Điện toán đám mây
Nhiều tác giả

Chia sẽ ebook : http://downloadsachmienphi.com/
Tham gia cộng đồng chia sẽ sách :
Fanpage : https://www.facebook.com/downloadsachfree
Cộng đồng Google : http://bit.ly/downloadsach

Table of Contents
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU
Chương mở đầu TỔNG QUAN ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY
A. LỊCH SỬ RA ĐỜI CỦA ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY
B. KHÁI NIỆM VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY
C. CÁC ĐẶC TÍNH CỦA ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY
D. SƠ LƯỢC CÁC CÔNG NGHỆ ỨNG DỤNG TRONG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY
E. ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY
F. GIỚI THIỆU MỘT SỐ ĐÁM MÂY ĐƯỢC SỬ DỤNG/TRIỂN KHAI PHỔ BIẾN HIỆN NAY
G. NỘI DUNG CƠ BẢN CỦA GIÁO TRÌNH
Chương 1 NỀN TẢNG VÀ PHÂN LOẠI
1.1. TRUNG TÂM DỮ LIỆU LỚN
1.2. CÔNG NGHỆ ẢO HÓA
1.3. PHÂN LOẠI CÁC MÔ HÌNH ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY
1.4. KIẾN TRÚC ĐÁM MÂY HƯỚNG THỊ TRƯỜNG
1.5. CÁC CÔNG CỤ MÔ PHỎNG ĐÁM MÂY
1.6. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
Chương 2 LƯU TRỮ VÀ XỬ LÝ DỮ LIỆU
2.1. Ô THỐNG LƯU TRỮ PHÂN TÁN VÀ ĐỒNG NHẤT BỘ NHỚ NFS, AFS
2.2. HỆ THỐNG LƯU TRỮ HDFS, GFS
2.3. CƠ SỞ DỮ LIỆU NOSQL
2.4. ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY VÀ DỮ LIỆU LỚN
2.5. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
Chương 3 AN TOÀN VÀ BẢO MẬT
3.1. CÁC VẤN ĐỀ VỀ AN TOÀN VÀ BẢO MẬT TRONG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY
3.2. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐẢM BẢO AN TOÀN CHO DỊCH VỤ ĐÁM MÂY
3.3. THẾT KẾ KIẾN TRÚC HỆ THỐNG ĐÁM MÂY NHẰM ĐẢM BẢO AN TOÀN BẢO MẬT

3.4. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
Chương 4 SỬ DỤNG DỊCH VỤ
4.1. SỬ DỤNG DỊCH VỤ PHẦN MỀM
4.2. SỬ DỤNG DỊCH VỤ NỀN TẢNG
4.3. SỬ DỤNG DỊCH VỤ HẠ TẦNG IAAS
4.4. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
Chương 5 GIÁM SÁT, TRÁNH LỖI VÀ ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG
5.1. CÁC HỆ THỐNG, DỊCH VỤ GIÁM SÁT
5.2. GIÁM SÁT DỊCH VỤ
5.3. ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ
5.4. KIỂM SOÁT LỖI DỊCH VỤ VÀ ĐỘ TIN CẬY
5.5. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
Chương 6 CÁC CHỦ ĐỀ NÂNG CAO
6.1. TÍNH TƯƠNG KẾT CỦA CÁC ĐÁM MÂY VÀ DỊCH VỤ ĐÁM MÂY
6.2. CÁC TIÊU CHUẨN CỦA ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY
6.3. LIÊN BANG ĐÁM MÂY
6.4. MÔ HÌNH MÔI GIỚI DỊCH VỤ ĐÁM MÂY
6.5. CÁC ỨNG DỤNG HỖ TRỢ CHO ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY
6.6. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
TÀI LIỆU THAM KHẢO
MỤC TỪ
End

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU
CHƯƠNG MỞ ĐẦU. TỔNG QUAN ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY
CHƯƠNG 1. NỀN TẢNG VÀ PHÂN LOẠI
CHƯƠNG 2. LƯU TRỮ VÀ XỬ LÝ DỮ LIỆU
CHƯƠNG 3. AN TOÀN VÀ BẢO MẬT
CHƯƠNG 4. SỬ DỤNG DỊCH VỤ
CHƯƠNG 5. GIÁM SÁT, TRÁNH LỖI VÀ ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG
CHƯƠNG 6. CÁC CHỦ ĐỀ NÂNG CAO
TÀI LIỆU THAM KHẢO
MỤC TỪ

