Báo cáo Bài tập lớn - Đề tài: "Tìm hiểu về điện toán đám mây và các ứng dụng đa phương tiện" - Trường Đại học Hà Tĩnh - Năm 2015 - Nguyễn Đình Bắc

82 trang phuongnguyen 3000

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Báo cáo Bài tập lớn - Đề tài: "Tìm hiểu về điện toán đám mây và các ứng dụng đa phương tiện" - Trường Đại học Hà Tĩnh - Năm 2015 - Nguyễn Đình Bắc", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bao_cao_bai_tap_lon_de_tai_tim_hieu_ve_dien_toan_dam_may_va.docx

Nội dung text: Báo cáo Bài tập lớn - Đề tài: "Tìm hiểu về điện toán đám mây và các ứng dụng đa phương tiện" - Trường Đại học Hà Tĩnh - Năm 2015 - Nguyễn Đình Bắc

z  TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀ TĨNH KHOA KỸ THUẬT CÔNG – NGHỆ BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN Đề tài: Tìm hiểu về điện toán đám mây và các ứng dụng đa phương tiện Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Quốc Dũng. Sinh viên thực hiện : Nguyễn Đình Bắc. Lớp : K19 – CNTT. Khóa : 2014 – 2015 Hà Tĩnh, tháng 2, năm 2015
Mục lục Trang LỜI NÓI ĐẦU 4 CHƯƠNG I: ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 6 I. Tổng quan về điện toán đám mây 6 1. Đặt vấn đề 6 2. Định nghĩa 6 4. Mô hình tổng quan của điện toán đám mây 10 5. Các loại hình đám mây 10 6. Đặc điểm của điện toán đám mây 12 7. Các giải pháp 13 8. So sánh điện toán đám mây và điện toán truyền thống 15 II. Hiện thực hóa điện toán đám mây 16 1. Các dịch vụ của đám mây 17 2. Ảo hóa 19 3. Mô hình điện toán đám mây 22 4. Cách tính chi phí trong điện toán đám mây 25 III. Cấu trúc và cách hoạt động của “Điện toán đám mây” 26 IV. Xu hướng phát triển của điện toán đám mây 29 1. Dự báo xu hướng phát triển chung 29 2. Điện toán đám mây và xu hướng 29 2
CHƯƠNG II: ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY CHO CÁC DỊCH VỤ ĐA PHƯƠNG TIỆN 31 I. Khái niệm chung 31 1. Giới thiệu 31 2. Multimedia là gì? 31 3. Điện toán đám mây truyền đa phương tiện 32 II. Đám mây truyền thông-media cloud 34 1. Kiến trúc đám mây truyền thông đa phương tiện 34 2. Phân tán song song xử lý truyền thông đa phương tiện 36 3. QoS đám mây truyền thông 37 4. Truyền thông đám mây-cloud media 38 a, Ứng dụng (Applications) 38 b, Lưu trữ và chia sẻ (Storage and Sharing) 39 c, Tạo mới và chỉnh sửa (Authoring and Mashup) 40 d, Thích ứng và phân phối (Adaptation and Delivery) 42 e, Trình diễn (Media Rendering) 43 f, Thách thức lớn của điện toán đám mây truyền thông đa phương tiện 45 III. Tác động của điện toán đám mây đối với các dịch vụ đa phương tiện 46 1. Lý do để các công ty cung cấp dịch vụ đa phương tiện đột phá với công nghệ điện toán đám mây 47 2. Tích hợp vào quy trình làm việc 48 CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY CHO DỊCH VỤ IPTV 50 I. Khái niệm 50 3
1. Lịch sử phát triển của IPTV 50 2. Định nghĩa 51 II. Cấu trúc truyền thống cho dịch vụ IPTV 53 1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống IPTV 53 2. Mô hình kiến trúc hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV 54 III. Cấu trúc đám mây cho dịch vụ Video theo yêu cầu - VoDaaS 56 1. Tại sao lại sử dụng điện toán đám mây 56 2. Đề xuất kiến trúc dịch vụ IPTV trên điện toán đám mây 58 3. Mây hóa dịch vụ Video theo yêu cầu-VoDaaS 60 ĐÁNH GIÁ CÔNG VIỆC VÀ KẾT LUẬN 69 4
LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay công nghệ thông tin ngày càng phát triển, máy vi tính đã trở thành một phần tất yếu của cuộc sống. Chúng ta cần máy tính ở khắp mọi nơi, có thể là do công việc nghiên cứu hoặc trong bất cứ lĩnh vực nào. Khi sử dụng máy tính hằng ngày của chúng ta tăng lên thì nguồn tài nguyên máy tính của chúng ta cũng cần tăng lên. Vậy chúng ta đã giải quyết vấn đề này như thế nào? Đối với các công ty lớn như Google, Microsoft thì việc khai thác nguồn tài nguyên lớn như vậy cũng không phải là vấn đề lớn. Nhưng đối với các doanh nghiệp nhỏ hơn thì nguồn tài nguyên lớn như vậy tác động không nhỏ tới kinh doanh. Với những vấn đề lớn về cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin (CNTT) như máy hỏng, treo ổ cúng, lổi phần mềm.v.v Đây là một vấn đề đau đầu cho các chủ doanh nghiệp. Giải pháp nào có thể đáp ứng nhu cầu trên? Điện toán đám mây ra đời đã cung cấp một giải pháp cho tình trạng này. Điện toán đám mây là một kiểu tính toán mà ở đó các công việc CNTT được cung cấp như một dịch vụ trên Internet đến nhiều khách hàng bên ngoài và khách hàng được tính tiền theo sựu ủng hộc của họ. Nhiều nhà cung cấp điện toán đám mây đã xuất hiên và có một sự tang trưởng đáng kể trong công việc sữ dụng dịch vụ này. Google, Microsoft, Yahoo, IBM, và Amazon đã bắt dầu cung cấp dịch vụ điện toán đám mây. Trong đó Amazon là nhà tiên phong trong lĩnh vực này. Các công ty nhỏ như SmugMug, một trang web lưu trử hình ảnh trực tuyến, có sữ dụng dịch vụ điện toán đám mây để lưu trử tất cả dữ liệu và thực hiện một số dịch vụ của mình. Không nằm ngoài xu thế chung của ngành công nghệ thông tin thế giới, Việt Nam đang dần tiếp cận dịch vụ đám mây thông qua các dự án của một số doanh nghiệp nước ngoài như Microsoft, Intel, IBM Công nghệ này được coi là giải pháp cho những vấn đề mà nhiều công ty đang gặp phải như thiếu năng lực công nghệ thông tin, chi phí đầu tư hạn chế Hầu hết các nhà lãnh đạo công nghệ thông tin đều khá kỳ vọng khi nhận định về công nghệ này. Với những sự kì vọng to lớn như vậy đối với công nghệ điện toán đám mây. Việc nghiên cứu và triển khai các dịch vụ sao cho có hiệu quả về chi phí cũng như chất lượng và đem lại nhiều tiện ích cho người sử dụng đang là yêu cầu được đặt ra bức thiết đối với các nhà cung cấp dịch vụ. 5
