Home / Thiết Bị Điện Tử / 3 mô hình điện toán đám mây cloud computing phổ biến hiện nay

3 mô hình điện toán đám mây cloud computing phổ biến hiện nay

/

Tìm hiểu các mô hình điện toán đám mây gồm Infrastructure as a Service, Platform as a Service và Software as a Service.

mô hình điện toán đám mây

1. Các mô hình điện toán đám mây

Điện toán đám mây có 3 mô hình cung cấp dịch vụ, tùy theo các đối tượng khách hàng như sau:

1.1. Infrastructure as a Service – Dịch vụ hạ tầng

Mô hình dịch vụ đám mây Infrastructure as a Service cung cấp cho khách hàng tài nguyên xử lý, lưu trữ, mạng và các tài nguyên máy tính cơ bản khác. Từ đó, khách hàng có thể triển khai và chạy phần mềm tùy ý, bao gồm hệ điều hành và các ứng dụng. Khách hàng không quản lý hoặc kiểm soát các cơ sở hạ tầng điện toán đám mây nằm bên dưới, nhưng có kiểm soát hệ thống điều hành, lưu trữ và các ứng dụng được triển khai đồng thời kiểm soát có giới hạn của các thành phần mạng.

1.2. Platform as a Service – Dịch vụ nền tảng

Mô hình dịch vụ đám mây Platform as a Service cung cấp cho khách hàng khả năng triển khai trên hạ tầng điện toán đám mây các ứng dụng của họ bằng việc sử dụng các ngôn ngữ lập trình, các thư viện, dịch vụ, công cụ được hỗ trợ từ bên thứ ba. Người dùng không cần quản lý hoặc kiểm soát các cơ sở hạ tầng điện toán đám mây bên dưới như máy chủ ảo, mạng, hệ điều hành, lưu trữ, nhưng có thể cấu hình cho môi trường chạy ứng dụng của họ.

1.3. Software as a Service – Dịch vụ phần mềm

Mô hình dịch vụ đám mây Software as a Service cung cấp cho phép khách hàng sử dụng các dịch vụ phần mềm của nhà cung cấp ứng dụng được triển khai trên hạ tầng điện toán đám mây. Các ứng dụng có thể truy cập từ các thiết bị khác nhau thông qua giao diện “mỏng” (thin client interface), chẳng hạn như một trình duyệt web (ví dụ như email trên web), hoặc qua giao diện của chương trình. Khách hàng không quản lý hoặc kiểm soát cơ sở hạ tầng điện toán đám mây nằm bên dưới bao gồm mạng, máy chủ, hệ điều hành, lưu trữ,… với ngoại lệ có thể thiết lập cấu hình ứng dụng hạn chế người sử dụng cụ thể.

2. Kiến trúc đám mây hướng thị trường

2.1. Định giá tài nguyên đám mây

Một trong những bài toán quan trọng của điện toán đám mây là định giá cho tài nguyên trên đám mây để cho thuê. Có một số cách định giá cơ bản như sau:

Định giá cố định: Nhà cung cấp sẽ xác định rõ đặc tả về khả năng tính toán cố định (dung lượng bộ nhớ được cấp phát, loại CPU và tốc độ).

Định giá theo đơn vị sử dụng: được áp dụng phổ biến cho lượng dữ liệu truyền tải, dung lượng bộ nhớ được cấp phát và sử dụng,… Cách này uyển chuyển hơn cách trên.

Định giá theo thuê bao: ứng dụng phần lớn trong mô hình dịch vụ phần mềm (SaaS) người dùng sẽ tiên đoán trước định mức sử dụng ứng dụng cloud (cách tính này thường khó đạt được độ chính xác cao).

Với các cách định giá như trên, nhà cung cấp dịch vụ và người sử dụng cần có những thỏa thuận cụ thể về việc áp dụng cách định giá với tài nguyên. Điều này phải được nêu trong SLA (Service Level Agreement) trong đó xác định về yêu cầu chất lượng dịch vụ QoS (Quality of Service).

2.2. Kiến trúc Market-oriented cloud

Kiến trúc Market-Oriented Cloud
Kiến trúc Market-Oriented Cloud

Bao gồm bốn thành phần chủ yếu:

User/Broker (Người dùng/Nhà môi giới): Người dùng hay nhà phân phối sử dụng quyền ủy thác để gửi yêu cầu dịch vụ từ bất kỳ đâu trên thế giới tới trung tâm dữ liệu hay Cloud để được xử lý.

SLA Resource Allocator (Bộ phân phối tài nguyên SLA): đóng vai trò như một trung gian giữa các nhà cung cấp Cloud với người dùng/nhà môi giới bên ngoài.