LỜI MỞ ĐẦU
Với sự phát triển bùng nổ hiện nay của công nghệ thông tin và ứng dụng trong đời sống,
điện toán đám mây trở nên có tầm quan trọng thời sự. Giáo trình Điện toán đám mây được
biên soạn cho đối tượng là học viên cao học các chuyên ngành Công nghệ thông tin. Sinh viên
năm cuối của các trường đại học kỹ thuật cũng có thể sử dụng giáo trình như một tài liệu tham
khảo để phát triển các ứng dụng cho nghiên cứu, cho đồ án tốt nghiệp.
Các tác giả hy vọng thông qua giáo trình sẽ cung cấp cho người đọc một tiếp cận tổng thể
tới các khái niệm cơ bản về điện toán đám mây, các vấn đề về lưu trữ và xử lý dữ liệu, các vấn
đề về an toàn và bảo mật, các dịch vụ, kiến trúc dịch vụ, hệ giám sát, một số chủ đề nâng cao
gợi mở các vấn đề nghiên cứu hiện nay trong lĩnh vực điện toán đám mây.
Giáo trình là kết quả tổng hợp các nội dung nghiên cứu trong khuôn khổ đề tài tiến sỹ của
các tác giả khi học tập tại nước ngoài, một số kết quả nghiên cứu khi triển khai đề tài khoa học
công nghệ cấp Nhà nước: “Nghiên cứu làm chủ công nghệ dịch vụ đám mây (tạo lập và cung
cấp dịch vụ, cung cấp nội dung số, quản lý truy cập)” mã số KC.01.01/11–15 và các kiến thức,
kinh nghiệm qua nhiều năm giảng dạy tại Đại học Bách Khoa Hà Nội. Một số nội dung đã được
giảng dạy thử nghiệm cho các khóa thạc sỹ 2012, 2013 của Viện Công nghệ Thông tin & Truyền
thông và sau đó đã được chỉnh sửa để phù hợp với sự thay đổi công nghệ.
Giáo trình được xuất bản lần đầu nên không tránh khỏi những khiếm khuyết nhất định.
Ngoài ra, do tính chất đặc thù phát triển nhanh chóng của lĩnh vực điện toán đám mây, nên nội
dung giáo trình chưa hoàn toàn cập nhật, cô đọng, thiếu các diễn giải chi tiết, nhiều vấn đề chỉ
nêu mà chưa minh họa. Chúng tôi mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp cụ thể của các bạn
độc giả để có thể sửa chữa, bổ sung và làm tốt hơn trong các lần xuất bản sau.
Tập thể tác giả xin bày tỏ sự cám ơn chân thành tới Bộ Khoa học và Công nghệ, Bộ Giáo dục
và Đào tạo, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo điều kiện để phát triển các nghiên cứu
chuyên sâu. Chúng tôi cũng đặc biệt cám ơn các bạn đồng nghiệp ở Viện Công nghệ Thông tin
& Truyền thông đã có những góp ý chân thành để giáo trình được hoàn thiện.
Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về tập thể tác giả theo địa chỉ sau:
PGS. TS. Huỳnh Quyết Thắng, TS. Nguyễn Hữu Đức
Phòng 504, nhà B1, Viện Công nghệ Thông tin & Truyền thông, Trường Đại học Bách Khoa
Hà Nội, số 1 Đại Cồ Việt, Hai Bà Trưng, Hà Nội.
Email: thang.huynhquyet@hust.edu.vn
duc.nguyenhuu@hust.edu.vn
tung.doantrung@hust.edu.vn
minh.nguyenbinh@hust.edu.vn
trung.tranviet@hust.edu.vn
Các tác giả

Chương mở đầu
TỔNG QUAN ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY
A. LỊCH SỬ RA ĐỜI CỦA ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY
Khái niệm điện toán đám mây ra đời từ những năm 1950 khi máy chủ tính toán quy mô lớn
(large-scale mainframe computers) được triển khai tại một số cơ sở giáo dục và tập đoàn lớn.
Tài nguyên tính toán của các hệ thống máy chủ được truy cập từ các máy khách cuối (thin
clients, terminal computers), từ đó khai sinh khái niệm “chia sẻ thời gian” (time-sharing) đặc
tả việc cho phép nhiều người sử dụng cùng chia sẻ đồng thời một tài nguyên tính toán chung.
Trong những năm 1960 – 1990, xuất hiện luồng tư tưởng coi máy tính hay tài nguyên công
nghệ thông tin có thể được tổ chức như hạ tầng dịch vụ công cộng (public utility). Điện toán
đám mây hiện tại cung cấp tài nguyên tính toán dưới dạng dịch vụ và tạo cảm giác cho người
dùng về một nguồn cung ứng là vô tận. Đặc tính này có thể so sánh tới các đặc tính của ngành
công nghiệp tiêu dùng dịch vụ công cộng như điện và nước. Khi sử dụng điện hay nước, người
dùng không cần quan tâm tới tài nguyên đến từ đâu, được xử lý, phân phối như thế nào, họ chỉ
việc sử dụng dịch vụ và trả tiền cho nhà cung cấp theo lượng tiêu dùng của mình.
Những năm 1990, các công ty viễn thông từ chỗ cung ứng kênh truyền dữ liệu điểm tới
điểm (point-to-point data circuits) riêng biệt đã bắt đầu cung ứng các dịch vụ mạng riêng ảo
với giá thấp. Thay đổi này tạo tiền đề để các công ty viễn thông sử dụng hạ tầng băng thông
mạng hiệu quả hơn. Điện toán đám mây mở rộng khái niệm chia sẻ băng thông mạng này qua
việc cho phép chia sẻ cả tài nguyên máy chủ vật lý bằng việc cung cấp các máy chủ ảo.
Amazon cung cấp nền tảng Amazon Web Services (AWS) vào năm 2006, đánh dấu việc
thương mại hóa điện toán đám mây. Từ đầu năm 2008, Eucalyptus được giới thiệu là nền tảng
điện toán đám mây mã nguồn mở đầu tiên, tương thích với API của AWS. Tính tới thời điểm
hiện tại, có rất nhiều các sản phẩm điện toán đám mây được đưa ra như Google App Engine,
Microsoft Azure, Nimbus,...