Điện toán đám mây được sữ dụng trong các lĩnh vực khác nhau như web hosting, lập trình song song, dựng hình đồ họa, mô hình tài chính (IBM Clounds), các phương pháp duyệt và tìm kiếm trên web (web spider), phân tích gen (Amazon Clounds), Để tìm hiểu về điện toán đám mây em đã làm đề tài nghiên cứu này để tìm hiểu về sự ra đời, phát triển của điện toán đám mây. Cho mọi người có thể hiểu sâu hơn về công nghệ điện toán đám mây. Một xu hướng công nghệ đang được các nhà doanh nghiệp cũng như người “tiêu dùng” để ý. Đề tài nghiên cứu này được thực hiện bằng sự tìm hiểu của bản thân qua hệ thống thông tin trên mạng Internet, dựa trên những phần mềm em tìm hiểu về công nghệ điện toán đám mây. Mong rằng qua đề tài nghiên cứu về điện toán đám mây này sẽ giúp mọi người hiểu hơn về công nghệ điện toán đám mây. Trong quá trình làm đề tài này còn nhiều thiếu sót về nội dung và cách trình bày, mong các thầy cô cùng các bạn có thể đóng góp ý kiến để có thể hoàn thiện đề tài nghiên cứu này một cách hoàn chỉnh hơn. Em xin trân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Quốc Dũng đã hướng dẫn, giúp đỡ em trong quá trình học tập cũng như làm bài tập lớn môn học. 6
CHƯƠNG I: Điện Toán Đám Mây I. Tổng quan về điện toán đám mây 1. Đặt vấn đề Ngày nay, đối với các công ty, doanh nghiệp, việc quản lý tốt, hiệu quả dữ liệu của riêng công ty cũng như dữ liệu khách hàng, đối tác là một trong những bài toán được ưu tiên hàng đầu và đang không ngừng gây khó khăn cho họ. Để có thể quản lý được nguồn dữ liệu đó, ban đầu các doanh nghiệp phải đầu tư, tính toán rất nhiều loại chi phí như chi phí cho phần cứng, phần mềm, mạng, chi phí cho quản trị viên, chi phí bảo trì, sửa chữa,.vv Ngoài ra họ còn phải tính toán khả năng mở rộng, nâng cấp thiết bị, phải kiểm soát việc bảo mật dữ liệu cũng như tính sẵn sàng cao của dữ liệu. Từ một bài toán điển hình như vậy, chúng ta thấy được rằng nếu có một nơi tin cậy giúp các doanh nghiệp quản lý tốt nguồn dữ liệu đó, các doanh nghiệp sẽ không còn quan tâm đến cơ sở hạ tầng, công nghệ mà chỉ tập trung chính vào công việc kinh doanh của họ thì sẽ mang lại cho họ hiệu quả và lợi nhuận ngày càng cao hơn. Thuật ngữ “cloud computing” còn được bắt nguồn từ ý tưởng đưa tất cả mọi thứ như dữ liệu, phần mềm, tính toán, lên trên mạng Internet. Chúng ta sẽ không còn trông thấy các máy PC, máy chủ của riêng các doanh nghiệp để lưu trữ dữ liệu, phần mềm nữa mà chỉ còn một số các “máy chủ ảo” tập trung ở trên mạng. Các “máy chủ ảo” sẽ cung cấp các dịch vụ giúp cho doanh nghiệp có thể quản lý dữ liệu dễ dàng hơn, họ sẽ chỉ trả chi phí cho lượng sử dụng dịch vụ của họ, mà không cần phải đầu tư nhiều vào cơ sở hạ tầng cũng như quan tâm nhiều đến công nghệ. Xu hướng này sẽ giúp nhiều cho các công ty, doanh nghiệp vừa và nhỏ mà không có cơ sở hạ tầng mạng, máy chủ để lưu trữ, quản lý dữ liệu tốt. Vậy “cloud computing” là gì? Nó có thể giải quyết bài toán trên như thế nào và có những đặc điểm nổi bật gì? Chúng ta sẽ đi qua các phần sau để nắm rõ vấn đề này. 7
2. Định nghĩa “Điện toán đám mây (cloud computing) là một khái niệm rộng, nó tương quan với các phương thức để cung cấp cơ sở hạ tầng, dịch vụ và phần mềm thông qua mạng theo nhu cầu, phù hợp với quy mô. Điện toán đám mây dựa trên một nền tảng ảo hóa, trong đó các kho tài nguyên (ảo hóa) được tổ chức một cách linh động vì lợi ích của các ứng dụng và phần mềm. Điều này sẽ làm thay đổi cách thức các ứng dụng được viết ra và cung cấp” – Cisco System “Điện toán đám mây là một mô hình để hỗ trợ truy cập qua mạng thuận tiện, theo nhu cầu vào một kho tài nguyên điện toán có thể định cấu hình được (như là tài nguyên mạng, máy chủ, lưu trữ, ứng dụng và dịch vụ) có thể được cung cấp và thu hồi nhanh chóng với công sức quản lý hoặc tương tác của nhà quản trị ở mức độ tối thiểu. Mô hình điện toán đám mây đảm bảo độ sẵn sàng và được cấu thành từ năm đặc tính cần thiết, ba mô hình cung cấp và bốn mô hình triển khai” – NIST (Viện tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia, Mỹ). Mô hình điện toán đám mây theo NIST được minh họa ở hình vẽ dưới đây. Hình 1.1: Mô hình điện toán đám mây của NIST 3. Ưu và nhược điểm của cloud computing: 8
a) Ưu điểm : Những ưu điểm và thế mạnh dưới đây đã góp phần giúp "điện toán đám mây" trở thành mô hình điện toán được áp dụng rộng rãi trên toàn thế giới. Tính linh động: Người dùng có thể thoải mái lựa chọn các dịch vụ phù hợp với nhu cầu của mình, cũng như có thể bỏ bớt những thành phần mà mình không muốn. (Thay vì phải bỏ ra hàng trăm USD cho 1 bộ Ms office, ta có thể mua riêng lẻ từng phần hoặc chỉ trả 1 khoản phí rất nhỏ mỗi khi sử dụng 1 phần nào đó của nó). Giảm bớt phí: Người dùng không chỉ giảm bớt chi phí bản quyền mà còn giảm phần lớn chi phí cho việc mua và bảo dưỡng máy chủ. Việc tập hợp ứng dụng của nhiều tổ chức lại 1 chỗ sẽ giúp giảm chi phí đầu tư ban đầu, cũng như tăng hiệu năng sử dụng các thiết bị này một cách tối đa. Tạo nên sự độc lập: Người dùng sẽ không còn bị bó hẹp với 1 thiết bị hay 1 vị trí cụ thể nào nữa. Với điện toán đám mây, phần mềm, dữ liệu có thể được truy cập và sử dụng từ bất kì đâu, trên bất kì thiết bị nào mà không cần phải quan tâm đến giới hạn phần cứng cũng như địa lý. Tăng cường độ tin cậy: Dữ liệu trong mô hình điện toán đám mây được lưu trữ 1 cách phân tán tại nhiều cụm máy chủ tại nhiều vị trí khác nhau. Điều này giúp tăng độ tin cậy, độ an toàn của dữ liệu mỗi khi có sự cố hoặc thảm họa xảy ra. Bảo mật: Việc tập trung dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau sẽ giúp các chuyên gia bảo mật tăng cường khả năng bảo vệ dữ liệu của người dùng, cũng như giảm thiểu rủi ro bị ăn cắp toàn bộ dữ liệu. (Dữ liệu được đặt tại 6 máy chủ khác nhau → trong trường hợp hacker tấn công, bạn cũng sẻ chỉ bị lộ 1/6. Đây là 1 cách chia sẻ rủi ro giữa các tổ chức với nhau) Bảo trì dễ dàng: Mọi phần mềm đều nằm trên server, lúc này, người dùng sẽ không cần lo lắng cập nhật hay sửa lỗi phần mềm nữa. Và các lập trình viên cũng dễ dàng hơn trong việc cài đặt, nâng cấp ững dụng của mình. b) Nhược điểm : Tuy nhiên, mô hình điện toán này vẫn còn mắc phải một số nhược điểm sau: 9