VMs (các máy ảo virtual machine): Nhiều máy ảo có thể được mở và tắt tự động trên một máy vật lý để phù hợp với yêu cầu dịch vụ từ phía người dùng/nhà môi giới bên ngoài cũng như phù hợp với việc sử dụng hiệu quả tài nguyên từ phía nhà cung cấp cloud. Cơ chế cung cấp máy ảo, như đã phân tích, là một trong những công nghệ chủ chốt cho phép tham số hóa cấu hình máy chủ ảo để phù hợp với điều luật sử dụng được ký kết.

Physical Machines (các máy vật lý): Các máy vật lý chính là tài nguyên hạ tầng của nhà cung cấp cloud. Các máy tính vật lý này chạy firmware hypervisor để cấp phát và chạy các máy ảo theo yêu cầu.

2.3. Bộ phân phối tài nguyên SLA

Đi vào chi tiết, bộ phân phối tài nguyên SLA gồm các thành phần sau đây:

Service Request Examiner and Admission Control: Khi một yêu cầu dịch vụ được gửi lên lần đầu sẽ được phiên dịch thành các yêu cầu về chất lượng dịch vụ QoS trước khi xác định xem yêu cầu đó được chấp nhận hay từ chối. Điều này đảm bảo rằng không có tình trạng quá tải dịch vụ khi các yêu cầu dịch vụ không thể được đáp ứng đầy đủ vì giới hạn của tài nguyên hệ thống sẵn có. Dịch vụ này cần thông tin trạng thái cuối cùng về tình trạng sẵn sàng của tài nguyên (từ cơ chế VM Monitor) và khả năng xử lý tải (từ cơ chế Service Request Monitor) theo thứ tự để quyết định việc phân phối tài nguyên một cách hiệu quả. Sau đó dịch vụ này sẽ phân yên cầu cho các máy ảo VM và xác định đặc tả tài nguyên cho máy ảo được cấp phát.

Pricing: Cung cấp cơ chế quyết định cách các yêu cầu dịch vụ được tính phí sử dụng. Ví dụ như dịch vụ được tính phí sử dụng dựa theo thời gian thực thi các nhiệm vụ, tỷ lệ giá cả (cố định/thay đổi) hay tính sẵn sàng của tài nguyên (sẵn có/yêu cầu). Cơ chế định giá thích hợp có mục đích là nhằm cân bằng chi phí cho người sử dụng và nhà cung cấp dịch vụ cloud.

Accounting: Cung cấp cơ chế theo dõi lưu lượng tài nguyên được sử dụng để tính chi phí cho người dùng.

VM Monitor: Cung cấp cơ chế lưu vết, giám sát những máy ảo đang sử dụng và các thông tin về tài nguyên của chúng.

Dispatcher: Cung cấp cơ chế bắt đầu thực thi việc cấp phát máy ảo cho những yêu cầu dịch vụ đã được chấp nhận.

Service Request Monitor: Cung cấp cơ chế lưu vết tiến trình yêu cầu dịch vụ.

3. Các công cụ mô phỏng đám mây

Hiện nay, bên cạnh các hệ thống đám mây thương mại, các phần mềm cài đặt đám mây mã nguồn mở còn có một số công cụ có chức năng mô phỏng môi trường đám mây. Các công cụ này có ưu điểm là giúp người sử dụng, các nhà nghiên cứu công nghệ có thể thử nghiệm các sản phẩm công nghệ của mình trên “mây” mà không cần phải tự mình quản lý một đám mây thật. Tiêu biểu nhất trong các công cụ mô phỏng đám mây đó là CloudSim.

3.1. Kiến trúc CloudSim

Kiến trúc lớp của CloudSim
Kiến trúc lớp của CloudSim

Một cách tổng thể, CloudSim bao gồm bốn lớp:

SimJava: Mức thấp nhất trong kiến trúc bao gồm những công cụ mô phỏng sự kiện dùng để hiện thực những chức năng cốt lõi cần thiết cho việc mô phỏng ở lớp cao hơn như sắp xếp và xử lý sự kiện, khởi tạo các thành phần, quản lý mô phỏng đồng hồ.

GridSim: Bộ công cụ hỗ trợ các thành phần phần mềm cấp cao hơn để mô hình hóa nhiều nền tảng lưới, bao gồm cả hệ thống mạng và liên kết đồng bộ những thành phần cơ bản của lưới như tài nguyên, tập dữ liệu, dịch vụ giám sát và lưu vết, dịch vụ thông tin.

CloudSim: là phần hiện thực ở mức tiếp theo do việc mở rộng tự động các tính năng cơ bản được cung cấp bởi lớp GridSim. CloudSim cung cấp hỗ trợ cho việc mô hình và mô phỏng hóa môi trường nền tảng Cloud. Lớp CloudSim quản lý việc khởi tạo và thực thi các thực thể cốt lõi (máy ảo, thiết bị lưu trữ, ứng dụng) trong suốt quá trình mô phỏng. Lớp này có khả năng khởi tạo đồng thời và quản lý mở rộng trong suốt với những nền tảng Cloud bao gồm hàng nghìn thành phần hệ thống. Những vấn đề cơ bản như triển khai máy ảo VM dựa trên yêu cầu người dùng, quản lý quá trình thực thi ứng dụng và theo dõi tự động đều được quản lý bởi lớp này.