B. KHÁI NIỆM VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY
Điện toán đám mây (cloud computing) là một xu hướng công nghệ nổi bật trên thế giới
trong những năm gần đây và đã có những bước phát triển nhảy vọt cả về chất lượng, quy mô
cung cấp và loại hình dịch vụ, với một loạt các nhà cung cấp nổi tiếng như Google, Amazon,
Salesforce, Microsoft,...
Điện toán đám mây là mô hình điện toán mà mọi giải pháp liên quan đến công nghệ thông
tin đều được cung cấp dưới dạng các dịch vụ qua mạng Internet, giải phóng người sử dụng
khỏi việc phải đầu tư nhân lực, công nghệ và hạ tầng để triển khai hệ thống. Từ đó điện toán
đám mây giúp tối giản chi phí và thời gian triển khai, tạo điều kiện cho người sử dụng nền tảng
điện toán đám mây tập trung được tối đa nguồn lực vào công việc chuyên môn.
Lợi ích của điện toán đám mây mang lại không chỉ gói gọn trong phạm vi người sử dụng
nền tảng điện toán đám mây mà còn từ phía các nhà cung cấp dịch vụ điện toán. Theo những
đánh giá của nhóm IBM CloudBurst năm 2009, trên môi trường điện toán phân tán có đến 85%
tổng năng lực tính toán trong trạng thái nhàn rỗi, thiết bị lưu trữ tăng 54% mỗi năm, khoảng
70% chi phí được dành cho việc duy trì các hệ thống thông tin. Công nghiệp phần mềm mất đi
40 tỷ USD hằng năm vì việc phân phối sản phẩm không hiệu quả, khoảng 33% khách hàng

phàn nàn về các lỗi bảo mật do các công ty cung cấp dịch vụ. Những thống kê này đều chỉ đến
một điểm quan trọng: mô hình hệ thống thông tin hiện tại đã lỗi thời và kém hiệu quả, cần
phải chuyển sang một mô hình điện toán mới – đó là điện toán đám mây.
Theo định nghĩa của Viện Quốc gia Tiêu chuẩn và Công nghệ Mỹ (US NIST), điện toán đám
mây là mô hình cho phép truy cập trên mạng tới các tài nguyên được chia sẻ (ví dụ: hệ thống
mạng, máy chủ, thiết bị lưu trữ, ứng dụng và các dịch vụ) một cách thuận tiện và theo nhu cầu
sử dụng. Những tài nguyên này có thể được cung cấp một cách nhanh chóng hoặc thu hồi với
chi phí quản lý tối thiểu hoặc tương tác tối thiểu với nhà cung cấp dịch vụ.

C. CÁC ĐẶC TÍNH CỦA ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY
Định nghĩa của US NIST chứa đựng kiến trúc, an ninh và chiến lược triển khai của đám mây.
Năm đặc tính cốt lõi của điện toán đám mây được thể hiện rõ như sau:
– Tự phục vụ theo yêu cầu (on-demand self-service): Khách hàng với nhu cầu tức thời tại
những thời điểm thời gian xác định có thể sử dụng các tài nguyên tính toán (như thời gian
CPU, không gian lưu trữ mạng, sử dụng phần mềm,...) một cách tự động, không cần tương tác
với con người để cấp phát.
– Sự truy cập mạng rộng rãi (broad network access): Những tài nguyên tính toán này được
phân phối qua mạng Internet và được các ứng dụng client khác nhau sử dụng với những nền
tảng không đồng nhất (như máy tính, điện thoại di động, PDA).
– Tập trung tài nguyên: Những tài nguyên tính toán của nhà cung cấp dịch vụ đám mây
được tập trung với mục đích phục vụ đa khách hàng sử dụng mô hình ảo hóa với những tài
nguyên vật lý và tài nguyên ảo được cấp phát động theo yêu cầu. Động lực của việc xây dựng
một mô hình tập trung tài nguyên tính toán nằm trong hai yếu tố quan trọng: tính quy mô và
tính chuyên biệt. Kết quả của mô hình tập trung tài nguyên là những tài nguyên vật lý trở nên
trong suốt với người sử dụng. Ví dụ, người sử dụng không được biết vị trí lưu trữ cơ sở dữ liệu
của họ trong đám mây.
– Tính mềm dẻo: Đối với người sử dụng, các tài nguyên tính toán được cung cấp tức thời
hơn là liên tục, được cung cấp theo nhu cầu để mở rộng hoặc tiết giảm không hạn định tại bất
kỳ thời điểm nào.
– Khả năng đo lường: Mặc dù tài nguyên được tập trung và có thể chia sẻ cho nhiều người
sử dụng, hạ tầng của đám mây có thể dùng những cơ chế đo lường thích hợp để đo việc sử
dụng những tài nguyên đó cho từng cá nhân.