Tính riêng tư: Các thông tin người dùng và dữ liệu được chứa trên điện toán đám mây có đảm bảo được riêng tư, và liệu các thông tin đó có bị sử dụng vì một mục đích nào khác? Tính sẵn dùng: Liệu các dịch vụ đám mây có bị “treo” bất ngờ, khiến cho người dùng không thể truy cập các dịch vụ và dữ liệu của mình trong những khoảng thời gian nào đó khiến ảnh hưởng đến công việc? Mất dữ liệu: Một vài dịch vụ lưu trữ dữ liệu trực tuyến trên đám mây bất ngờ ngừng hoạt động hoặc không tiếp tục cung cấp dịch vụ, khiến cho người dùng phải sao lưu dữ liệu của họ từ “đám mây” về máy tính cá nhân. Điều này sẽ mất nhiều thời gian. Thậm chí một vài trường hợp, vì một lý do nào đó, dữ liệu người dùng bị mất và không thể phục hồi được. Tính di động của dữ liệu và quyền sở hữu: Một câu hỏi đặt ra, liệu người dùng có thể chia sẻ dữ liệu từ dịch vụ đám mây này sang dịch vụ của đám mây khác? Hoặc trong trường hợp không muốn tiếp tục sử dụng dịch vụ cung cáp từ đám mây, liệu người dùng có thể sao lưu toàn bộ dữ liệu của họ từ đám mây? Và làm cách nào để người dùng có thể chắc chắn rằng các dịch vụ đám mây sẽ không hủy toàn bộ dữ liệu của họ trong trường hợp dịch vụ ngừng hoạt động. Khả năng bảo mật : Vấn đề tập trung dữ liệu trên các “đám mây” là cách thức hiệu quả để tăng cường bảo mật, nhưng mặt khác cũng lại chính là mối lo của người sử dụng dịch vụ của điện toán đám mây. Bởi lẽ một khi các đám mây bị tấn công hoặc đột nhập, toàn bộ dữ liệu sẽ bị chiếm dụng. Các quy định pháp luật cho các dịch vụ, giữa khách hàng và nhà cung cấp. 10
4. Mô hình tổng quan của điện toán đám mây Các nguồn điện toán khổng lồ như phần mềm, dịch vụ sẽ nằm tại các máy chủ ảo (đám mây) trên Internet thay vì trong máy tính gia đình và văn phòng để mọi người kết nối và sử dụng mỗi khi họ cần. 11
Hình 1.2: Mô hình tổng quan của điện toán đám mây Hiện nay, các nhà cung cấp đưa ra nhiều dịch vụ của điện toán đám mây theo nhiều hướng khác nhau, đưa ra các chuẩn riêng cũng như cách thức hoạt động khác nhau. Do đó, việc tích hợp các cloud để giải quyết một bài toán lớn của khách hàng vẫn còn là một vấn đề khó khăn. Chính vì vậy, các nhà cung cấp dịch vụ đang có xu hướng tích hợp các đám mây lại với nhau thành “sky computing”, đưa ra các chuẩn chung để giải quyết các bài toán lớn của khách hàng. 5. Các loại hình đám mây a,Đám mây công cộng Đám mây công cộng là các dịch vụ đám mây được một bên thứ ba (người bán) cung cấp. Chúng tồn tại ngoài tường lửa công ty và chúng được lưu trữ đầy đủ và được nhà cung cấp đám mây quản lý. Các đám mây công cộng cố gắng cung cấp cho người tiêu dùng với các phần tử công nghệ thông tin tốt nhất. Cho dù đó là phần mềm, cơ sở hạ tầng ứng dụng hoặc cơ sở hạ tầng vật lý, nhà cung cấp đám mây chịu trách nhiệm về cài đặt, quản lý, cung cấp và bảo trì. Khách hàng chỉ chịu phí cho các tài nguyên nào mà họ sử dụng, vì thế cái chưa sử dụng được loại bỏ. Tất nhiên điều này liên quan đến chi phí. Các dịch vụ này thường được cung cấp với "quy ước về cấu hình," nghĩa là chúng được phân phối với ý tưởng cung cấp các trường hợp sử dụng phổ biến nhất. Các tùy chọn cấu hình thường là một tập hợp con nhỏ hơn so với những gì mà chúng đã có nếu nguồn tài nguyên đã được người tiêu dùng kiểm soát trực tiếp. Một điều khác cần lưu ý là kể từ khi người tiêu dùng có quyền kiểm soát một chút trên cơ sở hạ tầng, các quy trình đòi hỏi an ninh chặt chẽ và tuân thủ quy định dưới luật không phải lúc nào cũng thích hợp cho các đám mây chung. b, Đám mây riêng Đám mây riêng là các dịch vụ đám mây được cung cấp trong doanh nghiệp. Những đám mây này tồn tại bên trong tường lửa công ty và chúng được doanh nghiệp quản lý. 12
Các đám mây riêng đưa ra nhiều lợi ích giống như các đám mây chung thực hiện với sự khác biệt chính: doanh nghiệp có trách nhiệm thiết lập và bảo trì đám mây này. Sự khó khăn và chi phí của việc thiết lập một đám mây bên trong đôi khi có thể có chiều hướng ngăn cản việc sử dụng và chi phí hoạt động liên tục của đám mây có thể vượt quá chi phí của việc sử dụng một đám mây chung. Các đám mây riêng đưa ra nhiều lợi thế hơn so với loại chung. Việc kiểm soát chi tiết hơn trên các tài nguyên khác nhau đang tạo thành một đám mây mang lại cho công ty tất cả các tùy chọn cấu hình có sẵn. Ngoài ra, các đám mây riêng là lý tưởng khi các kiểu công việc đang được thực hiện không thiết thực cho một đám mây chung, do đúng với các mối quan tâm về an ninh và về quản lý. c, Đám mây lai Đám mây lai là một sự kết hợp của các đám mây công cộng và riêng. Những đám mây này thường do doanh nghiệp tạo ra và các trách nhiệm quản lý sẽ được phân chia giữa doanh nghiệp và nhà cung cấp đám mây công cộng. Đám mây lai sử dụng các dịch vụ có trong cả không gian công cộng và riêng. Các đám mây lai là câu trả lời khi một công ty cần sử dụng các dịch vụ của cả hai đám mây riêng và công cộng. Theo hướng này, một công ty có thể phác thảo các mục tiêu và nhu cầu của các dịch vụ và nhận được chúng từ đám mây công cộng hay riêng, khi thích hợp. Một đám mây lai được xây dựng tốt có thể phục vụ các quy trình nhiệm vụ-tới hạn, an toàn, như nhận các khoản thanh toán của khách hàng, cũng như những thứ là không quan trọng bằng kinh doanh, như xử lý bảng lương nhân viên. Hạn chế chính với đám mây này là sự khó khăn trong việc tạo ra và quản lý có hiệu quả một giải pháp như vậy. Phải có thể nhận được và cung cấp các dịch vụ lấy từ các nguồn khác nhau như thể chúng có nguồn gốc từ một chỗ và tương tác giữa các thành phần riêng và chung có thể làm cho việc thực hiện thậm chí phức tạp hơn nhiều. Do đây là một khái niệm kiến trúc tương đối mới trong điện toán đám mây, nên cách thực hành và các công cụ tốt nhất về loại này tiếp tục nổi lên và bất đắc dĩ chấp nhận mô hình này cho đến khi hiểu rõ hơn. 13
