Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Hệ thống thông tin: Nghiên cứu mô hình chợ ứng dụng đa đám mây

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

10
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu chính của các nghiên cứu là phát triển một mô hình chợ ứng dụng đa đám mây mới có cơ chế đặc biệt để giảm sự phụ thuộc vào nhà cung cấp và mô hình ứng dụng đám mây đa thành phần kết hợp, trong đó ứng dụng đám mây được tạo thành từ các thành phần độc lập và phân tán trên nhiều đám mây.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Hệ thống thông tin: Nghiên cứu mô hình chợ ứng dụng đa đám mây

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI HUỲNH HOÀNG LONG NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH CHỢ ỨNG DỤNG ĐA ĐÁM MÂY Ngành: Hệ thống thông tin Mã số: 9480104 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HỆ THỐNG THÔNG TIN Hà Nội – 2022
Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: 1. TS. Nguyễn Hữu Đức 2. PGS.TS Lê Trọng Vĩnh Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Trường họp tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hồi …….. giờ, ngày ….. tháng ….. năm ……… Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: 1. Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội 2. Thư viện Quốc gia Việt Nam
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 1. Huỳnh Hoàng Long, Nguyễn Hữu Đức, Lê Trọng Vĩnh, Lê Đức Hùng, “Hướng đến chợ ứng dụng cho hạ tầng đa đám mây”, Hội thảo quốc gia lần thứ XVIII: Một số vấn đề chọn lọc của Công nghệ thông tin và truyền thông-TP HCM, Trang 100-105, 11/2015. 2. Hoang-Long Huynh, Van-Dang Tran, Huu-Duc Nguyen, Zhenjiang Hu, Trong-Vinh Le, Quyet-Thang Huynh, “Auto- updating Portable Application Model of Multi-cloud Marketplace through Bidirectional Transformations System”, In Proceedings of the International Conference on Intelligent Software Methodologies, Tools, and Techniques (SOMET 2019), pp. 11-24, Malaysia, September 2019. Doi:10.3233/FAIA190035. (SCOPUS Indexed) 3. Hoang-Long Huynh, Huu-Duc Nguyen, Trong-Vinh Le, “Matchmaking for Multi-cloud Marketplace Application”, Journal of Research and Development on Information and Communication Technology, Ministry of Information and Communications, Vietnam, Vol 2019(1), pp. 31-42, September 2019. ISSN1859- 3534. DOI:10.32913/MIC-ICT-RESEARCH.V2019.N1.854. 4. Hoang-Long Huynh, Huu-Duc Nguyen, Trong-Vinh Le, Thi- Nhan Vu, Quyet-Thang Huynh, “An approach for auto-repairing cloud application on Multi-cloud Marketplace”, In Proceedings of the 22th Vietnam National Conference: Selected issues of information technology and communication, pp. 17-22, Thai Binh, June 2019. 5. Hoang-Long Huynh, Huu-Duc Nguyen, Trong-Vinh Le, Quyet- Thang Huynh, “CAM-D: A description method for Multi-cloud Marketplace Application”, Journal of Research and Development on Information and Communication Technology, Ministry of Information and Communications, Vietnam, Vol 2020(2), pp. 51- 61, December 2020. ISSN 1859-3534. DOI:10.32913/MIC-ICT- RESEARCH.V2020.V2.943.
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1. Mở đầu Nhìn chung, hầu hết các phần mềm dịch vụ (SaaS) đều bị giới hạn trong cơ sở hạ tầng kỹ thuật của đơn nhà cung cấp, điều này dẫn đến vấn đề trói buộc người tiêu dùng và nhà phát triển ứng dụng vào các cơ sở hạ tầng độc quyền của hệ sinh thái đám mây. Đây là nguyên nhân gây ra vấn đề khóa độc quyền. Các nhà cung cấp dịch vụ đám mây với khóa độc quyền đến khách hàng theo một số cách: (i) thiết kế một hệ thống không tương thích với phần mềm do các nhà cung cấp khác phát triển; (ii) sử dụng các tiêu chuẩn độc quyền hoặc kiến trúc riêng thiếu khả năng tương tác với các ứng dụng