D. SƠ LƯỢC CÁC CÔNG NGHỆ ỨNG DỤNG TRONG
ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY
Công nghệ ảo hoá
Công nghệ ảo hóa (virtualization) là công nghệ quan trọng nhất ứng dụng trong điện toán
đám mây. Công nghệ ảo hóa là công nghệ cho phép tạo ra các thực thể ảo có tính năng tương
đương như các thực thể vật lý, ví dụ như thiết bị lưu trữ, bộ vi xử lý,… Ảo hóa phần cứng
(hardware virtualization) tham chiếu tới việc tạo ra các máy ảo (virtual machine) mà hoạt
động với hệ điều hành được cài đặt như một máy tính vật lý thực. Ví dụ, một máy ảo chạy hệ
điều hành Ubuntu có thể được tạo ra trên một máy tính thực cài hệ điều hành Windows.
Ảo hoà phần cứng cho phép chia nhỏ tài nguyên vật lý để tối ưu hóa hiệu năng sử dụng.

Điều này được thể hiện qua việc có thể khởi tạo nhiều máy ảo với năng lực tính toán và năng
lực lưu trữ bé hơn trên duy nhất một máy chủ vật lý. Máy chủ vật lý được gọi là host machine
còn máy ảo (virtual machine) được gọi là máy khách (guest machine). Khái niệm "host" và
"guest" được sử dụng để phân biệt phần mềm chạy trên máy tính vật lý hay phần mềm chạy
trên máy ảo. Phần mềm hay firmware tạo máy ảo được gọi là hypervisor hay virtual machine
manager.
Công nghệ tự động hóa giám sát điều phối tài nguyên (automation, dynamic dynamic
orchestration)
Công nghệ giám sát điều phối tài nguyên động là nền tảng để điện toán đám mây thực hiện
cam kết chất lượng cung cấp dịch vụ điện toán. Với công nghệ điều phối tài nguyên động, việc
lắp đặt thêm hay giảm bớt các tài nguyên máy chủ vật lý hoặc máy chủ lưu trữ dữ liệu được
thực hiện tự động để hệ thống điện toán luôn đáp ứng được giao kèo trong hợp đồng dịch vụ
đã ký với bên người sử dụng.
Công nghệ tính toán phân tán, hệ phân tán
Điện toán đám mây là một dạng hệ phân tán xuất phát từ yêu cầu cung ứng dịch vụ cho
lượng người sử dụng khổng lồ. Tài nguyên tính toán của điện toán đám mây là tổng thể kết
hợp của hạ tầng mạng và hàng nghìn máy chủ vật lý phân tán trên một hay nhiều trung tâm dữ
liệu số (data centers).
Công nghệ Web 2.0
Web 2.0 là nền tảng công nghệ phát triển các sản phẩm ứng dụng hướng dịch vụ trên nền
điện toán đám mây. Công nghệ Web 2.0 phát triển cho phép phát triển giao diện ứng dụng web
dễ dàng và nhanh chóng và trên nhiều thiết bị giao diện khác nhau. Web 2.0 phát triển làm xóa
đi khoảng cách về thiết kế giao diện giữa ứng dụng máy tính thông thường và ứng dụng trên
nền web, cho phép chuyển hóa ứng dụng qua dịch vụ trên nền điện toán đám mây mà không
ảnh hưởng đến thói quen người sử dụng.

E. ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY
Ưu điểm của điện toán đám mây
Triển khai nhanh chóng: So với phương pháp thông thường triển khai một ứng dụng trên
internet, người dùng phải thực hiện một loạt các công việc như mua sắm thiết bị (hoặc thuê
thiết bị từ bên thứ ba), cài đặt và cấu hình phần mềm, đưa các ứng dụng vào đám mây, việc sử
dụng điện toán đám mây giúp loại bỏ một số công việc đòi hỏi thời gian lớn, ví dụ người dùng
chỉ việc quan tâm phát triển triển khai các ứng dụng của mình lên “mây” (internet) khi sử
dụng các đám mây nền tảng. Bên cạnh đó, khả năng tăng hoặc giảm sự cung cấp tài nguyên
nhanh chóng theo nhu cầu tiêu dùng của ứng dụng tại các thời điểm khác nhau nhờ công nghệ
ảo hóa của điện toán đám mây cũng là một trong những đặc điểm vượt trội của công nghệ này,
thể hiện khả năng triển khai nhanh đáp ứng đòi hỏi tài nguyên tức thời của ứng dụng.
Giảm chi phí: Chi phí được giảm đáng kể do chi phí vốn đầu tư được chuyển sang chi phí
duy trì hoạt động. Điều này làm giảm những khó khăn khi người dùng cần tính toán xử lý các
tác vụ trong một lần duy nhất hoặc không thường xuyên do họ có thể đi thuê cơ sở hạ tầng
được cung cấp bởi bên thứ ba.
Đa phương tiện truy cập: 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 ba) và được truy cập thông qua Internet, do đó người dùng có thể kết nối từ bất

