Tổng quan Điện toán đám mây

Theo đó các tài nguyên điện toán khổng lồ: phần mềm, dịch vụ…được đặt trong các máy chủ ảo (đám mây - cloud) trên Internet thay vì trong máy tính của cơ quan, tổ chức, doanh nghiệp hay máy tính cá nhân để mọi người ở khắp hành tinh truy nhập và sử dụng khi cần. Trong khuôn khổ bài này viết dưới đây, cloud computing sẽ được giới thiệu một cách cơ bản phổ thông nhất.

1. Mở đầu

Để phục vụ mục đích hoạt động như: thu thập và lưu trữ dữ liệu cho công tác nghiên cứu phân tích, kinh doanh, cung cấp dịch vụ… nhiều cơ quan, tổ chức, công ty chủ động xây dựng cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin (CNTT) như đường truyền, các mạng nội bộ hoặc diện rộng (LAN, WAN), trung tâm dữ liệu (data center) cho riêng mình đã tạo nên một sự lãng phí xã hội rất lớn ví dụ như:

- Hiệu quả sử dụng tài nguyên tính toán, hệ thống lưu trữ, nguồn điện rất thấp.

-Chi phí lớn cho đào tạo nhân lực khai thác vận hành hệ thống, do điều kiện nhỏ lẻ nên không tạo ra được đội ngũ chuyên nghiệp.

Dư thừa cơ sở hạ tầng ở khắp mọi nơi trong xã hội, nơi nơi đều biết, ai ai cũng biết, nhưng điều hành để tăng hiệu quả sử dụng thì thật không dễ, theo ước tính của nhiều chuyên gia và các công ty tư vấn uy tín trên thế giới thì năng lực các hệ thống rời rạc chỉ được sử dụng không quá 40%- Thật là lãng phí kinh khủng.

Thuật ngữ "Cloud computing" (Điện toán đám mây) xuất hiện khoảng giữa năm 2007 nhằm khái quát hóa lại các hướng đi mới của cơ sở hạ tầng thông tin vốn đã và đang được sử dụng từ nhiều năm qua. Theo đó các tài nguyên điện toán khổng lồ: phần mềm, dịch vụ… được đặt trong các máy chủ ảo (đám mây - cloud) trên Internet thay vì trong máy tính chủ cơ quan, tổ chức, doanh nghiệp hay máy tính cá nhân để mọi người ở khắp hành tinh truy nhập và sử dụng khi cần.

Điện toán đám mây ra đời nhằm giải quyết các tồn tại nói trên: nó cung cấp dịch vụ đáp ứng yêu cầu của các công ty về tài nguyên tính toán và lưu trữ dữ liệu tối ưu, lượng dư thừa tài nguyên tính toán - lưu trữ của cơ quan tổ chức A có thể cung cấp cho công ty B đang có nhu cầu cho công ty A. Từ đó tiết kiệm đầu tư cho xã hội do hiệu quả sử dụng rất cao vì đã dùng hết nhưng dư thừa.

Ứng dụng công nghệ phần cứng, phần mềm tiên, phát triển trên môi trường mạng máy tính và Internet, "điện toán đám mây" thực sự trở thành đám mây bao phủ một vùng tài nguyên khổng lồ và đa dạng, phong phú luôn thỏa mãn mọi nhu cầu người dùng nhưng nếu nhìn từ bên ngoài sẽ không biết bên trong đám mây chứa đựng những gì.

Có thể coi mô hình "điện toán đám mây" là mô hình hạ tầng mạng máy tính với khả năng mở rộng hoặc thu hẹp linh hoạt đối với các ứng dụng tài nguyên điện toán, lưu trữ tập trung hoàn toàn theo nhu cầu. Người dùng không cần biết cài đặt, triển khai và ứng dụng phần mềm cũng như các kiến thức sâu về mạng máy tính, phần cứng, phần mềm … không cần tìm hiểu tại sao nhiều thứ đang được duy trì bên trong điện toán đám mây. Ngược lại với người dùng, các nhà cung cấp dịch vụ cloud com-putting phải có trình độ chuyên nghiệp rất cao mới có thể: phát triển giải pháp, cung cấp và quản trị các nguồn tài nguyên, lưu trữ tập trung ( Data Center ), dịch vụ nội dung số (Digital Content),…

2. Mô hình cloud computing

Hạ tầng cloud computing được tạo nên nhờ kết hợp các công nghệ networking tiên tiến cho phép thiết bị đầu cuối từ bất cứ đâu trên thế giới truy cập dịch vụ do các data center cung cấp một cách dễ dàng, nhanh chóng và tin cậy, cloud computing được thành 3 loại:

1) Public Cloud (đám mây công cộng) cung cấp các dịch vụ: email, VoIP, Chat, blog, facebook… (dữ liệu người dùng lưu trữ trong cloud do nhà cung cấp quản trị, khách hàng chia sẻ tài nguyên tính toán - lưu trữ và dịch vụ mà không cần biết cloud đó đang tồn tại ở đâu. Hãy xem Google, người dùng (user) đăng ký tài khoản và được cung cấp vùng lưu trữ cho: dữ liệu, video clip, hình ảnh, sổ địa chỉ… cùng với quyền sử dụng dịch vụ: lịch, chia sẻ dữ liệu, email, tìm kiếm trên internet… về cơ bản là miễn phí trên Google cloud. Amazon còn đơn giản hơn: user sau khi đăng ký dịch vụ public cloud "Ubutu One" ngay lập tức được cấp một vùng lưu trữ (dữ liệu, sổ điện thoại và tin nhắn) có dung lượng tới 2Gb.Về cơ bản Google và Amazon chỉ đáp ứng nhu cầu User cá nhân nhưng không thể áp dụng cho hoạt động của một cơ quan, tổ chức và doanh nghiệp.

2) Private Cloud - Enterprise cloud (đám mây riêng): cung cấp nhu cầu cho nội bộ một cơ quan, tổ chức hoặc doanh nghiệp. Những đám mây này tồn tại bên trong tường lửa của công ty và chúng được doanh nghiệp trực tiếp quản lý. Hiện đang tồn tại hai loại giải pháp cho mô hình private cloud: Đám mây riêng vô hình là mô hình dịch vụ cloud được cung cấp cho doanh nghiệp trực tiếp quản lý nhưng hoàn toàn không biết nó tồn tại và hoạt động tương tác như thế nào trong cloud của nhà cung cấp dịch vụ. Các cơ quan, tổ chức hay doanh nghiệp từ nay không cần mua bản quyền phần mềm nhân sự, tài chính, kinh doanh.. không cần trang bị máy chủ mạnh để lưu trữ dữ liệu, không cần mua phần mềm nữa, mà chỉ cần trả phí sử dụng dịch vụ cho nhà cung cấp mà thôi. Nhà cung cấp dịch vụ cloud cài đặt các phần mềm ứng dụng tại trung tâm điện toán mà điển hình là Google và Amazon như đã nói ở trên. Tuy vậy giải pháp trên có nhược điểm: kết nối không ổn định, không tích hợp được các ứng dụng mang tính đặc thù của các cơ quan, tổ chức, công ty như quản lý văn bản số hóa, chuyển giao văn bản số hóa. Ngoài ra không đảm bảo: chủ động, tính riêng tư, quyền sở hữu, bảo mật sẽ được bàn đến trong mục những hạn chế của cloud computing. Đám mây riêng hữu hình là một dạng mô hình dịch vụ đám mây cấp cho doanh nghiệp trực tiếp quản lý và sở hữu tại chỗ tương tác với Đám mây riêng khác và Đám mây công cộng khác. Giải pháp này khắc phục được những nhược điểm của giải pháp Đám mây riêng vô hình. Điển hình là giải pháp Đám mây iDragon sẽ được giải thích trong mục 5.

3) Hybrid Cloud - đám mây chung hợp: đó là sự chung hợp giữa public clous và private cloud đáp ứng yêu cầu ứng dụng lớn phải có sự tương tác giữa public cloud và private clo và khả năng quản trị thống nhất lúc cao điểm, sau đó trả lại sức chứa và sử dụng cho public cloud khi không cần dùng nữa.

Ngoài ra còn có mô hình Community Cloud - mô hình điện toán đám mây cộng đồng, thực chất là các Đám mây riêng có hạ tầng, cấu hình hoàn toàn giống nhau kết nối với nhau.

3. Cloud computing service (Dịch vụ điện toán đám mây)

Từ mô hình cloud computing, người ta đưa ra các loại dịch vụ chính sau đây:

1) Phần mềm hoạt động như dịch vụ (SaaS - Software as a Service)

Nói nôm na, với loại cloud computing service này, một phần mềm sẽ được phân phối qua trình duyệt tới hàng nghìn khách hàng, người dùng SaaS không cần trang bị máy chủ và mua bản quyền phần mềm, nhà cung cấp phải duy trì một ứng dụng chung cho nhiều user nên chi phí thấp hơn nhiều lần so với kiểu hosting truyền thống.

SaaS là tầng kiến trúc của cloud computing liên quan đến phân phối phần mềm thông qua môi trường Web rất quen thuộc với hầu hết user, vì thế có thể cung cấp cho hàng vạn khách hàng cùng một lúc mà điển hình là dịch vụ đám mây công cộng (public cloud service). Ngoài các ví dụ về Google Amazon, ở Việt Nam các doanh nghiệp như VNPT, Viettel, VTC, MISA…đang cung cấp dịch vụ SaaS cho khách hàng của họ.