ngoài hệ sinh thái; (iii) cấp phép cho ứng dụng đám mây theo các điều khoản độc quyền. Do đó, khóa độc quyền ngăn cản các tổ chức áp dụng công nghệ đám mây. Theo quan điểm của chúng tôi, có thể phát triển mô hình chợ ứng dụng đa đám mây và mô hình ứng dụng đa đám mây để giảm khóa độc quyền nếu tận dụng hiệu quả các ưu điểm của môi trường đa đám mây. 1.2. Vấn đề nghiên cứu Hầu hết các nhà cung cấp đám mây đã và đang xây dựng các nền tảng cung cấp phần mềm dịch vụ độc quyền, nơi các ứng dụng chỉ được lưu trữ triên nền tảng của chủ sở hữu và thiết lập một loạt sự bảo hộ cho các nền tảng đám mây của họ. Do đó, các nền tảng độc quyền này ngăn không cho các ứng dụng được cung cấp bởi các nhà cung cấp ứng dụng khác nhau không thể dễ dàng chạy trên các nền tảng của nhà cung cấp khác. Phần mềm đám mây được phát triển sẽ phụ thuộc trên nền tảng các thư viện lập trình đơn nhà cung cấp dịch vụ đám mây. Điều này là nguyên nhân của vấn đề: khóa độc quyền (vendor lock-in). Kết quả là, các nhà phát triển đám mây bị trói buộc trong các hệ sinh thái công nghệ cụ thể. Mục tiêu chính của các nghiên cứu của chúng tôi là phát triển một mô hình chợ ứng dụng đa đám mây mới có cơ chế đặc biệt để giảm sự phụ thuộc vào nhà cung cấp và mô hình 1
ứng dụng đám mây đa thành phần kết hợp, trong đó ứng dụng đám mây được tạo thành từ các thành phần độc lập và phân tán trên nhiều đám mây. Để đạt được mục tiêu này, cần phải phải nghiên cứu một số vấn đề như sau: Mô hình thị trường đa đám mây, Mô hình ứng dụng đa đám mây, Phương pháp ghép hợp ứng dụng đa đám mây, Tính di động của ứng dụng đa đám mây, Phương pháp tự động sửa chữa ứng dụng đa đám mây, Đảm bảo chất lượng dịch vụ, Bảo mật, v.v. 1.3. Các đóng góp của luận án Các đóng góp chính của luận án như sau: 1. Đề xuất mô hình chợ ứng dụng đa đám mây O- Marketplace. 2. Định nghĩa mô hình ứng dụng đa đám mây kết hợp (Composable Application Model). Trên cơ sở mô hình chợ ứng dụng đa đám mây O-Marketplace và mô hình ứng dụng đa đám mây kết hợp, một số bài toán trong điện toán đám mây được tập trung giải quyết: • Đề xuất phương thức ghép hợp dịch vụ ứng dụng đa đám mây, một giải pháp hiệu quả cho kết hợp các thành phần ứng dụng với nhóm các dịch vụ nền tảng trong ngữ cảnh chợ ứng dụng đa đám mây. • Đề xuất cách tiếp cận mới để nâng cao tính di động của ứng dụng đa đám mây. • Đề xuất cách tiếp cận để tự động sửa chữa ứng dụng đa đám mây. Chương 2 giới thiệu các công nghệ và các công việc liên quan. Đóng góp chính của luận án là các chương 3,4. Chương 5 là chương kết luận. 2
CHƯƠNG 3: O-Marketplace 3.1. Giới thiệu Hầu hết các nhà cung cấp dịch vụ đám mây có riêng chợ ứng dụng như Amazone, IBM, Google,… và các dịch vụ đám mây chỉ có thể hoạt động trên hạ tầng của mỗi nhà cung cấp. Việc phụ thuộc vào đơn nhà cung cấp đang trói buộc người tiêu dùng và nhà phát triển vào hệ sinh thái công nghệ độc quyền. Đây là nguyên nhân của khóa độc quyền. Ở khía cạnh khác, môi trường đa đám mây hỗ trợ phối hợp hợp các dịch vụ đám mây trong chia sẻ khối lượng công việc, ứng dụng đám mây có thể được trải rộng trên các nhà cung cấp dịch vụ khác nhau. Để tận dụng những lợi thế của môi trường đa đám mây nhằm giảm khóa độc quyền và tạo môi trường tự do cho các nhà phát triển đám mây, chúng tôi đề xuất một mô hình chợ ứng dụng đa đám mây được gọi là O-Marketplace. Nó là một thực thể độc lập với các nhà cung cấp đám mây và được điều hành bởi một bên thứ ba. O-Marketplace không chỉ là trung tâm môi giới mà còn hỗ trợ tích hợp các thành phần phần mềm đám mây được phát triển riêng trên các nền tảng đám mây khác nhau để tạo ra một phần mềm đám mây hoàn chỉnh nhằm mang lại nhiều lợi ích cho người tiêu dùng các ứng dụng đa đám mây. 3.2. Mô hình chợ ứng dụng đa đám mây O- Marketplace 3.2.1. Phương thức cung cấp dịch vụ đa đám mây Để giải quyết các hạn chế của các phương thức cung cấp hiện vụ hiện có và tận dụng ưu điểm của môi trường đa đám mây, chúng tôi đề xuất phương thức cung cấp dịch vụ đa đám mây. Các khác biệt chính như sau: • Thông tin dịch vụ minh bạch 3