kỳ nơi nào.
Chia sẻ: Việc cho thuê và chia sẻ tài nguyên giữa các người dùng với nhau làm giảm chi phí
đầu tư hạ tầng tính toán giữa một phạm vi lớn người dùng. Sự chia sẻ này cũng cho phép tập
trung cơ sở hạ tầng để phục vụ các bài toán lớn với chi phí thấp hơn việc đầu tư hệ thống máy
chủ tính toán từ đầu.
Khả năng chịu tải nâng cao: Về lý thuyết, tài nguyên tính toán trên đám mây là vô hạn. Việc
thêm vào năng lực tính toán để chịu tải cao có thể được thực hiện chỉ bằng các thao tác kích
chuột hoặc đã được tự động hoá.
Độ tin cậy: Người sử dụng điện toán đám mây được ký hợp đồng sử dụng với điều khoản
chất lượng dịch vụ rất cao ghi sẵn trong hợp đồng. Chất lượng dịch vụ đám mây đơn giản được
đánh giá ổn định hơn hệ thống tự triển khai do nền tảng đám mây được thiết kế và bảo trì bởi
đội ngũ chuyên gia nhiều kinh nghiệm về hệ thống. Hơn nữa, việc luôn làm việc với hệ thống
lớn và gặp nhiều lỗi tương tự nhau nên quá trình khôi phục hệ thống sau thảm họa thông
thường là nhanh chóng.
Tính co giãn linh động: Tính co giãn thể hiện sự linh động trong việc cung cấp tài nguyên
tính toán theo nhu cầu thực tế của người dùng hoặc các ứng dụng dịch vụ. Theo đó tài nguyên
sẽ được đáp ứng một cách tự động sát với nhu cầu tại thời gian thực mà không cần người dùng
phải có kỹ năng cho quá trình điều khiển này.
Bảo mật: Tính bảo mật trong điện toán đám mây từ trước đến nay vẫn là câu hỏi lớn cho
người dùng tiềm năng. Tuy nhiên, hiện nay, khả năng bảo mật trong môi trường đám mây đã
được cải thiện đáng kể, nhờ vào một số lý do chính sau đây: do dữ liệu tập trung trong các đám
mây ngày càng lớn nên các nhà cung cấp luôn chú trọng nâng cao công nghệ và đặt ra những
rào cản để tăng tính an toàn cho dữ liệu. Bên cạnh đó, các nhà cung cấp đám mây có khả năng
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 các nhật ký truy cập, nhưng việc truy cập
vào chính bản thân các nhật ký truy cập này có thể cũng rất khó khăn do chính sách của nhà
cung cấp đám mây khi người dùng tự mình muốn xác minh rõ hệ thống của mình có an toàn
không. Mặc dù vậy, mối quan tâm lo ngại về việc mất quyền điều khiển dữ liệu nhạy cảm cũng
ngày càng tăng cao.
Nhược điểm của điện toán đám mây
Chi phí: Giảm chi phí đầu tư ban đầu là ưu điểm của điện toán đám mây. Tuy nhiên, nó cũng
là một vấn đề phải tranh cãi khi người sử dụng điện toán đám mây luôn phải duy trì trả phí sử
dụng dịch vụ. So với tự chủ đầu tư hạ tầng, người sử dụng điện toán đám mây không có tài sản
sau khấu hao chi phí đầu tư.
Các công cụ giám sát và quản lý: Công cụ giám sát và bảo trì chưa hoàn thiện và khả năng
giao tiếp với các đám mây là có giới hạn, mặc dù thông báo gần đây của BMC, CA, Novell cho
rằng các ứng dụng quản lý trung tâm dữ liệu đang được cải tiến để cung cấp kiểm soát tốt hơn
dữ liệu trong điện toán đám mây Amazon EC2 và các dịch vụ đám mây.
Chuẩn hóa đám mây: Chuẩn hóa giao tiếp và thiết kế đám mây chưa được thông qua. Mỗi
nền tảng cung cấp các giao diện quản lý và giao tiếp ứng dụng API khác nhau. Hiện nay, các tổ
chức như Distributed Management Task Force, Cloud Security Alliance và Open Cloud
Consortium đang phát triển các tiêu chuẩn về quản lý tương thích, di chuyển dữ liệu, an ninh
và các chức năng khác của điện toán đám mây.
Tính sẵn sàng: Tính sẵn sàng là ưu điểm của đám mây trong lý thuyết. Tuy nhiên, trên thực
tế với các đám mây hiện thời, tính sẵn sàng đôi khi không được đảm bảo và cũng là một trở