d, Đám mây cộng đồng Đám mây cộng đồng là đám mây liên quan đến việc chia sẻ cơ sở hạ tầng giữa các tổ chức, các nhóm đối tượng có mục đích chia sẻ cùng một nội dung. Ví dụ như các tổ chức hay một nhóm đối tượng thuê những đám mây riêng để chia sẻ chung những nôi dung về âm nhạc, phim ảnh, công nghệ, quân sự 6. Đặc điểm của điện toán đám mây Nhanh chóng cải thiện với người dùng có khả năng cung cấp sẵn các tài nguyên cơ sở hạ tầng công nghệ một cách nhanh chóng và ít tốn kém. Chi phí được giảm đáng kể và chi phí vốn đầu tư được chuyển sang hoạt động chi tiêu. Điều này làm giảm rào cản cho việc tiếp nhận, chẳng hạn như cơ sở hạ tầng được cung cấp bởi đối tác thứ 3 và không cần phải mua để dùng cho các tác vụ tính toán thực hiện 1 lần hay chuyên sâu mà không thường xuyên. Việc định giá dựa trên cơ sở tính toán theo nhu cầu thì tốt đối với những tùy chọn dựa trên việc sử dụng và các kỹ năng IT được đòi hỏi tối thiểu (hay không được đòi hỏi) cho việc thực thi. 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 3) và được truy cập thông qua Internet, do đó người dùng có thể kết nối từ bất kỳ nơi nào. Việc cho thuê nhiều để có thể chia sẻ tài nguyên và chi phí giữa một phạm vi lớn người dùng, cho phép: - Tập trung hóa cơ sở hạ tầng trong các lĩnh vực với chi phí thấp hơn (chẳng hạn như bất động sản, điện, v.v.) - Khả năng chịu tải nâng cao (người dùng không cần kỹ sư cho các mức tải cao nhất có thể). - Cải thiện việc sử dụng và hiệu quả cho các hệ thống mà thường chỉ 10-20% được sử dụng. 14
Độ tin cậy cải thiện thông qua việc sử dụng các site có nhiều dư thừa, làm nó thích hợp cho tính liên tục trong kinh doanh và khôi phục sau sự cố. Tuy nhiên, phần lớn các dịch vụ của điện toán đám mây có những lúc thiếu hụt và người giám đốc kinh doanh, IT phải làm cho nó ít đi. Tính co giãn linh động (“theo nhu cầu”) cung cấp tài nguyên trên một cơ sở mịn, tự bản thân dịch vụ và gần thời gian thực, không cần người dùng phải có kỹ sư cho chịu tải. Hiệu suất hoạt động được quan sát và các kiến trúc nhất quán, kết nối lỏng lẽo được cấu trúc dùng web service như giao tiếp hệ thống. Việc bảo mật cải thiện nhờ vào tập trung hóa dữ liệu, các tài nguyên chú trọng bảo mật, v.v nhưng cũng nâng cao mối quan tâm về việc mất quyền điều khiển dữ liệu nhạy cảm. Bảo mật thường thì tốt hay tốt hơn các hệ thống truyền thống, một phần bởi các nhà cung cấp có thể 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 (log) các truy cập, nhưng việc truy cập vào chính bản thân các audit log có thể khó khăn hay không thể. Khả năng chịu đựng xảy ra thông qua việc tận dụng tài nguyên đã được cải thiện, các hệ thống hiệu quả hơn. Tuy nhiên, các máy tính và cơ sở hạ tầng kết hợp là những thứ tiêu thụ năng lượng chủ yếu. 7. Các giải pháp Điện toán đám mây ra đời để giải quyết các vấn đề sau: - Vấn đề về lưu trữ dữ liệu: Dữ liệu được lưu trữ tập trung ở các kho dữ liệu khổng lồ. Các công ty lớn như Microsoft, Google có hàng chục kho dữ liệu trung tâm nằm rải rác khắp nơi trên thế giới. Các công ty lớn này sẽ cung cấp các dịch vụ cho phép doanh nghiệp có thể lưu trữ và quản lý dữ liệu của họ trên các kho lưu trữ trung tâm. - Vấn đề về sức mạnh tính toán: Có 2 giải pháp chính. Sử dụng các siêu máy tính (super-computer) để xử lý tính toán. 15
Sử dụng các hệ thống tính toán song song, phân tán, tính toán lưới (grid computing). - Vấn đề về cung cấp tài nguyên, phần mềm: Cung cấp các dịch vụ như IaaS (Infrastructure as a Service), PaaS (Platform as a Service), SaaS (Software as a Service). Hình 1.3: Minh họa về dịch vụ của điện toán đám mây 16
8. So sánh điện toán đám mây và điện toán truyền thống Sự khác nhau giữa điện toán đám mây và điện toán truyền thống được thể hiện trong bảng dưới đây: Điểm so sánh Điện toán truyền thống Sử dụng Riêng Chia sẻ Tính dễ sử dụng Mua sắm phần cứng Tự phục vụ truyền thống Khả năng mở rộng Các dịch vụ mới được bổ Mở rộng theo nhu cầu sung một cách thụ động Độ sẵn sàng Sửa chữa các sự cố một Tự động khôi phục nhờ tích 17
cách thủ công hợp/tương tác Cung cấp Sau hàng tháng Sau vài phút Chi phí Tăng dần Trả tiền theo mức độ sử dụng Bảng 1: Sự khác nhau giữa Điện toán truyền thống và điện toán Đám mây II. Hiện thực hóa điện toán đám mây Một số khó khăn, thách thức trong quá trình hiện thực hóa cloud computing: - Bảo mật: Sở hữu trí tuệ (Intellectual property) Tính riêng tư (Privacy) 18
Độ tin cậy (Trust) - Khả năng không kiểm soát dữ liệu - Độ trễ dữ liệu - Tính sẵn sàng của dịch vụ, dữ liệu - Các dịch vụ kèm theo - Các quy định pháp luật cho các dịch vụ, giữa khách hàng và nhà cung cấp Hình 1.4: Phân lớp điện toán đám mây Hình 1.4 mô tả ba phần của một mô hình đám mây. Hình này phản ánh chính xác qui mô của khối công nghệ thông tin khi nó liên quan đến chi phí, yêu cầu không gian vật lý, bảo trì, quản lý, giám sát quản lý và sự lỗi thời. 19
