BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT  TIỂU LUẬN Điện toán đám mây trong thế giới điện thoại di động Bộ môn : Tính toán lưới Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS Nguyễn Phi Khứ Sinh viên : Trần Hoài Phong MSSV : CH1101027 TPHCM, tháng 07 năm 2013 MỤC LỤC 2 Lời mở đầu Điện toán đám mây ngày nay đã trở thành một xu hướng công nghệ vô cùng quan trọng và thu hút được rất nhiều sự chú ý, nhiều nhà khoa học kỳ vọng nó sẽ định hình lại xu hướng và thị trường trong lĩnh vực công nghệ thông tin trong vòng năm năm tới. Làm việc trên các nền tảng lớn thuộc sở hữu của các nhà cung cấp và được chia sẽ cho nhiều người sử dụng giúp cho điện toán đám mây ít chi phí hơn. Điện toán đám mây còn làm giảm chi phí phát triển ứng dụng và giúp cho quá trình phát triển có khả năng dễ mở rộng hơn. Tuy nhiên phương pháp này vẫn còn tương đối mới. Các phòng ban CNTT vẫn còn cảnh giác với nó vì họ không thể quản lý được nền tảng của điện toán đám mây. Ngoài ra công nghệ này còn tồn tại những khuyến điểm mà các nhà cung cấp cần phải giải quyết trước khi nó có thể trở nên phổ biến hơn như các rủi ro về độ tin cậy, bảo mật, chi phí cho băng thông mạng cần thiết để sử dụng. Với công nghệ này, người dùng trên nhiều loại thiết bị bao gồm máy tính, điện thoại thông minh, máy tính bảng, …. có thể truy cập các ứng dụng, bộ lưu trữ, xữ lý và thậm chí phát triển các ứng dụng thông qua internet bằng các dịch vụ được cung cấp thông qua các nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây. Các tài nguyên được lưu trữ trên các máy chủ của nhà cung cấp hơn là trên hệ thống của người dùng. Những người ủng hộ đã đưa ra rất nhiều lợi ích của điện toán đám mây như tiết kiệm chi phí, tính đáp ứng cao, và khả năng mở rộng dễ dàng. Điện toán đám mây đã tạo ra một làn sóng tiến hoá mới trong việc phát triển nhanh chóng của thế giới di động. Mặc dù đã có một số công trình nghiên cứu nỗi bật đã được tiến hành bởi các tổ chức cao cấp trong lĩnh vực di động thì mãng điện toán đám mây cho thế giới di động vẫn vô cùng rộng lớn chưa được khám phá hết. Trong bài tiểu luận này em xin giới thiệu các khái niệm về điện toán đám mây trong lĩnh vực điện thoại di động, hoạt động bên trong và các kiến thực thi có liên quan tới mô hình này. Cuối cùng em xin cám ơn thầy đã rất nhiệt tình hướng dẫn trong quá trình giảng dạy. Thầy đã cung cấp cho em nhiều kiến thức quý giá đặc biệt hổ trợ em rất nhiều kiến thức trong vấn đề mạng nói riêng cũng như linux nói chung qua đó đã cho em có nhiều thông tin hữu ích để có thể nghiên cứu sâu hơn về sau trong lĩnh vực này. 3 1. Thiết bị di động Các thiết bị di động hiện nay đang rất phổ biến và ngày càng tăng trưởng. Các thiết bị di động dựa trên các yếu tố phần mềm như hệ điều hành, các ứng dụng; phần cứng như thiết bị di động, các thành phần của chúng và thông tin liên lạc bao gồm mạng di động, các giao thức (ví dụ CSMA/CD)…. Thiết bị di động là sự tương tác của con người-máy tính mà trong đó máy tính được kì vọng sẽ thực hiện các tác vụ thông thường. Các tính năng của thiết bị di động là: - Khả năng di động: tính di động là khả năng quan trọng của thiết bị di động nó cho phép thực hiện