ngại hiện nay, khi chỉ có một số ít nhà cung cấp dịch vụ cam kết được về sự sẵn sàng và liên tục
của dịch vụ, về thời gian sửa chữa và phục hồi dữ liệu.
Vấn đề tuân thủ hợp đồng cũng trở nên phức tạp: Những nhà cung cấp dịch vụ điện toán
đám mây có thể chuyển dữ liệu tới quốc gia khác có giá điện rẻ hơn, nhưng luật lỏng lẻo hơn
mà người sử dụng dịch vụ điện toán không được thông tin. Điều này hoàn toàn có thể vì đám
mây là trong suốt với người dùng.
Tính riêng tư: Hầu hết các hợp đồng thể hiện giao kèo giữa nhà cung cấp và người dùng điện
toán đám mây hứa hẹn một viễn cảnh trong đó dữ liệu khách hàng luôn an toàn và riêng tư.
Tuy nhiên, tính riêng tư trong điện toán đám mây cũng là một vấn đề đáng quan tâm vì hạ tầng
an toàn thông tin cho đám mây hiện vẫn đang là một chủ đề nghiên cứu trong giới khoa học.
Cấp độ dịch vụ: Điện toán đám mây cung cấp dịch vụ theo yêu cầu, tuy nhiên trong thực tế,
các gói dịch vụ thường được định nghĩa trước và người sử dụng căn cứ vào nhu cầu và khả
năng để chọn dịch vụ sẵn có. Ví dụ, việc tự cấu hình chi tiết thông số các máy ảo hiện tại chưa
thực hiện được. Như vậy, khả năng để thích ứng yêu cầu cấp dịch vụ cho các nhu cầu cụ thể của
một doanh nghiệp là ít hơn so với các trung tâm dữ liệu xây dựng riêng với mục đích là để tiếp
tục mục tiêu nâng cao khả năng kinh doanh của công ty.
Khả năng tích hợp với hạ tầng thông tin sẵn có của tổ chức: Việc tích hợp điện toán đám
mây vào hạ tầng sẵn có của khách hàng chưa có mô hình và cách thức thực hiện cụ thể. Các mô
hình kết nối đám mây riêng và đám mây thương mại vẫn đang được nghiên cứu.

F. GIỚI THIỆU MỘT SỐ ĐÁM MÂY ĐƯỢC SỬ
DỤNG/TRIỂN KHAI PHỔ BIẾN HIỆN NAY
Microsoft Azure: Microsoft Azure là đám mây cung cấp hạ tầng và nền tảng điện toán xây
dựng bởi Microsoft và đưa vào khai thác từ 2010. Về mặt hạ tầng, Azure cung cấp các máy chủ
ảo có thể chạy hệ điều hành Windows hoặc Unix. Về mặt nền tảng điện toán, Azure hỗ trợ đa
ngôn ngữ lập trình cho phép triển khai trên Azure nhiều ứng dụng phát triển trên các công cụ
và framework khác nhau. Phổ biến là các ứng dụng viết trên nền .Net của Microsoft.
Amazon Web Service (AWS): AWS được đưa ra vào năm 2006 với khởi đầu là tập lợp các
dịch vụ tính toán như dịch vụ máy ảo EC2 và dịch vụ lưu trữ S3. AWS là nền tảng đám mây
thương mại đầu tiên và phổ biến nhất hiện nay. Nhiều khách hàng lớn sử dụng AWS có thể nói
đến như NASA, Pinterest, Netflix.
Nimbus: Nimbus là đám mây mã nguồn mở cung cấp hạ tầng máy chủ hướng theo dịch vụ
thông qua giao diện kết nối dựa trên chuẩn kết nối của AWS.
Google App Engine (GAE): GAE là nền tảng đám mây mà trên đó Google cung cấp hỗ trợ cho
cơ sở dữ liệu, các thư viện lập trình và các môi trường thực thi cho các ngôn ngữ lập trình phổ
biến. Các ứng dụng trên các ngôn ngữ hỗ trợ sau khi triển khai trên GAE sẽ chạy trên các máy
chủ ảo của Google.

G. NỘI DUNG CƠ BẢN CỦA GIÁO TRÌNH
Giáo trình giới thiệu tổng quan về công nghệ điện toán đám mây, cung cấp những kiến thức
cơ bản về điện toán đám mây bao gồm các công nghệ được áp dụng và thành phần thiết kế của
nó. Các chủ đề liên quan đến công nghệ nền tảng của điện toán đám mây bao gồm: các trung
tâm dữ liệu lớn, công nghệ ảo hóa, các giao thức quản lý và điều khiển các dịch vụ đám mây, cơ
sở dữ liệu và lưu trữ trong môi trường đám mây, bảo mật và an toàn khi sử dụng ứng dụng

đám mây, các phương pháp đảm bảo chất lượng dịch vụ, hợp đồng dịch vụ. Các chủ đề liên
quan đến việc triển khai và phát triển các dịch vụ đám mây bao gồm các kiến thức về dịch vụ
web, các môi trường lập trình trong đám mây, cấu trúc và thiết kế các dịch vụ đám mây.
Trong Chương mở đầu, giáo trình đề cập đến lịch sử ra đời của điện toán đám mây, từ đó
đưa ra khái niệm, định nghĩa về nền tảng đám mây. Chương mở đầu tập trung nêu rõ các đặc
tính và ưu nhược điểm của nền tảng.
Trong Chương 1, các dạng điện toán đám mây sẽ được phân tích trên cơ sở hiểu rõ trung
tâm dữ liệu lớn và công nghệ ảo hoá. Các mô hình mô phỏng môi trường đám mây cũng sẽ
được giới thiệu.
Chương 2 giới thiệu một trong những dịch vụ điện toán đám mây cốt lõi là dịch vụ lưu trữ
và xử lý dữ liệu. Chương 2 bắt đầu với tổng quan về các hệ quản lý tập tin phân tán, đi sâu vào
phân tích hệ thống tập tin HDFS và mô hình tính toán MapReduce. Các cơ sở dữ liệu không
quan hệ NoSQL cũng sẽ được đề cập đến.
Chương 3 phân tích khía cạnh bảo mật của điện toán đám mây. Chương gồm ba phần lớn:
các thách thức về bảo mật và an toàn dịch vụ đám mây, các phương pháp bảo đảm an toàn cho
dịch vụ đám mây và giải pháp thiết kế cấu trúc của đám mây an toàn.
Trong Chương 4, cách thức xây dựng dịch vụ trên nền tảng đám mây điển hình Azure sẽ
được giới thiệu cụ thể.
Chương 5 phân tích khía cạnh giám sát và đảm bảo chất lượng các dịch vụ đám mây.
Chương 6 đưa ra các chủ đề nâng cao như đám mây liên bang, mô hình môi giới dịch vụ,...