1. Các dịch vụ của đám mây a, Dịch vụ cơ sở hạ tầng - IaaS Những kiến trúc ảo xếp chồng là một ví dụ của xu hướng mọi thứ là dịch vụ và có cùng những điểm hơn hẳn một máy chủ cho thuê. Không gian lưu trữ và các thiết bị mạng tập trung, máy trạm thay vì đầu tư mua nguyên chiếc thì có thể thuê đầy đủ dịch vụ bên ngoài. Những dịch vụ này thông thường được tính chi phí trên cơ sở tính toán chức năng và lượng tài nguyên sử dụng (và từ đó ra chi phí) sẽ phản ảnh được mức độ của hoạt động. Đầy lầ một sự phát triển của những giải pháp lưu trữ web và máy chủ cá nhân ảo. Tên ban đầu được sử dụng là dịch vụ phần cứng (HaaS) và được tạo ra bởi một nhà kinh tế học Nichlas Car vào thang 3 năm 2006, nhưng điều này cần thiết. Nhưng từ này đã dần bị thay thế bởi khái niệm dịch vụ hạ tầng vào khoảng cuối năm 2006. Những đặc trưng tiêu biểu: - Cung cấp tài nguyên như là dịch vụ: bao gồm cả máy chủ, thiết bị mạng, bộ nhớ, CPU, không gian đĩa cứng, trang thiết bị trung tâm dữ liệu. - Khả năng mở rộng linh hoạt - Chi phí thay đổi tùy theo thực tế - Nhiều người thuê có thể cùng dùng chung trên một tài nguyên - Cấp độ doanh nghiệp: đem lại lợi ích cho công ty bởi một nguồn tài nguyên tích toán tổng hợp. b, Dịch vụ nền tảng - PaaS Cung cấp nền tảng tính toán và một tập các giải pháp nhiều lớp. Nó hỗ trợ việc triển khai ứng dụng mà không quan tâm đến chi phí hay sự phức tạp của việc trang bị và quản lý các lớp phần cứng và phần mềm bên dưới, cung cấp tất cả các tính năng cần thiết để hỗ trợ chu trình sống đầy đủ của việc xây dựng và cung cấp một ứng dụng và dịch vụ Web sẵn sàng trên Internet mà không cần bất kì thao tác tải hay cài đặt phần mềm cho những người phát triển, quản lý tin học, hay người dùng cuối. Nó còn được biết đến với một tên khác là cloudware. 20
Cung cấp dịch vụ nền tảng (PaaS) bao gồm những điều kiện cho qui trình thiết kế ứng dụng, phát triển, kiểm thử, triển khai và lưu trữ ứng dụng có giá trị như là dịch vụ ứng dụng như cộng tác nhóm, sắp xếp và tích hợp dịch vụ Web, tích hợp cơ sở dữ liệu, bảo mật, khả năng mở rộng, quản lý trạng thái, phiên bản ứng dụng, các lợi ích cho cộng đồng phát triển và nghiên cứu ứng dụng. Những dịch vụ này được chuẩn bị như là một giải pháp tính hợp trên nền Web. Những đặc trưng tiêu biểu: - Phục vụ cho việc phát triển, kiểm thử, triển khai và vận hành ứng dụng giống như là môi trường phát triển tích hợp - Các công cụ khởi tạo với giao diện trên nền Web. - Kiến trúc đồng nhất - Tích hợp dịch vụ Web và cơ sở dữ liệu - Hỗ trợ cộng tác nhóm phát triển - Công cụ hỗ trợ tiện tích Các yếu tố: - Thuận lợi: Dịch vụ nền tảng (PaaS) đang ở thời kì đầu và được ưa chuộng ở những tính năng vốn được ưa thích bởi dịch vụ phần mềm, bên cạnh đó có tích hợp các yếu tố về nền tảng hệ thống. Ưu điểm trong những dự án tập hợp những công việc nhóm có sự phân tán về địa lý. Khả năng tích hợp nhiều nguồn của dich vụ Web Giảm chi phí ngoài lề khi tích hợp các dịch vụ về bảo mật, khả năng mở rộng, kiểm soát lỗi Giảm chi phí khi trừu tượng hóa công việc lập trình ở mức cao để tạo dục vụ, giao diện người dùng và các yếu tố ứng dụng khác. 21
Mong đợi ở người dùng có kiến thức có thể tiếp tục hoàn thiện và hỗ trợ tương tác với nhiều người để giúp xác định mức đô khó khăn của vấn đề chúng ta gặp phải. Hướng việc sử dụng công nghệ để đạt được mục đích tạo điều kiện dễ dàng hơn cho việc phát triển ứng dụng đa người dùng cho những người không chỉ trong nhóm lập trình mà có thể kết hợp nhiều nhóm cùng làm việc. - Khó khăn: Ràng buộc bởi nhà cung cấp: do giới hạn phụ thuộc và dịch vụ của nhà cung cấp. Giới hạn phát triển: độ phức tạp khiến nó không phù hợp với yêu cầu phát triển nhanh vì những tính năng phức tạp khi hiện thực trên nền tảng web. c, Dịch vụ phần mềm-SaaS Dịch vụ phần mềm (SaaS) là một mô hình triển khai ứng dụng mà ở đó người cung cấp cho phép người sử dụng dịch vụ theo yêu cầu. Những nhà cung cấp SaaS có thể lưu trữ ứng dụng trên máy chủ của họ hoặc tải ứng dụng xuống thiết bị khách hàng, vô hiệu hóa nó sau khi kết thúc thời hạn. Các chức năng theo yêu cầu có thể được kiểm soát bên trong để chia sẻ bản quyền của một nhà cung cấp ứng dụng thứ ba. Những đặc trưng tiêu biểu: - Phần mềm sẵn có đòi hỏi việc truy xuất, quản lý qua mạng. - Quản lý các hoạt động từ một vị trí tập trung hơn là tại mỗi nơi của khách hàng, cho phép khách hàng truy xuất từ xa thông qua Web. - Cung cấp ứng dụng thông thường gần gũi với mô hình ánh xạ từ một đến nhiều hơn là mô hình 1:1 bao gồm cả các đặc trưng kiến trúc, giá cả và quản lý. - Những tính năng tập trung nâng cấp, giải phóng người dùng khỏi việc tải các bản vá lỗi và cập nhật. - Thường xuyên tích hợp những phần mềm giao tiếp trên mạng diện rộng 22
2. Ảo hóa a. Ảo hóa máy chủ Một máy chủ riêng ảo-Virtual Private Server hay máy chủ ảo hoá là một phương pháp phân vùng một máy chủ vật lý thành máy tính nhiều máy chủ ảo, mỗi máy chủ đã có khả năng của riêng của mình chạy trên máy tính dành riêng. Mỗi máy chủ ảo riêng của nó có thể chạy full-fledged hệ điều hành, và mỗi máy chủ độc lập có thể được khởi động lại. Lợi thế của ảo hoá máy chủ : - Tiết kiệm được chi phí đầu tư máy chủ ban đâu. - Hoạt động hoàn toàn như một máy chủ riêng. - Có thể dùng máy chủ ảo hoá cài đặt các ứng dụng khác tùy theo nhu cầu của doanh nghiệp. - Bảo trì sửa chữa nâng cấp nhanh chóng và dễ dàng. - Dễ dàng nâng cấp tài nguyên RAM, HDD, Băng thông khi cần thiết. - Có thể cài lại hệ điều hành từ 5-10 phút. - Không lãng phí tài nguyên. b. Ảo hóa lưu trữ Hiện nay các nhà lưu trữ cung cấp đã được cung cấp giải pháp lưu trữ hiệu suất cao cho khách hàng của họ trong một thời gian tương đối lâu. Trong hình thức cơ bản nhất của nó, lưu trữ ảo hóa tồn tại trong việc ta lắp ráp ổ đĩa vật lý nhiều thành một thực thể duy nhất được trình bày để các máy chủ lưu trữ và chạy hệ điều hành chẳng hạn như triển khai RAID. Điều này có thể được coi là ảo bởi vì tất cả các ổ đĩa được sử dụng và tương tác với như một ổ đĩa logic duy nhất, mặc dù bao gồm hai hoặc nhiều ổ đĩa trong. Một công nghệ ảo hoá lưu trữ mà ta biết đến SAN (Storeage Area Network – lưu trữ qua mạng). Storage Area Network (SAN) là một mạng được thiết kế cho việc thêm các thiết bị lưu trữ cho máy chủ một cách dễ dàng như: Disk Aray Controllers, hay Tape Libraries. 23