các xử lý một cách di động cũng như việc liên lạc giữa các thiết bị khác nhau. - Tiêu tốn năng lượng ít: các thiết bị di động tiêu thụ năng lượng pin ít hơn so với các thiết bị khác do các hạn chế về tính di động của nó. - Khả năng giao tiếp: khả năng giao tiếp của các thiết bị di động được thiếp lập thông qua các kết nối không dây để truy cập dữ liệu và hồ sơ người dùng từ máy chủ hoặc liên lạc giữa các người dùng với nhau. - Các vấn đề về an ninh: an ninh trên thiết bị di động ngày càng được quan tâm (ví dụ an ninh về thông tin người dùng được lưu lại). Nhiều doanh nhân sử dụng các thiết bị di động để bảo mật thông tin của bản thân mình. 2. Điện toán đám mây Điện toán đám mây còn gọi là điện toán máy chủ ảo, là mô hình điện toán sử dụng các công nghệ máy tính và phát triển dựa vào mạng Internet. Thuật ngữ "đám mây" ở đây là lối nói ẩn dụ chỉ mạng Internet (dựa vào cách được bố trí của nó trong sơ đồ mạng máy tính) và như một liên tưởng về độ phức tạp của các cơ sở hạ tầng chứa trong nó. Ở mô hình điện toán này, mọi khả năng liên quan đến công nghệ thông tin đều được cung cấp dưới dạng các "dịch vụ", cho phép người sử dụng truy cập các dịch vụ công nghệ từ một nhà cung cấp nào đó "trong đám mây" mà không cần phải có các kiến thức, kinh nghiệm về công nghệ đó, cũng như không cần quan tâm đến các cơ sở hạ tầng phục vụ công nghệ đó. Theo tổ chức Xã hội máy tính IEEE "Nó là hình mẫu trong đó thông tin được lưu trữ 4 thường trực tại các máy chủ trên Internet và chỉ được được lưu trữ tạm thời ở các máy khách, bao gồm máy tính cá nhân, trung tâm giải trí, máy tính trong doanh nghiệp, các phương tiện máy tính cầm tay, ". Điện toán đám mây là khái niệm tổng thể bao gồm cả các khái niệm như phần mềm dịch vụ, Web 2.0 và các vấn đề khác xuất hiện gần đây, các xu hướng công nghệ nổi bật, trong đó đề tài chủ yếu của nó là vấn đề dựa vào Internet để đáp ứng những nhu cầu điện toán của người dùng. Ví dụ, dịch vụ Google AppEngine cung cấp những ứng dụng kinh doanh trực tuyến thông thường, có thể truy nhập từ một trình duyệt web, còn các phần mềm và dữ liệu đều được lưu trữ trên các máy chủ. Kiến trúc Đại bộ phận hạ tầng cơ sở của điện toán đám mây hiện nay là sự kết hợp của những dịch vụ đáng tin cậy được phân phối thông qua các trung tâm dữ liệu (data center) được xây dựng trên những máy chủ với những cấp độ khác nhau của các công nghệ ảo hóa. Những dịch vụ này có thể được truy cập từ bất kỳ đâu trên thế giới, trong đó Đám mây là một điểm truy cập duy nhất cho tất cả các máy tính có nhu cầu của khách hàng. Các dịch vụ thương mại cần đáp ứng yêu cầu chất lượng dịch vụ từ phía khách hàng và thông thường đều đưa ra các mức thỏa thuận dịch vụ (Service level agreement). Các tiêu chuẩn mở (Open standard) và phần mềm mã nguồn mở (open source software) cũng góp phần phát triển điện toán máy chủ ảo. Các đặc điểm Như vậy, trước đây để có thể triển khai một ứng dụng (ví dụ một trang Web), bạn phải đi mua/thuê một hay nhiều máy chủ (server), sau đó đặt máy chủ tại các trung tâm dữ liệu (data center) thì nay điện toán đám mây cho phép bạn giản lược quá trình mua/thuê đi. Bạn chỉ cần nêu ra yêu cầu của mình, hệ thống sẽ tự