• Tạo ra sự cạnh tranh trực tiếp để thúc đẩy các nhà cung cấp dịch vụ phải phát triển các dịch vụ nền tảng để đáp ứng cho các ứng dụng đám mây được phát triển độc lập bởi các nhà phát triển. • Giảm khóa độc quyền, mang lại giá trị cho người tiêu dùng và nhà phát triển. • Cung cấp ứng dụng đa đám mây, hỗ trợ người tiêu dùng triển khai và quản lý ứng dụng đa đám mây. 3.2.2. Cấu trúc tổng thể chợ ứng dụng O- Marketplace Trên cơ sở mô hình cung cấp dịch vụ đa đám mây đã đề xuất, chúng tôi xây dựng mô hình chợ ứng dụng đa đám mây O-Marketplace. O- Marketplace cung cấp cho khách hàng danh mục gói phần mềm đám mây và gói dịch vụ tài nguyên đám mây với thông tin chi tiết về chức năng, giá cả, v.v. của các dịch vụ đám mây được cung cấp bởi các nhà cung cấp đám mây và nhà cung cấp / phát triển phần mềm đám mây. Đặc biệt, điểm mới của O-Marketplace là cung cấp ứng dụng đám mây có thể được phân phối trên nhiều đám mây khác nhau. Do đó, chỉ với một ứng dụng, khách hàng có thể sử dụng các dịch vụ đám mây khác nhau do các nhà cung cấp khác nhau cung cấp. Để thể hiện ý tưởng này, chúng tôi phác thảo mô hình O- Marketplace có thành phần chính chính được mô tả trong Hình 3.6 như sau: (i). Graphical User Interface là một cổng thông tin tạo điều kiện cho người tiêu dùng tiếp cận ứng dụng đám mây. Đây là danh mục các dịch vụ đám mây, phần mềm đám mây và các thành phần phần mềm đám mây được cung cấp bởi các bên thứ ba như nhà cung cấp ứng dụng đám mây, nhà phát triển và nhà cung cấp dịch vụ đám mây. (ii). O-Marketplace Repository chứa phần mềm đám mây (tạo tác, các đặc tả thành phần phần mềm, các đặc tả tổ hợp phần mềm) và các các đặc tả dịch vụ nền tảng đám mây (IaaS và PaaS). 4
(iii). O-Marketplace Electronic Commerce Platform kế thừa từ mô hình chợ ứng dụng điện tử. (iv). O-Marketplace Runtime Platform bao gồm các chức năng chính như: Đặc tả, Triển khai, Cấu hình, Di trú và Giám sát. Đặc biệt, chợ ứng dụng đa đám mây O-Marketplace có sự khác biệt so với mô hình chợ ứng dụng hiện tại: • Cung cấp ứng dụng đám mây nhiều thành phần. Phần mềm đám mây và dịch vụ nền tảng được cung cấp tách biệt. Một ứng dụng đám mây là một sự kết hợp của các thành phần phần mềm được phát triển độc lập có khả năng thích ứng nhiều loại dịch vụ hạ tầng khác nhau. • Hỗ trợ phát triển các thành phần phần mềm theo chiều sâu và có thể chạy trên nhiều loại nền tảng khác nhau. Figure 3.6 Proposed Method for delivering service through O-Marketplace. Sự khác biệt O-Marketplace mang lại trong cung cấp phần mềm dịch vụ là cơ chế cạnh tranh trực tiếp. Đặc biệt sự tách biệt giữa phần mềm đám mây và nền tảng bên dưới là cơ sở để tránh khóa độc quyền. 5
3.2.3. Cơ chế hoạt động của O-Marketplace Có 4 chủ thể trong mô hình chợ ứng dụng O-Marketplace: Khách hàng, nhà cung cấp dịch vụ đám mây, nhà phát triển và nhà quản trị với vai trò là trung gian. Các hoạt động của các chủ thể này có mối quan hệ chặt chẽ với nhau trong tiến trình giao dịch. Trong đó, O- Marketplace là một trung tâm môi giới, cung cấp phương thức môi giới công khai để cung cấp ứng dụng đám mây đến khách hàng. 3.3. Mục tiêu của mô hình chợ ứng dụng O- Marketplace Mô hình chợ ứng dụng đa đám mây O-Marketplace hướng đến những ưu điểm khác biệt nổi bật như sau: • Tạo ra cơ chế cạnh tranh giữa các bên tham gia vào chợ ứng dụng đám mây nhằm mang lại lợi ích cho người tiêu dùng. • Hướng đến thị trường ứng dụng đa dạng nơi nhà phát