Với những ưu điểm nổi trội SANs đã trở thành một giải pháp rất tốt cho lưu trữ thông tin cho doanh nghiệp hay tổ chức. SAN cho phép kết nối từ xa tới các thiết bị lưu trữ trên mạng như: Disks và Tape drivers. Các thiết bị lưu trữ trên mạng, hay các ứng dụng chạy trên đó được thể hiện trên máy chủ như một thiết bị của máy chủ (as locally attached divices). Có hai sự khác nhau cơ bản trong các thành phần của SANs: - Mạng (network) có tác dụng truyền thông tin giữa thiết bị lưu trữ và hệ thống máy tính. Một SAN bao gồm một cấu trúc truyền tin, nó cung cấp kết nối vật lý, và quản lý các lớp, tổ chức các kết nối, các thiết bị lưu trữ, và hệ thống máy tính sao cho dữ liệu truyền trên đó với tốc độ cao và tính bảo mật. Giới hạn của SAN thường được nhận biết với dịch vụ Block I/O đúng hơn là với dịch vụ File Access. - Một hệ thống lưu trữ bao gồm các thiết bị lưu trữ, hệ thống máy tính, hay các ứng dụng chạy trên nó, và một phần rất quan trọng là các phần mềm điều khiển, quá trình truyền thông tin qua mạng. c. Ảo hóa mạng Các thành phần mạng trong cơ sở hạ tầng mạng như Switch, Card mạng, được ảo hoá một cách linh động. Chuyển mạch ảo cho phép các máy ảo trên cùng một máy chủ có thể giao tiếp với nhau bằng cách sử dụng các giao thức tương tự mà như trên thiết bị chuyển mạch vật lý mà không cần phần cứng bổ sung. Chúng cũng hỗ trợ VLAN tương thích với việc triển khai VLAN theo tiêu chuẩn từ nhà cung cấp khác, chẳng hạn như Cisco. Một máy ảo có thể có nhiều card mạng ảo, việc tạo các card mạng ảo này rất đơn giản và không giới hạn số card mạng tạo ra.Ta có thể nối các máy ảo này lại với nhau bằng một chuyển mạch ảo. Điều đặc biệt quan trọng, tốc độ truyền giữa các máy ảo này với nhau thông qua các switch ảo được truyền với tốt độ rất cao theo chuẩn GIGABITE(1GB), dẫn đến việc đồng bộ giữa các máy ảo với nhau diễn ra rất nhanh. 24
Hình 1.5: Ảo hóa mạng d. Ảo hóa ứng dụng Ảo hóa ứng dụng là giải pháp tiến đến công nghệ "điện tóan đám mây" cho phép bạn sử dụng phần mềm của công ty mà không cần phải cài vài phần mềm này vào bất cứ máy tính con nào. Giải pháp ảo hóa ứng dụng cho bạn những lợi ích nổi trội sau: - Tất cả các máy tính đều có thể sử dụng phần mềm ảo như đang cài trên máy tính của mình mà không phải lo về cấu hình (ví dụ chạy Photoshop trên máy P4 chỉ có 512 MB RAM). Tốc độ phần mềm luôn ổn định và không phụ thuộc vào cấu hình từng máy. - Các máy tính con luôn ở trong tình trạng sạch và chạy nhanh hơn. Lọai bỏ hoàn toàn việc phải sửa lỗi phần mềm do virus, spyware hoặc do người dùng sơ ý. - Cho phép sử dụng phần mềm mà không phải quan tâm đến hệ điều hành bạn đang sử dụng (ví dụ: bạn có thể dùng Microsoft Office 2007 ngay trong Linux, Windows 98 hoặc MAC-OS). 25
- Bạn có thể phân phối phần mềm một cách linh động này đến một số cá nhân hoặc nhóm có nhu cầu sử dụng thay vì cài vào tất cả mọi máy như cách phổ thông. Việc phân phối hoặc gỡ bỏ phần mềm ra các máy tính có thể diễn ra chỉ trong vòng chỉ vài giây thay vì hàng tuần nếu như công ty các bạn có hàng chục máy tính. - Thông tin luôn luôn được lưu trữ an toàn ở server trung tâm thay vì có thể phân tán ra từng máy con. Cho dù bạn ở bất cứ nơi nào (tại một máy tính khác, tại nhà hay thậm chí ở Internet cafe), việc truy nhập và sử dụng phần mềm của doanh nghiệp trở nên dễ dàng qua một hệ thống bảo mật hiện đại nhất. Ảo hóa ứng dụng là giải pháp cho phép sử dụng và quản lý phần mềm doanh nghiệp một cách hiệu quả hệ thống. Tiết kiệm tối đa chi phí bảo trì, hỗ trợ kỹ thuật và quản lý từng máy tính. 3. Mô hình điện toán đám mây Với những tiến bộ của xã hội con người hiện đại, những dịch vụ thiết yêu được cung cấp rộng rãi để mọi người đều có thể tiếp cận như điện, nước, ga và điện thoại đã đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống hằng ngày. Những dịch vụ tiện ích này có thể được sử dụng thường xuyên cần được sẵn sàng ở mọi nơi mà người dùng mong muốn vào mọi lúc. Khách hàng sau đó có thể trả cho nhà cung cấp dịch vụ dựa trên lượng sử dụng các dịch vụ tiện ích đó. Giữa nhà cung cấp dịch vụ và người sử dụng cần có những thỏa thuận cụ thể được nêu trong SLA (Service Level Agreement) trong đó xác định vể yêu cầu chất lượng dịch vụ QoS (Quality of Service). 26
Hình 1.6: Kiến trúc đám mây hướng thị trường Khách hàng phụ thuộc vào nhà cung cấp dịch vụ Cloud cung cấp tất cả năng lực tính toán họ cần, họ yêu cầu về chất lượng dich vụ QoS phải được duy trì bởi nhà công cấp để phù hợp với mục tiêu và đảm bảo hoạt động của họ. Nhà cung cấp Cloid se cẫn xem xét để đáp ứng các yêu cầu về dịch vụ của mỗi khách hàng để thương lượng với SLA cụ thể. Để đạt được điều này, nhà cung cấp dịch vụ Cloud không thể tiếp tục triển khai trên mô hình quản lý tài nguyên tập trung mà ở đó không cung cấp cho họ khả năng chia sẻ tài 27