động gom nhặt các tài nguyên rỗi (free) để đáp ứng yêu cầu của bạn. Chính vì vậy, có thể kể đến một vài lợi ích cơ bản của điện toán đám mây như sau : - Sử dụng các tài nguyên tính toán động (Dynamic computing resources) : Các tài nguyên được cấp phát cho doanh nghiệp đúng như những gì doanh nghiệp muốn một cách tức thời. Thay vì việc doanh nghiệp phải tính toán xem có nên mở rộng hay không, phải đầu tư bao nhiêu máy chủ thì nay doanh nghiệp chỉ cần yêu cầu 5 “Hey, đám mây, chúng tôi cần thêm tài nguyên tương đương với 1 CPU 3.0 GHz, 128GB RAM…” và đám mây sẽ tự tìm kiếm tài nguyên rỗi để cung cấp cho bạn. - Giảm chi phí: Doanh nghiệp sẽ có khả năng cắt giảm chi phí để mua bán, cài đặt và bảo trì tài nguyên. Rõ ràng thay vì việc phải cử một chuyên gia đi mua máy chủ, cài đặt máy chủ, bảo trì máy chủ thì nay bạn chẳng cần phải làm gì ngoài việc xác định chính xác tài nguyên mình cần và yêu cầu. Quá tiện!. - Giảm độ phức tạp trong cơ cấu của doanh nghiệp: Doanh nghiệp sản xuất hàng hóa mà lại phải có cả một chuyên gia IT để vận hành, bảo trì máy chủ thì quá tốn kém. Nếu khoán ngoài được quá trình này thì doanh nghiệp sẽ chỉ tập trung vào việc sản xuất hàng hóa chuyên môn của mình và giảm bớt được độ phức tạp trong cơ cấu. - Tăng khả năng sử dụng tài nguyên tính toán: Một trong những câu hỏi đau đầu của việc đầu tư tài nguyên (ví dụ máy chủ) là bao lâu thì nó sẽ hết khấu hao, tôi đầu tư như thế có lãi hay không, có bị outdate về công nghệ hay không. Khi sử dụng tài nguyên trên đám mây thì bạn không còn phải quan tâm tới điều này nữa. 3. Điện toán đám mây cho thiết bị di động Điện toán đám mây cho thế giới di động là một khái niệm được chấp nhận rộng rãi nhằm mục đích sử dụng các kỹ thuật của điện toán đám mây cho lưu trữ và xữ lý dữ liệu trên các thiết bị di động nhờ đó làm giảm hạn chế của các thiết bị di động. Theo nghiên cứu của ABI, “Tới năm 2015, sẽ có hơn 240 triệu khách hàng doanh nghiệp sẽ tận dụng các dịch vụ điện toán đám mây thông qua thiết bị di động, đưa doanh thu của nó lên đến 5.2$ tỷ”. Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của điện toán đám mây cho thiết bị di động. Với điện toán đám mây các công ty có thể chia sẽ các ứng dụng và tài nguyên mà không cần phải bỏ ra một chi phí quá cao cho các tài nguyên phần cứng cũng như phần mềm. Ngoài ra môi trường điện toán đám mây cũng tạo ra thuận lợi cho người dùng vì nó không đòi hỏi một thiết bị chuyên dụng để chạy các ứng dụng này. Điều này làm giảm 6 chi phí cho người dùng và giúp họ có thể có được một lượng lớn các chức năng để nâng cao các tính năng cho điện thoại di động của họ. Đồng thời đối với các nhà phát triển cũng có được những lợi thế thực sự từ mô hình điện toán đám mây cho điện thoại di động. Lợi ích lớn nhất của điện toán đám mây cho các nhà phát triển là cho phép họ đưa sản phẩm của mình ra cho nhiều đối tượng hơn thông qua các thuê bao di động. Vì các ứng dụng điện toán đám mây truy cập thông qua mạng, do đó hệ điều hành trên di động của người dùng không có bất kỳ tác động nào bởi ứng dụng. Bên cạnh các lợi ích như trên, có một lượng lớn các vấn đề cần phải được giải quyết. Một số thách thức như là sự phụ thuộc