Chương 1
NỀN TẢNG VÀ PHÂN LOẠI

Trong chương này, chúng ta sẽ làm quen với các khái niệm khái quát chung của nền tảng và
phân loại điện toán đám mây. Người đọc sẽ được trang bị các kiến thức về khái niệm và mô
hình của Trung tâm dữ liệu, trên cơ sở đó tiếp thu các kiến thức về công nghệ ảo hóa. Một phần
nội dung của chương trình bày phân loại các mô hình điện toán đám mây và các kiến trúc, nền
tảng điện toán đám mây đang được cung cấp trên thị trường hiện nay. Một số công cụ và giải
pháp mô phỏng điện toán đám mây tại các trung tâm nghiên cứu cũng được giới thiệu để
người đọc có thể tiếp cận các công cụ này.

1.1. TRUNG TÂM DỮ LIỆU LỚN
Khái niệm Trung tâm dữ liệu
Về mặt kỹ thuật, trung tâm dữ liệu (TTDL) hay data center có nguồn gốc từ các phòng máy
tính lớn (main frames) thời sơ khai của ngành công nghiệp máy tính trong những năm 1960.
Tại thời kỳ này, các hệ thống máy tính đầu tiên được coi là những thành tựu lớn lao của công
nghệ tính toán tự động dựa trên kỹ thuật điện tử (electronic computing). Các hệ thống này là
những hệ thống có những yêu cầu cực kỳ phức tạp trong vận hành, bảo trì, và môi trường hoạt
động đặc biệt về nguồn điện, điều hòa không khí.
Với sự ra đời của mô hình tính toán “khách – chủ” trong những năm 1990, các máy chủ
(server) đã thay thế dần các máy tính lớn trong các phòng máy tính tại các trường đại học và
cơ sở nghiên cứu khoa học. Với sự giảm giá mạnh của phần cứng server, các thiết bị kết nối
mạng và sự chuẩn hóa các hệ thống cáp mạng, các hệ thống tính toán “client-server” đã dần
dần có chỗ đứng riêng trong môi trường của các tổ chức và doanh nghiệp để phục vụ công tác
quản lý và kinh doanh. Thuật ngữ TTDL dùng để chỉ các phòng máy tính được thiết kế riêng
bên trong tổ chức, doanh nghiệp với những yêu cầu đặc biệt về nguồn điện, điều hòa không
khí, cấu trúc liên kết thiết bị và mạng,… bắt đầu đạt được sự công nhận phổ biến trong khoảng
thời gian này.
TTDL là giải pháp hoàn chỉnh về một trung tâm điều phối hoạt động, trung tâm lưu trữ, nó
có thể cung cấp các ứng dụng cho một tổ chức doanh nghiệp hay phục vụ cho hàng ngàn người
cần truy cập, trao đổi thông tin. Mọi hoạt động của TTDL đều có ảnh hưởng rất lớn đến việc
kinh doanh, tài chính, cũng như sự sống còn của một doanh nghiệp như các ngân hàng, công ty
tài chính, sàn chứng khoán, công ty bảo hiểm,…
TTDL là một hệ thống máy tính cực kỳ quan trọng và rất dễ bị tổn hại, trong một TTDL chứa
một lượng máy chủ, thiết bị lưu trữ rất lớn. Để hoạt động tốt, TTDL cần phải có những hệ thống
phụ trợ như nguồn điện, hệ thống làm mát, báo cháy, an ninh bảo mật,..., cho dù kích cỡ như
thế nào thì các TTDL vẫn có chung những chức năng là xử lý và lưu trữ dữ liệu. TTDL có thể là
một phòng của một tầng lầu, hay một tầng của một toà nhà, hoặc được xây một toà nhà riêng.
Trung tâm dữ liệu đã trải qua nhiều bước phát triển về công nghệ và cấu trúc, cho đến nay
tiếp tục phát triển dựa trên điện toán đám mây là xu hướng mới nhất nhằm hiện đại hóa trung
tâm dữ liệu, tăng cường hiệu năng tính toán, nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng của thiết
bị, giảm chi phí đầu tư và vận hành hạ tầng cho khách hàng.
Các mô hình của Trung tâm dữ liệu