nguyên mà vẫn đáp ứng được tất cả các yêu cầu về dịch vụ. Thay vào đó, mô hình quản lý market-oriented được đề cập để đạt được sự cân đối giữa nhà cung cấp và khách hàng. Kiến trúc bao gồm 4 thành phần chủ yếu: - Người dùng/ Nhà môi giới (User/Broker): Người dùng hay nhà phân phối sử dụng quền ủy thác để gửi yêu cầu dịch vụ từ bất kì đâu trên thế giới tới Data center (trung tâm dữ liệu) hay Cloud để được xử lý. - Bộ phân phối tài nguyên SLA (SLA Resource Allocator): Đóng vai trò như một trung gian giữa các nhà cung cấp Data center và Cloud với người dùng/ nhà môi giới bên ngoài. Điều khiển vào ra và kiểm tra yêu cầu dịch vụ (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 nó sẽ được chấp nhận hay từ chối. Do vậy, điều đó đảm bảo rằng không có tình trạng quá tải dịch vụ khi mà các yêu cầu dịch vụ không the được đáp ứng đầy đủ vì giới hạn tài nguyên hệ thống sẵn sàng. Nó cung cần thông tin về 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 nó sẽ phân yêu cầu cho các máy ảo VM và xác định đặc tả tài nguyên cho máy ảo được phân. Tính cước (Pricing): Cung cấp cơ chế quyết định cách các yêu cầu dịch vụ được tính tiền. Ví dụ như yêu cầu có thể được tính tiền dựa theo thời gian 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 phục vụ như nề tảng cho cung vâp và yêu cầu tài nguyên tính toán trong trung tâm dữ liệu và các trang thiết bị trong việc cấp phát tài nguyên hiệu quả. Tài Khoản (Accounting): Cung cấp cơ chế để thao tác trên lưu lượng dùng tài nguyên được yêu cầu do đó chi phí cuối cùng có thể được tính 28
toán và tính phí cho người dùng. Thêm vào đó, lịch sử sử dụng có thể được dùng để tối ưu bởi Service Request Examiner and Admission Control. Giám sát máy ảo (VM Monitor): Cung cấp cơ chế lưu vết những máy ảo sẵn sàng và các thông tin về tài nguyên của chúng. Điều phối (Dispatcher): Cung cấp cơ chế bắt đầu thực thi việc cấp phát máy ảo VM của những yêu cầu dịch vụ đã được chấp nhận. Giám sát yêu cầu dịch vụ (Service Request Monitor): Cung cấp cơ chế lưu vết tiến trình của yêu cầu dịch vụ. - Các máy ảo (VMs): Nhiều máy ảo có thể được mở và tắt động trên một máy vật lý để phù hợp với yêu cầu dịch vụ, do đó việc chuẩn bị tối đa để có thể chia nhỏ tài nguyên để có thể đáp ứng các yêu cầu cụ thể của yêu cầu dịch vụ. Thêm vào đó, nhiều máy ảo VM có thể chạy đồng thời ứng dụng trên những môi trường hệ điều hành khác nhau trên một máy vật lý duy nhât do các máy ảo VM tách biệt hoàn toàn vói các máy khác trên cùng máy vật lý. - Các máy vật lý (Physical Machines): Những trung tâm dữ liệu bao gồm nhiều máy chủ có thể cung cấp tài nguyên phù hợp với yêu cầu. 4. Cách tính chi phí trong điện toán đám mây 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 .v.v ) Định giá theo đơn vị: Được áp dụng phổ biến cho lượng dữ liệu truyền tải, dung lượng bộ nhớ được cấp phát và sử dụng 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 29
III. Cấu trúc và cách hoạt động của “Điện toán đám mây” 1. Cấu trúc phân lớp của mô hình Điện toán đám mây Về cơ bản, “điện toán đám mây” được chia ra thành 5 lớp riêng biệt, có tác động qua lại lẫn nhau: 30
a, Client (Lớp Khách hàng): Lớp Client của điện toán đám mây bao gồm phần cứng và phần mềm, để dựa vào đó, khách hàng có thể truy cập và sử dụng các ứng dụng/dịch vụ được cung cấp từ điện toán đám mây. Chẳng hạn máy tính và đường dây kết nối Internet (thiết bị phần cứng) và các trình duyệt web (phần mềm) . b, Application (Lớp Ứng dụng): Lớp ứng dụng của điện toán đám mây làm nhiệm vụ phân phối phần mềm như một dịch vụ thông quan Internet, người dùng không cần phải cài đặt và chạy các ứng dụng đó trên máy tính của mình, các ứng dụng dễ dàng được chỉnh sữa và người dùng dễ dàng nhận được sự hỗ trợ. Các đặc trưng chính của lớp ứng dụng bao gồm : o Các hoạt động được quản lý tại trung tâm của đám mây, chứ không nằm ở phía khách hàng (lớp Client), cho phép khách hàng truy cập các ứng dụng từ xa thông qua Website. o Người dùng không còn cần thực hiện các tính năng như cập nhật phiên bản, bản vá lỗi, download phiên bản mới bởi chúng sẽ được thực hiện từ các “đám mây”. c, Platform (Lớp Nền tảng): Cung cấp nền tảng cho điện toán và các giải pháp của dịch vụ, chi phối đến cấu trúc hạ tầng của “đám mây” và là điểm tựa cho lớp ứng dụng, cho phép các ứng dụng hoạt động trên nền tảng đó. Nó giảm nhẹ sự tốn kém khi triển khai các ứng dụng khi người dùng không phải trang bị cơ sở hạ tầng (phần cứng và phần mềm) của riêng mình. d, Infrastructure (Lớp Cơ sở hạ tầng): Cung cấp hạ tầng máy tính, tiêu biểu là môi trường nền ảo hóa. Thay vì khách hàng phải bỏ tiền ra mua các server, phần mềm, trung tâm dữ liệu hoặc thiết bị kết nối giờ đây, họ vẫn có thể có đầy đủ tài nguyên để sử dụng mà chi phí được giảm thiểu, hoặc thậm chí là miễn phí. Đây là một bước tiến hóa của mô hình máy chủ ảo (Virtual Private Server). e, Server (Lớp Server - Máy chủ): Bao gồm các sản phẩm phần cứng và phần mềm máy tính, được thiết kế và xây dựng đặc biệt để cung cấp các dịch vụ của đám mây. Các server phải được xây dựng và có cấu hình đủ mạnh (thậm chí là rất may) để đám ứng nhu cầu sử dụng của số lượng động đảo các người dùng và các nhu cầu ngày càng cao của họ. 31
2. Cách thức hoạt động của Điện toán đám mây Để hiểu cách thức hoạt động của “đám mây”, tưởng tượng rằng “đám mây” bao gồm 2 lớp: Lớp Back-end và lớp Front-end. 32