vào việc phải kết nối mạng liên tục, việc chia sẽ dữ liệu, hợp tác và bảo mật. Một trong những thách thức then chốt của điện toán đám mây cho điện thoại di động là đòi hỏi một hệ thống mạng kết nối liên tục và phải cung cấp một truy cập có chất lượng cao và có khả năng giản nở. 4. Điện toán đám mây trên thiết bị di động làm việc như thế nào? 4.1. Kiến trúc cho các ứng dụng di động trong môi trường điện toán đám mây Chúng ta hãy xem xét qua một dự án mã nguồn mở về điện toán đám mây trên thiết bị di động gọi là openmobster. Kiến trúc của nó được đưa ra trong hình sau 7 Các ứng dụng trên thiết bị di động truy cập dữ liệu người dùng từ máy chủ điện toán đám mây thông qua mạng không dây. Máy chủ điện toán truy cập vào các dữ liệu ở hậu cảnh và các dịch vụ của điện toán đám mây ví dụ để đồng bộ client tới server và từ server về cliet với sự trợ giúp của các dịch vụ. 4.2. Các dịch vụ tiêu chuẩn cần có của điện toán đám mây cho thiết bị di động ở phía người dùng - Sync (đồng bộ): dịch vụ này đồng bộ tất cả các trạng thái thay đổi tới các thiết bị di động hoặc từ ứng dụng trở lại máy chủ của điện toán đám mây. - Push (đẩy): nó sẽ quản lý các cập nhật trạng thái được gửi đi như các thông báo từ máy chủ của điện toán đám mây. Nó giúp gia tăng trải nghiệm của người dùng mà không cần người dùng phải kiểm tra chủ động các thông tin mới. - OfflineApp (Ứng dụng ngoại tuyến): đây là dịch vụ cung cấp cho các nhà quản lý khả năng tạo ra các quá trình phối hợp giữa các dịch vụ thấp hơn như đồng bộ và đẩy. Nó giúp giải phóng người lập trình viên khỏi gánh nặng trong việc viết các mã để thực hiện các chức năng đồng bộ vì thông qua dịch vụ này đã quyết định việc quản lý và các thuật toán tốt nhất đối với trạng thái hiện tại. Ngay tại thời điểm các kênh dữ liệu cho bất kỳ ứng dụng trên các thiết bị di động được thiết lập, tất cả các đồng bọ và các thông báo đẩy sẽ được quản lý tự động bởi dịch vụ Offline App. - Network (mạng): để quản lý kênh truyền thông cần thiết để nhận các thông báo đẩy từ hệ thống máy chủ. Nó cung cấp khả năng thiết lập các kết nối thích hợp một cách tự động. Đây là dịch vụ ở tầng thấp và nó là lá chắn cho bất kỳ thiết lập kết nối nào ở tần này, các chi tiết về giao thức bảo mật được cung cấp bởi một khuôn mẫu có tổ chức cao. - Database (cơ sở dữ liệu): nó quản lý việc lưu trữ dữ liệu tại máy người dùng cho các ứng dụng trên thiết bị di động. Tuỳ thuộc vào nền tảng nó sẽ sử dụng các phương tiện lưu trữ tương ứng. Nó phải hỗ trợ lưu trữ cho các ứng dụng trên các 8 thiết bị di động khác nhau và phải đảm bảo việc truy cập đồng thời một cách an toàn. - InterApp Bus: dịch vụ này cung cấp việc liên lạc/ phối hợp ở cấp độ thấp giữa các ứng dụng được cài trên thiết bị. 4.3. Các dịch vụ tiêu chuẩn cần có của điện toán đám mây cho thiết bị di động ở phía máy chủ - Sync (đồng bộ): dịch vụ đồng bộ ở máy chủ đồng bộ các thay đổi trạng thái của ứng dụng ở phía thiết bị di động với các dịch vụ hậu cảnh (backend) nơi mà dữ liệu thực sự tồn tại. Ngoài ra nó còn cung cấp các tính năng để huy động các dữ liệu này - Push (đẩy): dịch vụ đẩy ở máy chủ sẽ giám sát các kênh dữ liệu (từ hậu cảnh) cho các cập nhật. Thời điểm