thống, nền tảng Windows Azure cung cấp cơ sở dữ liệu SQL Azure. Tuy nhiên để đạt được những thuận lợi trên đòi hỏi phải quản lí hiệu quả. Trong Windows Azure, mỗi ứng dụng có một tập tin cấu hình. Bằng cách cấu hình tập tin này bằng tay hoặc lập trình, người chủ ứng dụng có thể cấu hình nhiều thành phần như thiết lập số thể hiện mà Windows Azure nên chạy. Sau đó Windows Azure Fabric giám sát ứng dụng để duy trì trạng thái mong muốn. Để cho phép khách hàng tạo, cấu hình và giám sát ứng dụng. Windows Azure cung cấp Windows Azure Portal. Khách hàng cung cấp một Windows Live ID, sau đó tạo một tài khoản Hosting để chạy ứng dụng, và một tài khoản lưu trữ để lưu trữ ứng dụng. SQL Azure 15
Một trong những cách hấp dẫn nhất của việc sử dụng máy chủ truy xuất Internet là xử lí dữ liệu. Mục tiêu của SQL Azure là đánh địa chỉ vùng này, cung cấp các dịch vụ dựa trên đám mây để lưu trữ và làm việc với thông tin. Trong khi Microsoft nói rằng SQL Azure sẽ bao gồm một loạt các tính năng định hướng dữ liệu, đồng bộ hóa dữ liệu, báo cáo, phân tích dữ liệu và những chức năng khác. Hình 1.15: SQL Azure cung cấp các dịch vụ định hướng dữ liệu trong đám mây. Cơ sở dữ liệu SQL Azure cung cấp một hệ thống quản lí cơ sở dữ liệu dựa trên đám mây (DBMS). Công nghệ này cho phép ứng dụng On-Premise và đám mây lưu trữ dữ liệu quan hệ và những kiểu dữ liệu khác trên các máy chủ trong trung tâm dữ liệu Microsoft. Cũng như các công nghệ đám mây khác, tổ chức chỉ trả cho những gì họ sử dụng. Sử dụng dữ liệu đám mây cho phép chuyển đổi những chi phí vốn như: phần cứng, phần mềm hệ thống quản lí lưu trữ, vào chi phí điều hành. Cơ sở dữ liệu SQL Azure được xây dựng trên Microsoft SQL Server. Cho qui mô lớn, công nghệ này cung cấp môi trường SQL Server trong đám mây, bổ sung với Index, View, Store Procedure, Trigger,…và còn nữa. Dữ liệu này có thể được truy xuất bằng ADO.Net và các giao tiếp truy xuất dữ liệu Windows khác. Khách hàng cũng có thể sử dụng phần mềm On-Premise như SQL Server Reporting Service để làm việc với dữ liệu dựa trên đám mây. Khi ứng dụng sử dụng Cơ sở dữ liệu SQL Azure thì yêu cầu về quản lí sẽ được giảm đáng kể. Thay vì lo lắng về cơ chế, như giám sát việc sử dụng đĩa và theo dõi tập tin nhật ký (log file), khách hàng sử dụng Cơ sở dữ liệu SQL Azure có thể tập trung vào dữ liệu. Microsoft sẽ xử lí các chi tiết hoạt động. Và giống như các thành phần khác của nền tảng Windows Azure, để sử dụng Cơ sở dữ liệu SQL Azure chỉ cần đến Windows Azure Web Portal và cung cấp các thông tin cần thiết. Ứng dụng có thể dựa vào SQL Azure với nhiều cách khác nhau. Một ứng dụng Windows Azure có thể lưu trữ dữ liệu trong Cơ sở dữ liệu SQL Azure. Trong khi bộ lưu trữ Windows Azure không hỗ trợ các bảng dữ liệu quan hệ, mà nhiều ứng dụng đang tồn tại sử dụng cơ sở dữ liệu quan hệ. Vì vậy lập trình viên có thể chuyển ứng dụng đang chạy sang ứng dụng Windows Azure với lưu trữ dữ liệu trong Cơ sở dữ liệu SQL Azure. 16
Xây dựng một ứng dụng Windows Azure lưu trữ dữ liệu trong Cơ sở dữ liệu SQL Azure. Giả sử một nhà sản xuất muốn thông tin sản phẩm có sẵn trên cả mạng lưới đại lý và khách hàng. Đưa dữ liệu này vào Cơ sở dữ liệu SQL Azure để cho nó được truy cập bởi các ứng dụng đang chạy tại các đại lý và ứng dụng Web của khách hàng. Windown Azure Platform AppFabri Windows Azure Platform AppFabric cung cấp dịch vụ cơ sở hạ tầng dựa trên đám mây. Hình 1.16: Windows Azure Platform AppFabric cung cấp cơ sở hạ tầng dựa trên đám mây Các thành phần của Windows Azure Platform AppFabric : Service Bus: Mục tiêu của Service Bus là cho phép ứng dụng Expose các Endpoint có thể được truy xuất bởi các ứng dụng khác. Mỗi Exposed Endpoint được gán một URI. Client sử dụng URI này để xác định vị trí và truy xuất dịch vụ. Service Bus cũng xử lí việc chuyển đổi địa chỉ mạng và vượt qua tường lửa mà không cần mở Port mới để Expose ứng dụng. Access Control: Dịch vụ này cho phép ứng dụng Client chứng thực chính nó và cung cấp một ứng dụng Server với thông tin xác thực. Máy chủ sau đó có thể sử dụng thông tin này để quyết định những gì ứng dụng này được phép làm. Các dịch vụ này có thể được sử dụng trong nhiều cách khác nhau như sau : Giả sử một doanh nghiệp muốn cho phần mềm được truy cập bởi các đối tác thương mại đến một trong các ứng dụng của nó. Nó có thể Expose các chức năng của ứng dụng qua dịch vụ Web : SOAP hoặc REST, sau đó đăng ký các Endpoint của họ với Service Bus. Các đối tác thương mại có thể sử dụng Service Bus để tìm các Endpoint này và truy xuất các dịch vụ. Một ứng dụng chạy Windows Azure có thể truy xuất dữ liệu lưu trữ trong cơ sở dữ liệu On-Premise. Để làm được điều này có thể giải quyết bằng cách tạo một Service truy xuất dữ liệu, sau đó Expose Service này qua Service Bus. 17