triển là hoa tiêu của phát triển ứng dụng đá mây. • Tạo thuận lợi cho nhà phát triển sáng tạo các ứng dụng độc lập và không bị ràng buộc vào nhà cung cấp ứng dụng đám mây. • Hỗ trợ phân tán ứng dụng đám mây trên nhiều nhà cung cấp dịch vụ. • Không có giải pháp lỗi thời vì ứng dụng đám mây luôn được cập nhật và phát triển bởi cộng đồng nhà phát triển. • Mỗi ứng dụng đám mây là sự kết hợp nhiều thành phần được phát triển chuyên sâu. Do đó, thúc đẩy sự hợp tác trong phát triển ứng dụng đám mây. • Mỗi nhà cung cấp có những sản phẩm chủ đạo có chất lượng tốt. Người tiêu dùng có thể lựa chọn cho các nhu cầu của họ. • Người tiêu dùng hoàn toàn chủ động về phí dịch vụ phải trả. Tóm lại, chợ ứng dụng đa đám mây O-Marketplace không chỉ là một hệ sinh thái trung lập với nhà cung cấp, giảm khóa độc quyền, mà còn là một hệ sinh thái kinh doanh hấp dẫn các ứng dụng đám mây cũng như tạo ra cộng đồng năng động cho người tiêu dùng đám mây, nhà cung cấp và nhà phát triển đám mây. 6
CHƯƠNG 4: MÔ HÌNH ỨNG DỤNG ĐA ĐÁM MÂY KẾT HỢP 4.1. Giới thiệu Theo quan điểm của chúng tôi, ứng dụng đám mây nên được thiết kế sử dụng nhiều loại tài nguyên khác nhau do các nhà cung cấp dịch vụ đám mây cung cấp. Chúng tôi đề xuất Mô hình ứng dụng đa đám mây kết hợp (Composable Application Model), một mô hình ứng dụng đám mây được tạo thành từ các thành phần phần trong đó phần mềm đám mây của chợ đa đám mây được cấu tạo từ các thành phần phần mềm, mỗi thành phần có thể được phát triển độc lập bởi các nhà phát triển khác nhau và có cư trú trong các đám mây khác nhau. Do đó, sự phát triển của phần mềm đám mây không thể bị ràng buộc với bất kỳ hệ sinh thái công nghệ của nhà cung cấp đám mây nào. 4.2. Khái niệm mô hình ứng dụng đa đám mây kết hợp Theo cách tiếp cận của chúng tôi, việc phát triển phần mềm đám mây không nên bị ràng buộc với bất kỳ nhà cung cấp đám mây cụ thể nào. Một phần mềm đám mây có thể triển khai trên các nền tảng đám mây tương thích để tạo thành một hệ thống ứng dụng đám mây mà không cần phải tái thiết kế hoặc phát triển lại. Từ đó, ứng dụng đám mây được phân tách thành hai phần riêng biệt: phần mềm đám mây và nền tảng thực thi được cung cấp bởi các nhà cung cấp đám mây cụ thể. Kết nối Thành phần tổ hợp Thành phần Thành phần Thành phần Thành phần phần mểm 02 ... phần mểm n-1 phần mểm n phần mểm n+1 ... Triển khai Thành phần phần mểm 01 Triển khai Triển khai Triển khai Thành phần nền tảng Thành phần nền tảng Thành phần nền tảng 01 n n+1 Nền tảng thực thi Hình 4.1. Mô hình ứng dụng đa đám mây kết hợp. 7
Chúng tôi định nghĩa khái niệm mô hình ứng dụng nhiều thành phần trong đó phần mềm đám mây được phân tách thành các thành phần riêng biệt, mỗi thành phần trong số chúng có thể được lưu trữ trên các nền tảng đám mây khác nhau. Mô hình ứng dụng đám mây được đặt tên là Mô hình ứng dụng đa đám mây kết hợp (Hình 4.1). 4.2.1. Ứng dụng đám mây Ứng dụng đám mây được xem như là một phần mềm dịch vụ bao gồm một phần mềm đám mây hoạt động trên một nền tảng địch vụ đám mây. Trên cơ sở này, ý tưởng của chúng tôi là ứng dụng đám mây có thể được cấu trúc như là một hệ thống phân tán, các thành phần của ứng dụng đám mây là các thành phần mềm đám mây được triển khai trên nhiều nhà cung cấp dịch vụ. Ứng dụng đám mây được chia thành hai phần riêng biệt: phần mềm đám mây nhiều thành phần và nền tảng thực thi (là một hoặc một nhóm các nền tảng thực thi) như minh họa trong Hình 4.1. Thành phần phần mềm có thể được phát triển riêng biệt với các nền tảng đám mây bên dưới. Tất cả các phụ thuộc giữa phần mềm đám mây và nền tảng đám mây phải được mô tả rõ ràng vì chúng sẽ được sử dụng để kiểm tra tính tương thích tại thời điểm triển khai. Có hai loại ứng dụng đám mây: ứng dụng đám mây