các cập nhật được phát hiện, các thông báo tương ứng sẽ được gửi lại cho thiết bị di động. Nếu thiết bị ngoài vùng phủ sóng hoặc bị ngắt kết nối vì một số lý do, nó sẽ chờ trong hàng đợi và sẽ cung cấp việc đẩy này ngay thời điểm thiết bị kết nối mạng trở lại. - Secure Socket-Based Data Service (dịch vụ an toàn dữ liệu dựa trên socket): tuỳ thuộc vào nhu cầu an ninh của các ứng dụng, dịch vụ này ở phía máy chủ phải cung cấp máy chủ socket đơn giản hoặc máy chủ socket SSL hoặc cả hai. - Security (An ninh): các thành phần bảo mật sẽ cung cấp các dịch vụ xác thực và uỷ quyền để đảm bảo rằng các thiết bị di động sẽ kết nối với máy chủ điện toán đám mây để được cho phép truy cập vào hệ thống. Mỗi thiết bị trước hết phải 9 được đăng kí một cách bảo mật cho hệ thống trước khi nó được sử dụng. Sau khi thiết bị được đăng ký, dịch vụ sẽ đòi hỏi các thông tin cần thiết mà thiết bị cần phải kích hoạt. Một khi kích hoạt, tất cả các yêu cầu sẽ được xác thực và uỷ quyền. - Management Console (giao tiếp quản lý): mỗi đối tượng của máy chủ điện toán đám mây phải có một ứng dụng dòng lệnh như là management Console để cung cấp cho người dùng và các thiết bị để có thể bổ sung các chức năng. Trong tương lai thành phần này sẽ có thêm nhiều tính năng như xoá dữ liệu từ xa, khoá từ xa, theo dõi từ xa,… 5. Các thách thức và giải pháp có thể thực hiện được của điện toán đám mây cho thiết bị di động Các nhân tố sau đây là rất cần thiết để cung cấp một dịch vụ điện toán đám mây tốt: - Phân vùng các chức năng của ứng dụng trên điện toán đám mây và thiết bị di động. - Mạng có độ trễ thấp để phản hồi được nhanh 10 [...]... toán đám mây trên thiết bị di động Các ứng dụng điện toán đám mây trên thiết bị di động đưa sức mạnh máy tính và khả năng lưu trữ từ các thiết bị di động đi vào trong điện toán đám mây, mang lại các ứng dụng và khả năng tính toán không chỉ cho những người sử dụng thiết bị thông minh mà cho phạm vi rộng lớn của nhiều thuê bao di dộng Trong phần này, chúng ta sẽ liệt kê các lợi ích của điện toán đám mây. .. các thiết bị di động 19 - Điện toán đám mây cho thiết bị di động gia tăng mức độ bảo mật cho thiết bị di động bằng cách giám sát và bảo trì phần mềm một cách tập trung - Nó có thể trở thành một tùy chọn cho việc mua sắm với các người dùng của thiết bị di động vì các hoạt động của điện toán đám mây cho di động có thể đồng thời hoạt động như là nhà khai thác mạng, cung cấp dịch vụ thanh toán điện tử, cung... thuật mới có thể được cung cấp bởi điện toán đám mây cho thiết bị di động Đặc biệt, nhận biêt ngữ cảnh và vị trí cho phép cá nhân hóa dịch vụ là một trong những chức năng vô cùng hấp dẫn - Điện toán đám mây cho thiết bị di động có thể mở rộng kinh doanh điện tử trên điện toán đám mây trực tiếp từ nhà cung cấp đến người dùng 20 7 Kết luận Các khái niệm về điện toán đám mây cung cấp một cơ hội mới cho sự... liệt kê các lợi ích của điện toán đám mây trên thiết bị di động - Điện toán đám mây cho thiết bị di động sẽ giúp khắc phục các hạn chế của các thiết bị di động đặc biệt tốc độ xử lý và khả năng lưu trử - Nó còn giúp tiết kiệm pin bằng cách di chuyển việc thực thi các ứng dụng chuyên sâu trên điện toán đám