2) Nền tảng như một dịch vụ (PaaS - Platform as a Service)

Đây thực chất là một biến thể của SaaS nhưng mô hình cloud computing này cho ta môi trường phát triển như một dịch vụ: user xây dựng ứng dụng chạy trên cơ sở hạ tầng của nhà cung cấp và phân phối tới người dùng qua máy chủ của nhà cung cấp đó. User không hoàn toàn được tự do vì bị ràng buộc về thiết kế và công nghệ, ví dụ điển hình về PaaS là Force.com của Salesforce.com, Google App Engine, Yahoo Pipes…

3) Cơ sở hạ tầng được cung cấp như dịch vụ (IaaS - Infrastructue as a Service):đây là tầng thấp nhất của cloud computing, nơi đây tập hợp các phần cứng máy chủ, hệ thống lưu trữ, các thiết bị mạng… và chúng được chia sẻ, cung cấp dưới dạng dịch vụ IaaS hỗ trợ các nền tảng ứng dụng khác nhau. Các dịch vụ IaaS hỗ trợ các nền tảng ứng dụng khác nhau, bất kể chúng được cung cấp như dịch vụ đám mây PaaS hay không. Hiện nay Vietnam Technology & Telecommunications (VNTT) đang cung cấp dịch vụ cho thuê hạ tầng máy chủ cho user.

4) Điện toán theo yêu cầu (Utility Computing)

Dịch vụ này đã xuất hiện từ lâu, ngày nay Amazon.com, sun, IBM và một số công ty cung cấp kho dữ lưu và máy chủ ảo theo nhu cầu cho khách hàng. Hiện nay phần lớn các doanh nghiệp coi utility computing như một giải pháp bổ sung, phục vụ những công việc không mang tính trọng tâm, thực chất về lâu dài nó sẽ thay thế một phần trung tâm cơ sở dữ liệu.

5) dịch vụ web (Web service)

Dịch vụ này lien quan mật thiết đến SaaS, web service cung cấp giao diện lập trình ứng dụng (API - Application Programming Interface), như API của Google Maps qua Internet để các chuyên gia phát triển phần mềm có thể khai thác tính năng.

6) Dịch vụ quản lý (MSP- Managed Service Provider)

MSP - đây có thể coi là dịch vụ cloud computing lâu đời nhất - là ứng dụng chủ yếu dành cho giới chuyên môn hơn là người dùng đầu cuối, chẳng hạn dịch vụ quét virus cho e-mail hay chương trình quản lý destop. Một số nhà cung cấp nổi tiếng là SecureWorks, IBM, Verizon và Everdream.

4. Trung tâm Điện toán

Trung tâm điện toán bao gồm Trung tâm lưu trữ dữ liệu và tài nguyên tính toán đóng vai trò quyết định, nếu thiếu nó tất cả những mô hình và dịch vụ điện toán đám mây nói trên chỉ còn là những cải tiến mô hình truyền thống. Do nắm vững tầm quan trọng và giá trị: tối ưu tài nguyên tính toán, lưu trữ, không gian, tiêu hao năng lượng.. của Trung tâm điện toán, người ta đã bỏ ra nguồn vốn lớn đầu tư cho nó.

Đầu tư lớn và thương mại hóa các trung tâm điện toán rất thành công là Amazon, từ 2006 Amazon cung cấp dịch vụ "Amazon Web Service" (AWS). Bất kỳ ai có thẻ tín dụng cũng có thể vào đây thuê một máy ảo trên hệ thống máy tính khổng lồ của Amazon để chạy ứng dụng. Các nhà điều hành AWS có thể nhanh chóng bổ sung máy chủ khi nhu cầu tăng hay giảm bớt khi nhu cầu giảm.

Google đang quản trị mạng lưới toàn cầu hàng chục trung tâm điện toán với gần 3 triệu máy tính, hàng ngày chúng ta tìm kiếm thông tin trên mạng Internet thông qua Google Search tức là đang dùng dịch vụ điện toán đám mây của Google.

Microsoft đang đầu tư khổng lồ để có thể bổ sung khoảng trên 30.000 máy chủ mỗi tháng.

Như vậy có thể tin tưởng rằng trong tương lai gần, các data center riêng của cơ quan, tổ chức công ty sẽ giảm dần và thu hẹp, người ta sẽ tập trung sử dụng các trung tâm điện toán của các nhà cung cấp dịch vụ cloud computing một cách có hiệu quả.