đơn nền tảng và ứng dụng đám mây đa nền tảng. 4.2.2. Phần mềm đám mây Phần mềm đám mây: là một tập hợp các tạo tác (tức là mã nguồn và dữ liệu) được nhóm thành một gói phần mềm theo một định dạng chuẩn. Có một số loại phần mềm đám mây. Ở dạng đơn giản nhất, phần mềm đám mây chỉ là một thành phần duy nhất có thể nằm trong một nền tảng đám mây duy nhất. Phức tạp hơn, phần mềm đám mây là một tổ hợp các thành phần phần mềm có thể được phân phối trên nhiều nền tảng đám mây. Các nhà phát triển có thể xây dựng một ứng dụng chỉ bằng cách tích hợp các thành phần hiện có vào giải pháp phần mềm của riêng họ. Điều này sẽ giúp tăng khả năng tái sử dụng của các thành phần phần mềm. 8
Thành phần Phần mềm Đám mây là một thành phần cơ bản của CAM. Các thành phần phầm mềm được sử dụng để xây dựng phần mềm đám mây phức tạp hơn. Bên cạnh code và dữ liệu, định nghĩa của một thành phần phải chỉ rõ các điều kiện cần thiết để thành phần được tích hợp với những thành phần khác và được triển khai trên một nền tảng và/hoặc một nhóm nền tảng cụ thể. Một thành phần có thể là một thành phần đơn hoặc là sự kết hợp của nhiều thành phần. Các thành phần phần mềm đám mây được phân thành ba loại sau: • Thành phần phần mềm kiểu giản đơn là thành phần đơn lẻ dùng cho xây dựng cho phần mềm đám mây. Một thành phần đơn giản đóng gói mã và dữ liệu của nó cùng với các yêu cầu cần thiết để chạy đúng cách. Nó cũng xác định rõ ràng các khả năng mà các thành phần khác có thể cần khi kết hợp với nhau. • Ngăn xếp phần mềm: là một loại tổ hợp đa thành phần đặc biệt. Nó xác định một chuỗi các thành phần phần mềm đám mây trong đó một thành phần ở phía trên sử dụng các dịch vụ phần mềm được cung cấp bởi các thành phần ngay dưới theo trình tự và đồng thời nó thiết lập môi trường cần thiết cho các thành phần trước đó trong trình tự.Đặc điểm riêng là một ngăn xếp chỉ có thể được triển khai trên một nền tảng duy nhất. • Tổ hợp phần mềm: là một dạng tổng quát hơn của tổ hợp nhiều thành phần phần mềm đám mây. Khác với ngăn xếp phần mềm đám mây, chỉ có thể được triển khai trên một nền tảng duy nhất, một tổ hợp thành phần phần mềm đám mây có thể lưu trữ các thành phần của nó trên nhiều nền tảng (có thể từ các nhà cung cấp đám mây khác nhau). Sự phụ thuộc giữa các thành phần phần mềm phải được thỏa mãn theo đặc điểm kỹ thuật mỗi thành phần. 4.2.3. Thành phần dịch vụ nền tảng Thành phần dịch vụ nền tảng đám mây là một loại hệ thống thực thi được cung cấp bởi các nhà cung cấp đám mây để chạy các thành phần phần mềm đám mây. Chúng tôi cũng đề cập đến thuật 9
ngữ nền tảng đám mây như một mô hình cung cấp IaaS (Cơ sở hạ tầng như một dịch vụ) hoặc PaaS (Nền tảng như một dịch vụ). Nhiều nhà cung cấp dịch vụ đám mây khác nhau có thể phát triển và cung cấp cùng một loại dịch vụ nền tảng đám mây, nhưng khác nhau giá cả, chất lượng dịch vụ, dung lượng tài nguyên, chính sách, v.v. 4.3. Định nghĩa cơ bản mô hình ứng dụng đa đám mây kết hợp 4.3.1. Định nghĩa sự kết hợp Để mô tả mối quan hệ của các thành phần trong ứng dụng đám mây được mô hình hóa bởi CAM, chúng tôi chỉ định hai loại phụ thuộc trong mô hình ứng dụng đa đám mây: phụ thuộc phần mềm và phụ thuộc nền tảng. Sự phụ thuộc phần mềm biểu thị sự liên kết giữa hai thành phần phần mềm. Sự phụ thuộc vào nền tảng biểu thị khả năng triển khai của một cặp thành phần phần mềm hoặc một cặp thành phần phần mềm và nền tảng đám mây. Chúng tôi xác định hai yếu tố để tạo nên sự phụ thuộc: nhu cầu và năng lực đáp ứng. Chúng tôi định nghĩa nhu cầu (reqs), năng lực đáp ứng (caps) và điều kiện kết hợp các thành phần như sau: • Nhu cầu: biểu thị sự phụ thuộc của một thành phần vào một thành phần khác. Nó đặt ra các điều kiện cần thiết để thành phần thực hiện chức năng và