Hình 1.1. Mô hình Trung tâm dữ liệu cơ bản

Hình 1.2. Trung tâm dữ liệu có nhiều điểm kết nối đường vào

Hình 1.3. Mô hình trung tâm dữ liệu đơn giản

1.2. CÔNG NGHỆ ẢO HÓA
Khái niệm
Ảo hóa (Virtualization) là công nghệ tiên tiến nhất trong một loạt các cuộc cách mạng công
nghệ nhằm tăng mức độ ảo hóa hệ thống, cho phép tăng hiệu suất làm việc của máy tính lên
một cấp độ chưa từng có.
Ảo hóa hệ thống tức là tiến hành phân chia một máy chủ thành nhiều máy chủ ảo hoặc kết
hợp nhiều máy chủ vật lý thành một máy chủ logic, đối với người sử dụng họ nhận biết và sử
dụng các server ảo giống như một máy vật lý độc lập có đủ các tài nguyên cần thiết (bộ vi xử lý,
bộ nhớ, kết nối mạng,…), trong khi các server ảo không hề có những tài nguyên độc lập như
vậy, nó chỉ sử dụng tài nguyên được gán từ máy chủ vật lý. Ở đây, bản chất thứ nhất là các
server ảo sử dụng tài nguyên của máy chủ vật lý, bản chất thứ hai là các server ảo có thể hoạt
động như một server vật lý độc lập.
Lợi ích của ảo hóa
Thông thường việc đầu tư cho một trung tâm công nghệ thông tin rất tốn kém. Chi phí mua
các máy chủ cấu hình mạnh và các phần mềm bản quyền là rất đắt. Doanh nghiệp luôn luôn
muốn cắt giảm và hạn chế tối đa các chi phí không cần thiết trong khi vẫn đáp ứng được năng
suất và tính ổn định của hệ thống. Vậy nên việc ứng dụng ảo hóa trở thành nhu cầu cần thiết
của bất kỳ doanh nghiệp nào dù lớn hay nhỏ. Thay vì mua 10 máy chủ cho 10 ứng dụng thì chỉ
cần mua 1 hoặc 2 máy chủ có hỗ trợ ảo hóa cũng vẫn có thể chạy tốt 10 ứng dụng này. Điều này
cho thấy sự khác biệt giữa hệ thống ảo hóa và không ảo hóa. Bên cạnh đó, việc ứng dụng ảo
hóa còn đem lại những lợi ích sau:
– Quản lý đơn giản;
– Triển khai nhanh;
– Phục hồi và lưu trữ hệ thống nhanh;
– Cân bằng tải và phân phối tài nguyên linh hoạt;
– Tiết kiệm chi phí;
– Ảo hóa góp phần tăng cường tính liên tục, hạn chế ngắt quãng.
Kiến trúc ảo hóa
Xét về kiến trúc hệ thống, các kiến trúc ảo hóa hệ thống máy chủ có thể ở các dạng chính là:
Host–based, Hypervisor–based (còn gọi là bare mental hypervisor, được chia nhỏ làm hai loại
là Monothic hypervisor và Microkernel hypervisor), Hybrid. Ngoài ra, tùy theo sản phẩm ảo
hóa được triển khai (như VMWare, Microsoft HyperV, Citrix XEN Server) và mức độ ảo hóa cụ
thể sẽ khác nhau.
Kiến trúc ảo hóa Hosted–based
Còn gọi là hosted hypervisor, kiến trúc này sử dụng một lớp hypervisor chạy trên nền tảng
hệ điều hành, sử dụng các dịch vụ được hệ điều hành cung cấp để phân chia tài nguyên tới các
máy ảo. Nếu ta xem hypervisor là một phần mềm riêng biệt, thì các hệ điều hành khách của
máy ảo sẽ nằm trên lớp thứ ba so với phần cứng máy chủ.
Nhìn vào hình 1.4, ta có thể thấy mô hình này được chia làm bốn lớp hoạt động như sau:

– Nền tảng phần cứng;
– Hệ điều hành Host;
– Hệ thống virtual machine monitor (hypervisor);
– Các ứng dụng máy ảo: sử dụng tài nguyên do hypervisor quản lý.

Hình 1.4. Mô hình ảo hóa Hosted–based
Kiến trúc ảo hóa Hypervisor–based

Hình 1.5. Kiến trúc Hypervisor–based
Trong mô hình này, ta thấy lớp phần mềm hypervisor chạy trực tiếp trên nền tảng phần
cứng của máy chủ, không thông qua bất kỳ một hệ điều hành hay một nền tảng nào khác. Qua
đó, các hypervisor này có khả năng điều khiển, kiểm soát phần cứng của máy chủ. Đồng thời
nó cũng có khả năng quản lý các hệ điều hành chạy trên nó.
Một hệ thống ảo hóa máy chủ sử dụng nền tảng Bare – Mental hypervisor bao gồm ba lớp
chính:
– Nền tảng phần cứng: bao gồm các thiết bị nhập xuất, thiết bị lưu trữ (Hdd, Ram), bộ vi xử
lý CPU và các thiết bị khác (các thiết bị mạng, vi xử lý đồ họa, âm thanh…).
– Lớp nền tảng ảo hóa: Virtual Machine Monitor thực hiện việc liên lạc trực tiếp với nền
tảng phần cứng phía dưới, quản lý và phân phối tài nguyên cho các hệ điều hành khác nằm trên
nó.
– Các ứng dụng máy ảo: các máy ảo này sẽ lấy tài nguyên từ phần cứng, thông qua sự cấp
phát và quản lý của hypervisor.
Kiến trúc lai Hybrid

Hybird là một kiểu ảo hóa mới hơn và có nhiều ưu điểm. Trong đó lớp ảo hóa hypervisor
chạy song song với hệ điề...