User-code: đây là lớp trên cùng của hệ thống mô phỏng cho phép cấu hình những chức năng liên quan đến các máy chủ (số lượng, đặc tả máy chủ ảo), liên quan đến ứng dụng (số lượng các tác vụ và yêu cầu đặc tả), các máy ảo VM, số lượng người dùng. Một người phát triển ứng dụng mô phỏng Cloud có thể tùy chọn và tham số cấu hình ứng dụng, ngữ cảnh thực nghiệm ở lớp này.

3.2. Mô hình mô phỏng Cloud

Kiến trúc dịch vụ nền tảng liên quan đến Cloud được mô hình hóa trong chương trình mô phỏng bởi thành phần Data center. Data center được tạo bởi các tập hợp các Host, có trách nhiệm quản lý các máy ảo VM trong chu kỳ sống của chúng.

Các Host là các nút trong Cloud: nó được tham số khả năng xử lý của bộ vi xử lý trung tâm CPU (biểu diễn qua đơn vị MIPS = million of instruction per second), bộ nhớ, khả năng lưu trữ và chính sách định thời để xử lý việc cấp phát lõi tính toán cho các máy ảo. Các thành phần máy Host của nền tảng mô phỏng hỗ trợ mô phỏng vi xử lý một nhân và đa nhân.

Việc phân phối máy ảo phục vụ cho ứng dụng cụ thể nào đó đến các thành phần Host là trách nhiệm của thành phần Virtual Machine Provisioner. Thành phần này cung cấp một tập các phương thức cho người sử dụng, với những chính sách điều phối tài nguyên hướng tới mục tiêu tối ưu hiệu quả sử dụng. Những chính sách mặc định hiện có sẵn rất giản đơn theo hướng ai đến trước sẽ được phục vụ trước.

Với mỗi thành phần Host, sự cấp phát các vi xử lý CPU tới các máy ảo được thực hiện theo chính sách điều phối cụ thể dựa theo số lượng yêu cầu và số lượng vi xử lý sẵn có. Do vậy, có thể có các chính sách như cấp phát CPU dành riêng cho máy ảo hay phân tán động giữa các máy ảo (chia sẻ theo thời gian).

3.3. Mô hình cấp phát máy ảo VM

Một trong những ý tưởng khiến Cloud computing khác biệt với Grid computing là việc triển khai tối đa công nghệ và các công cụ ảo hoá.

Để cho phép giả lập những chính sách khác nhau, CloudSim hỗ trợ việc cấp phát máy ảo VM ở hai mức: trước tiên tại mức Host và sau đó là mức máy ảo VM. Ở mức đầu tiên, có thể xác định rõ tổng năng lực xử lý của mỗi nhân trong Host sẽ được gán cho mỗi máy ảo. Tại mức tiếp theo, các máy ảo VM sẽ được phân rõ tổng năng lực xử lý cụ thể cho mỗi tác vụ được thực thi. Tại mỗi mức, CloudSim hiện thực chính sách cấp phát tài nguyên theo thời gian và không gian.

3.4. Mô hình chợ Cloud

Mô hình chợ Cloud đóng vai trò như người môi giới giữa nhà cung cấp dịch vụ Cloud và khách hàng là điểm nhấn của Cloud computing. Hơn thế nữa, những dịch vụ này cần cơ chế để xác định chi phí dịch vụ và các chính sách về giá.

Mô hinh chính sách, chi phí và giá cả là một ý tưởng được xem xét khi thiết kế chương trình mô phỏng Cloud, bốn thuộc tính được xem xét đến là:

– Chi phí mỗi bộ xử lý.

– Chi phí mỗi đơn vị bộ nhớ.

– Chi phí mỗi đơn vị lưu trữ.

– Chi phí mỗi đơn vị băng thông sử dụng.

Chi phí mỗi đơn vị bộ nhớ và lưu trữ được kèm theo trong quá trình khởi tạo máy ảo. Chi phí mỗi đơn vị băng thông sử dụng có trong quá trình truyền dữ liệu. Bên cạnh đó, các chi phí sử dụng bộ nhớ, lưu trữ và các chi phí liên quan có mối liên hệ với việc sử dụng tài nguyên tính toán. Do vậy, nếu máy ảo VM được tạo mà không có tác vụ nào thực thi trên chúng, thì chỉ có chi phí về bộ nhớ và lưu trữ. Những vấn đề này có thể được thay đổi bởi người dùng.

This div height required for enabling the sticky sidebar
error: Content is protected !!
Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views :