thuộc tính hoạt động. Các giao diện và thuộc tính của một thành phần được đóng gói trong đặc tả kỹ thuật của đặc tả nhu cầu. Chúng tôi cụ thể hai loại nhu cầu: nhu cầu phần mềm và nhu cầu nền tảng. Nhu cầu phần mềm (sreq) là một ràng buộc về chức năng và thuộc tính hoạt động của một thành phần khác. Nhu cầu nền tảng (preg) là một ràng buộc về môi trường và công nghệ của một thành phần khác. • Năng lực đáp ứng: biểu thị khả năng hiện có có thể đáp ứng nhu cầu từ bên ngoài. Chức năng và thuộc tính hoạt động của nó được thực hiện khi nó thỏa mãn điều kiện từ một thành phần bên ngoài 10
khác. Các giao diện và thuộc tính được phản hồi của một thành phần được đóng gói trong đặc tả năng lực đáp ứng. Chúng tôi chỉ định hai loại năng lực đáp ứng: năng lực đáp ứng phần mềm và năng lực đáp ứng nền tảng. Khả năng phần mềm (scap) cung cấp các chức năng và thuộc tính hoạt động của một thành phần. Năng lực đáp ứng nền tảng (pcap) cung cấp môi trường và công nghệ của một thành phần Trong cách tiếp cận của chúng tôi, chúng tôi áp dụng thành phần. • Điều kiện kết hợp: chúng tôi xác định sự phụ thuộc giữa hai thành phần là hợp lệ nếu nhu cầu của một thành phần phù này hợp với năng lực đáp ứng của thành phần kia. 4.3.2. Định nghĩa mô hình ứng dụng đa đám mây kết hợp Mục tiêu tiên quyết của chúng tôi là phát triển một mô hình trừu tượng của của mô hình ứng dụng đa đám mây kết hợp (Hình 4.1), trong đó chúng tôi bỏ qua các chi tiết triển khai của các thành phần mà tập trung vào mối quan hệ giữa các thành phần bên trong một thành phần phần mềm và mối quan hệ giữa một thành phần với các nền tảng cơ bản của nó. 4.3.2.1. Mô hình phần mềm đám mây nhiều thành phần Thành phần cơ sở components * is-a is-a is-a top 1 Thành phần giản đơn Thành phần ngăn xếp Thành phần phần mềm base Hình 4.3. Mô tả cấu trúc của phần mềm đám mây đa thành phần. Chúng tôi định nghĩa mô hình phầm mềm đám mây đa thành phần là một cấu trúc lồng nhau trong đó mỗi thành phần có thể là một thành 11
phần của các thành phần khác (Hình 4.3). Một số trong số chúng lại có thể là thành phần của các thành phần nhỏ hơn khác. Cách tiếp cận này giúp tăng mức độ tái sử dụng vì việc triển khai một thành phần phức tạp có thể được sử dụng lại trong các tổ hợp phần mềm đám mây khác. 4.3.2.2. Mô hình thành phần cơ sở Thành phần cơ sở như miêu tả trong Hình 4.4, ba loại thành phần phần mềm được mô hình hóa dưới dạng các loại cấp độ của thành phần cơ sở. Định nghĩa hình thức này cho phép chúng tôi xem xét các thành phần thuộc các loại khác nhau một cách thống nhất như là các dạng đặc biệt của thành phần cơ sở, mỗi thành phần có thuộc tính riêng của nó. Chúng tôi sử dụng ký hiệu dấu chấm để tham chiếu đến thuộc tính của một thành phần. Một thành phần phải có ít nhất các thuộc tính sau: (1) mô tả các dịch vụ phần mềm được cung cấp bởi thành phần (năng lực đáp ứng phần mềm - scap), (2) thiết lập môi trường thực thi cung cấp cho các thành phần bên trên theo cách thức ngăn xếp (năng lực đáp ứng nền tảng - pcaps), (3) mô tả các dịch vụ phần mềm bổ sung cần thiết để chạy thành phần đúng cách (nhu cầu phần mềm - sreqs), (4) và các nhu cầu cần thiết đối với nền tảng bên dưới để lưu trữ thành phần phần mềm (nhu cầu nền tảng - preqs). Các đặc tả kỹ thuật của các thành phần, tức là, mô tả các thuộc tính của thành phần, được sử dụng để xác thực sự chính xác của thành phần tổ hợp và để kiểm tra tính tương thích giữa thành phần và các nền tảng bên dưới của nó. Các đặc tả kỹ thuật này được viết bởi các nhà phát triển và chúng không cần thiết phải đối chiếu việc triển khai thực tế của các thành phần. Thay vào đó, các nhà phát triển có thể chọn các nhu cầu và năng lực đáp ứng của một thành phần từ một tập hợp các thuật ngữ đã được xác định trước. Lưu ý rằng một thành phần có thể được lưu trữ trên nhiều nền tảng đám mây từ các nhà cung cấp đám mây khác nhau. Các nhu cầu đáp ứng nền tảng phải được cụ thể chi tiết cho từng nền tảng. Chúng tôi 12