mây - Điện toán đám mây cho thiết bị di động còn được xem như là giải pháp tiền năng cho một thị... dụng có thể co giản Khi thiết bị di động của người dùng cuối kết nối, chúng sẽ không quan tâm dịch vụ sẽ được cung cấp như thế nào Cái mà người dùng di động cần là một ứng dụng di dộng lưu trữ theo điện toán đám mây Tuy nhiên không như các ứng dụng được tải về máy người dùng, các ứng dụng điện toán đám mây có thể được thực thi trên thiết bị di động hoặc trên điện toán đám mây, và có thể thay đổi giữa chúng... để trao đổi dữ liệu nhanh chóng giữa thiết bị và điện toán đám mây - Quan sát sự thích nghi các điều kiện về mạng để tối ưu hoá mạng và chi phí cho thiết bị di động Sau đây là một số vấn đề có liên quan trong quá trình thực thi điện toán đám mây trên thiết bị di động 5.1 Không có tiêu chuẩn Mặc dù điện toán đám mây được xem như là có rất nhiều lợi thế trong đó bao gồm khả năng mở rộng vô hạn, tổng chi... nhất của điện toán đám mây cho di động là đảm bảo kết nối không dây đáp ứng các yêu cầu của điện toán đám mây trong đó lưu tâm đến khả năng mở rộng, tính sẵn sàng, hiệu quả chi phí và năng lượng Do đó việc quản lý truy cập là một trong những khía cạnh rất quan trọng của điện toán đám mây Một giải pháp khả thi là sử dụng ngữ cảnh và thông tin vị trí để tối ưu hoá truy cập của các thiết bị di động Ngày... manager một cách thường xuyên 5.2 Sơ đồ truy cập Điện toán đám mây cho thiết bị di động sẽ được triển khai trong một kịch bản truy cập không đồng nhất với một loạt các công nghệ truy cập vô tuyến khác nhau như GPRS, 14 LTE, WLAN Cho dù là công nghệ nào đi nữa, điện toán đám mây cho thiết bị di động yêu cầu kết nối không dây với các tính năng sau - Điện toán đám mây (MMC) đòi hỏi kết nối luôn luôn bật để... hoạt động trên nền tảng đám mây  Node manager quản lý từng node trên điện toán đám mây và liên lạc trực tiếp với cloud manager và application manager Các ứng dụng co giản sẽ không bị hạn chế bởi thiết bị di động Nếu cần nhiều tính toán (hoặc dung lượng) thì chúng có thể lấy được từ điện toán đám mây Việc tương tác giữa các chức năng sẽ gia tăng sự linh hoạt cho các thiết bị 6 Các lợi ích của điện toán. .. mới cho sự phát triển của các ứng dụng thiết bị di động kể từ khi nó cho phép các thiết bị di động chỉ cần duy trì một lớp đơn giản của ứng dụng và di chuyển hết mọi xử lý tính toán cho môi trường ảo Một ứng dụng điện toán đám mây cần kết nối liên tục đây chính là điểm yếu của điện toán đám mây Tuy nhiên khi mà khả năng truy cập mạng của thiết bị di động này một tốt hơn thì có khả năng giải pháp cho . cho điện thoại di động của họ. Đồng thời đối với các nhà phát triển cũng có được những lợi thế thực sự từ mô hình điện toán đám mây cho điện thoại di động. Lợi ích lớn nhất của điện toán đám mây. Khi sử dụng tài nguyên trên đám mây thì bạn không còn phải quan tâm tới điều này nữa. 3. Điện toán đám mây cho thiết bị di động Điện toán đám mây cho thế giới di động là một khái niệm được chấp. dịch vụ điện toán đám mây thông qua thiết bị di động, đưa doanh thu của nó lên đến 5.2$ tỷ”. Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của điện toán đám mây cho thiết bị di động. Với điện toán đám mây