gọi cấp độ của một thành phần là tổng số nền tảng thực thi để lưu trữ thành phần. Do đó, các nhu cầu nền tảng cho nền tảng i được định nghĩa là preqs [i]. pcaps scaps sreqs Thành phần cơ sở ... preqs[0] preqs[d-1] Hình 4.4 Mô tả thành phần cơ sở Để thuận tiện, chúng tôi dùng các công thức như dưới đây: preqs: là tập hợp các nhu cầu nền tảng. 𝑝𝑟𝑒𝑞𝑠 = ⋃ 𝑝𝑟𝑒𝑞𝑠[𝑖] 𝑖∈[0..𝑑−1] reqs: là tập hợp tất cả các nhu cầu của phần mềm và nền tảng. 𝑟𝑒𝑞𝑠 = 𝑝𝑟𝑒𝑞𝑠 ⋃ 𝑠𝑟𝑒𝑞𝑠 caps: là tập hợp tất cả năng lực đáp ứng của phần mềm và nền tảng. 𝑐𝑎𝑝𝑠 = 𝑝𝑐𝑎𝑝𝑠 ⋃ 𝑠𝑐𝑎𝑝𝑠 4.3.2.3. Mô hình thành phần giản đơn Thành phần giản đơn là hạt nhân của các thành phần trong mô hình ứng dụng đa đám mây kết hợp. Trong một định nghĩa đầy đủ, một thành phần đơn giản phải cụ thể mã và dữ liệu của nó cũng như các đặc tả nhu cầu và năng lực đáp ứng cần thiết. Một thành phần giản đơn được lưu trữ trên một nền tảng duy nhất, tức là, (cấp độ = 1). Nếu tập hợp các nhu cầu của một thành phần giản đơn trống (regs = ∅), thì thành phần đó có thể đại diện cho một phần mềm đám mây hoàn chỉnh. 13
Trong các trường hợp chung, một thành phần giản đơn có thể kết hợp với các thành phần khác để tạo thành một thành phần phức tạp hơn (tức là một ngăn xếp hoặc một tổ hợp). 4.3.2.4. Mô hình thành phần ngăn xếp Thành phần ngăn xếp phần mềm đám mây: hay gọi tắt là ngăn xếp (Hình 4.5), biểu thị một chuỗi các thành phần đơn giản được triển khai chồng lên nhau theo chiều dọc. Để đơn giản, chúng tôi định nghĩa một ngăn xếp theo cách lồng nhau. Mỗi ngăn xếp có hai phần tử: (1) phần tử trên cùng là một thành phần đơn giản nằm trên cùng của ngăn xếp, (2) và phần tử cơ sở là một thành phần đơn giản hoặc một ngăn xếp khác đại diện cho các thành phần còn lại trong chuỗi. Tương tự như thành phần giản đơn, ngăn xếp phần mềm chỉ có thể được triển khai trên một nền tảng duy nhất (cấp độ = 1). pcaps Thành phần giản đơn (xếp trên) sreqs chạy trên cơ sở scaps bên dưới Thành phần ngăn xếp (cơ sở) preqs Hình 4.5 Mô tả thành phần ngăn xếp. Bên cạnh ưu điểm về khả năng tái sử dụng, việc kết hợp nhiều thành phần vào một dạng ngăn xếp duy nhất sẽ giúp chúng tôi giảm chi phí triển khai và quản lý bằng cách kết hợp các hoạt động tương ứng từ các phần tử của ngăn xếp. Khi tạo một ngăn xếp, nhà phát triển phải chỉ định phần tử trên cùng và phần tử cơ sở. Nhà phát triển cũng phải chỉ định các nhu cầu và năng lực đáp ứng của ngăn xếp (tức là sreqs, preqs, scaps và pcaps), giống như những nhu cầu và năng lực 14
đáp ứng được đề cập trong thành phần cơ sở. Sự kết hợp đúng của một ngăn xếp S phải thỏa mãn các luật xác thực sau: 𝑆. 𝑡𝑜𝑝. 𝑝𝑟𝑒𝑞𝑠 ⊆ 𝑆. 𝑏𝑎𝑠𝑒. 𝑝𝑐𝑎𝑝𝑠 𝑆. 𝑝𝑐𝑎𝑝𝑠 ⊆ 𝑆. 𝑡𝑜𝑝. 𝑝𝑐𝑎𝑝𝑠 ⋃ 𝑆. 𝑏𝑎𝑠𝑒. 𝑝𝑐𝑎𝑝𝑠 𝑆. 𝑝𝑟𝑒𝑞𝑠 ⊇ 𝑆. 𝑏𝑎𝑠𝑒. 𝑝𝑟𝑒𝑞𝑠 𝑆. 𝑠𝑟𝑒𝑞𝑠 ⊇ 𝑆. 𝑡𝑜𝑝. 𝑠𝑟𝑒𝑞𝑠 ⋃ 𝑆. 𝑏𝑎𝑠𝑒. 𝑠𝑟𝑒𝑞𝑠 𝑆. 𝑠𝑐𝑎𝑝𝑠 ⊆ 𝑆. 𝑡𝑜𝑝. 𝑠𝑐𝑎𝑝𝑠 ⋃ 𝑆. 𝑏𝑎𝑠𝑒. 𝑠𝑐𝑎𝑝𝑠 4.3.2.5. Mô hình thành phần tổ hợp Thành phần tổ hợp phần mềm đám mây: hay viết tắt là tổ hợp, biểu thị một tập hợp các thành phần phần mềm được kết hợp trong một dạng thành phần duy nhất để làm mờ đi sự phức tạp của các sự phụ thuộc bên trong của chính nó. Thành phần phần mềm được coi là một đồ thị có hướng mà đỉnh của nó là một thành phần giản đơn hoặc một ngăn xếp. Một cạnh từ thành phần A đến thành phần B trong một tổ hợp biểu thị thành phần A sử dụng các dịch vụ do thành phần B cung cấp tại thời điểm thực thi. scaps Thành phần Kết nối Thành phần sreqs giản đơn giản đơn (first) (second) ... preqs[0] preqs[d-1] Hình 4.6. Mô tả thành phần tổ hợp Tương tự với ngăn xếp, chúng tôi áp dụng cấu trúc lồng nhau để định nghĩa các tổ hợp. Mỗi tổ hợp bao gồm một tập hợp các thành phần và một số trong số chúng có thể là các loại tổ hợp khác. Để đơn giản, chúng tôi xác định một tổ hợp có hai phần tử (Hình 4.6): phần tử thứ nhất và phần tử thứ hai. Sự phụ thuộc lẫn nhau của một thành phần được giới hạn trong sự phụ thuộc phần mềm của thành phần thứ nhất 15
vào thành phần thứ hai. Cấp độ của thành phần được tính bằng tổng cấp độ của cấp độ thành phần thứ nhất và cấp độ thành phần thứ hai. Khi tạo một tổ hợp, các nhà phát triển cần chỉ định các nhu cầu và khả năng đáp ứng ra bên ngoài của nó. Hiện tại, chúng tôi không cho phép các thành phần bên ngoài nằm trên một tổ hợp. Vì vậy, thuộc tính pcaps phải trống. Các luật xác thực sau đây nên được áp dụng để xác thực tính đúng đắn của tổ hợp C: 𝐶. 𝑠𝑐𝑎𝑝𝑠 ⊆ 𝐶. 𝑓𝑖𝑟𝑠𝑡. 𝑠𝑐𝑎𝑝𝑠 ⋃ 𝐶. 𝑠𝑒𝑐𝑜𝑛𝑑. 𝑠𝑐𝑎𝑝𝑠 𝐶. 𝑠𝑟𝑒𝑞𝑠 ⊇ 𝐶. 𝑠𝑒𝑐𝑜𝑛𝑑. 𝑠𝑟𝑒𝑞𝑠 ⋃(𝐶. 𝑓𝑖𝑟𝑠𝑡. 𝑠𝑟𝑒𝑞𝑠 \𝐶. 𝑠𝑒𝑐𝑜𝑛𝑑. 𝑠𝑐𝑎𝑝𝑠) 𝐶. 𝑝𝑟𝑒𝑞𝑠[𝑖] ⊇ 𝐶. 𝑓𝑖𝑟𝑠𝑡. 𝑝𝑟𝑒𝑞𝑠[𝑖] , ∀𝑖 ∈ [0 … (𝐶. 𝑓𝑖𝑟𝑠𝑡. 𝑑𝑒𝑔𝑟𝑒𝑒 − 1)] 𝐶. 𝑝𝑟𝑒𝑞𝑠[𝑖] ⊇ 𝐶. 𝑠𝑒𝑐𝑜𝑛𝑑. 𝑝𝑟𝑒𝑔𝑠[𝑖 − 𝑑1] , ∀𝑖 ∈ [𝑑1 … (𝑑1 + 𝑑2 − 1)], 𝑑1 = 𝐶. 𝑓𝑖𝑟𝑠𝑡. 𝑑𝑒𝑔𝑟𝑒𝑒, 𝑑2 = 𝐶. 𝑠𝑒𝑐𝑜𝑛𝑑. 𝑑𝑒𝑔𝑟𝑒𝑒 4.3.2.6 Mô hình thành phần nền tảng Thành phần nền tảng đám mây: hay viết tắt là nền tảng (Hình 4.7), được sử dụng để mô hình hóa dịch vụ nền tảng đám mây trong thị trường đám mây. Đặc tả kỹ thuật của một nền tảng P phải mô tả các năng lực của nó (pcaps) để phù hợp với các nhu cầu nền tảng của các thành phần phần mềm đám mây nhằm triển khai trên đó. Trên thực tế, đặc tả kỹ thuật của nền tảng được cung cấp bởi nhà cung cấp đám mây hoặc nhà môi giới dịch vụ như chợ đám mây. Trong trường hợp này, các nhà phát triển và nhà cung cấp đám mây nên đồng ý về cùng một tập hợp các điều khoản (terms) được xác định trước về các nhu cầu và năng lực của nền tảng thực thi. Caps Thành phần nền tảng Hình 4.7. Mô tả thành phần nền tảng. 16
Một tổ hợp phần mềm đám mây có thể nhu cầu nhiều hơn một nền tảng. Chúng tôi xác định nhóm nền tảng là tập hợp các nền tảng đám mây được sắp xếp theo thứ tự và nhóm nền tảng tương thích là nhóm nền tảng đáp ứng các nhu cầu nền tảng của một thành phần. Các vị từ sau được sử dụng để kiểm tra thuộc tính này: 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑎𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒𝑊𝑖𝑡ℎ𝑅𝑒𝑞𝑠(𝑃, 𝑝𝑟𝑒𝑞𝑠) 𝑖𝑓 𝑃. 𝑝𝑐𝑎𝑝𝑠 ⊇ 𝑝𝑟𝑒𝑞𝑠 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑎𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒𝑊𝑖𝑡ℎ(𝑃𝐺 = [𝑃0 , 𝑃 𝑑−1 ], 𝐶)𝑖𝑓𝑑 = 𝐶. 𝑑𝑒𝑔𝑟𝑒𝑒 𝑎𝑛𝑑 ∀𝑖 ∈ [0. . 𝑑 − 1]. 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑎𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒𝑊𝑖𝑡ℎ𝑅𝑒𝑞𝑠(𝑃𝑖 , 𝐶. 𝑝𝑟𝑒𝑞𝑠[𝑖]) Trong phần này, chúng tôi đã định nghĩa mô hình ứng dụng đa đám mây kết hợp về cơ bản. Ở các phần tiếp theo, chúng tôi xây dựng phương pháp đặc tả cho mô hình ứng dụng đa đám mây kết hợp. 4.4. Đặc tả ứng dụng đa đám mây kết hợp (CAM- D) Với mục tiêu chuẩn hóa đặc tả ứng dụng đa đám mây, chúng tôi dề xuất một phương pháp mô tả không chỉ có khả năng thể hiện các trạng thái vận hành và thuộc tính của nó trong các mẫu mô tả được tiêu chuẩn hóa mà còn đáp ứng các tính chất đa đám mây và của chợ ứng dụng đa đám mây O-Marketplace. Để đạt được mục tiêu này, công việc của chúng tôi tập trung vào việc phát triển các mẫu đặc tả cho CAM và các thành phần của nó. Đặc tả của ứng dụng CAM được xây dựng từ các đặc tả riêng lẻ dựa trên các luật kết hợp. Bởi vì CAM được định nghĩa là một cấu trúc lồng nhau, do đó, phương pháp đặc tả phải thể hiện tính năng đặc biệt này. Các mẫu đặc tả đề xuất được đăng tải theo đường dẫn: https://github.com/longlovehl/CAM-D/ 4.5. Thực nghiệm mô hình ứng dụng đa đám mây kết hợp Để chứng minh tính khả thi mô hình ứng dụng đa đám mây kết hợp, chúng tôi chuyển đổi CAM-D sang đặc tả kỹ thuật TOSCA vì TOSCA 17