Lớp Front-end là lớp người dùng, cho phép người dùng sử dụng và thực hiện thông qua giao diện người dùng. Khi người dùng truy cập các dịch vụ trực tuyến, họ sẽ phải sử dụng thông qua giao diện từ lớp Front-end, và các phần mềm sẽ được chạy trên lớp Back- end nằm ở “đám mây”. Lớp Back-end bao gồm các cấu trức phần cứng và phần mềm để cung cấp giao diện cho lớp Front-end và được người dùng tác động thông qua giao diện đó. Bởi vì các máy tính trên “đám mây” được thiết lập để hoạt động cùng nhau, do vậy các ứng dụng có thể sử dụng toàn bộ sức mạnh của các máy tính để có thể đạt được hiệu suất cao nhất. Điện toán đám mây cũng đám ứng đầy đủ tính linh hoạt cho người dùng. Tùy thuộc vào nhu cầu, người dùng có thể tăng thêm tài nguyên mà các đám mây cần sử dụng để đáp ứng, mà không cần phải nâng cấp thêm tài nguyên phần cứng như sử dụng máy tính cá nhân. Ngoài ra, với điện toán đám mây, vấn đề hạn chế của hệ điều hành khi sử dụng các ứng dụng không còn bị ràng buộc, như cách sử dụng máy tính thông thường. 33
IV.Xu hướng phát triển của điện toán đám mây 1. Dự báo xu hướng phát triển chung Thuật ngữ “cloud computing” ra đời từ giữa năm 2007, cho đến nay đã không ngừng phát triển mạnh mẽ và được hiện thực bởi nhiều công ty lớn trên thế giới như IBM, Sun, Amazon, Google, Microsoft, Yahoo, SalesForce, Hình 1.7: Một số nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây Với mục tiêu giải quyết các bài toán về dữ liệu, tính toán, dịch vụ, cho khách hàng, cloud computing đã và đang mang lại lợi nhuận lớn, đem đến một sân chơi, một thị trường rộng lớn cho các nhà cung cấp dịch vụ, nên sự phát triển nhanh chóng của nó có thể được tính bằng từng ngày. 2. Điện toán đám mây và xu hướng Thời gian gần đây, chủ đề “điện toán đám mây” đang là một trong những chủ đề được nhắc đến nhiều nhất tại các sự kiện công nghệ tại Việt Nam. Nhất là sau hội thảo "Hành trình tới công nghệ điện toán đám mây" do Microsoft tổ chức ngày 2/3/2011 tại Hà Nội, với sự tham dự của hơn 300 chuyên gia IT và các nhà lãnh đạo của các doanh nghiệp. 34
Dù được thế giới dự đoán sẽ là "cơn sóng thần công nghệ " song khái niệm điện toán đám mây vẫn còn khá mới mẻ tại Việt Nam. IBM là doanh nghiệp tiên phong khai trương trung tâm điện toán đám mây tại Việt Nam vào tháng 9/2008 với khách hàng đầu tiên là là Công ty cổ phần công nghệ và truyền thông Việt Nam (VNTT). Sau đó, Microsoft là một trong những “đại gia” tiếp bước điện toán đám mây ở thị trường Việt Nam, nhưng hiện vẫn đang trong giai đoạn phát triển thử nghiệm. Tiếp đến, điện toán đám mây ở Việt Nam bắt đầu có những tín hiệu khả quan khi khi FPT - nhà công nghệ hàng đầu của Việt Nam đã khẳng định vị thế tiên phong của mình trong công nghệ bằng lễ ký kết với Microsoft châu Á-Trend Micro để hợp tác phát triển "đám mây" ở châu Á. Nhận định về hợp tác này, đại diện Trend Micro cho rằng, điện toán đám mây sẽ đem lại cơ hội cho Việt Nam bởi công nghệ hoàn toàn mới sẽ giúp giới trẻ Việt Nam vốn rất năng động sẽ có thêm điều kiện sáng tạo và phát huy tài năng của mình. Đồng thời, với tiềm năng về nhân lực, cơ sở hạ tầng và nhất là "tính sẵn sàng" của FPT hai bên sẽ không chỉ dừng lại ở cung cấp dịch vụ về điện toán đám mây ở Việt Nam mà sẽ vươn ra toàn cầu. Sau cuộc ký kết đó một tuần, FPT tiếp tục hợp tác cùng Microsoft vào tháng 05/2010. Tâm điểm của hợp tác này là một thỏa thuận nhằm phát triển nền tảng điện toán đám mây dựa trên công nghệ của Microsoft. Hai bên đều cùng hướng đến việc phát triển nền tảng cho các dịch vụ đám mây bao gồm truyền thông, hợp tác, lưu trữ dữ liệu và các dịch vụ hạ tầng, nhằm phục vụ nhu cầu của đông đảo khách hàng. 35
CHƯƠNG II: Điện Toán Đám Mây Cho Các Dịch Vụ Đa Phương Tiện I. Khái niệm chung 1. Giới thiệu Điện toán đám mây là một công nghệ nổi lên nhằm mục đích cung cấp khả năng tính toán và các dịch vụ lưu trữ khác nhau trên mạng Internet. Đó là sự kết hợp giữa cơ sở hạ tầng, nền tảng và phần mềm cũng như dịch vụ. Các nhà cung cấp dịch vụ đám mây cho thuê trung tâm dữ liệu và các phần mềm để lưu trữ và các dịch vụ điện toán thông qua Internet. Thông qua điện toán đám mây, người dùng Internet có thể nhận được các dịch vụ từ đám mây giống như việc họ đang dùng một siêu máy tính. Họ có thể lưu trữ dữ liệu của họ trên đám mây thay vì lưu trữ trên các thiết bị của họ, có thể truy cập dữ liệu ở mọi nơi. Họ có thể chạy những ứng dụng trên những nền tảng đám mây với phần mềm được triển khai trên đó, làm giảm đi gánh nặng cho người sử dụng trong việc phải cài đặt hết các ứng dụng và liên tục phải nâng cấp trên các thiết bị của họ. Cùng với việc phát triển của Web 2.0. Internet đa phương tiện đang nổi lên như một dịch vụ. Cung cấp nhiều dịch vụ giải trí, điện toán đa phương tiện đã trở thành một công nghệ đáng chú ý trong việc tạo ra, sửa chữa, xử lý và tìm kiếm những nội dung đa phương tiện, như hình ảnh, video, âm nhạc, đồ họa v.v Các ứng dụng và dịch vụ đa phương tiện trên mạng Internet và mạng không dây di động là nơi đòi hỏi sức mạnh của điện toán đám mây,bởi theo ước tính thì khối lượng yêu cầu dịch vụ của người sử dụng trên Internet hoặc di động vào đám mây đa phương tiện ở cùng một thời điểm nên tới hàng triệu lượt. Trong mô hình mới của điện toán đa phương tiện, người sử dụng lưu trữ và xử lý các dữ liệu ứng dụng đa phương tiện trên đám mây từ đó thoát khỏi việc phải cài đặt tất cả các 36
ứng dụng trên máy tính hoặc các thiết bị của mình, như vậy sẽ làm giảm bớt gánh nặng trong việc duy trì và cập nhật các ứng dụng đa phương tiện, như vậy sẽ giảm bớt việc tính toán trên thiết bị người dùng và sẽ tiết kiệm pin cho các thiết bị di động. 2. Multimedia là gì? Một trong các thành tựu của CNTT là multimedia và multimedia được ứng dụng vào rất nhiều lĩnh vực khác nhau của đời sống xã hội. Vậy multimedia là gì? Có nhiều cách tiếp cận khác nhau về multimedia nhưng chung nhất, có thể hiểu đây là dạng “truyền thông đa phương tiện”. Theo Fenrich (1997): “Multimedia là sự tích hợp lý thú giữa phần cứng và phần mềm máy tính, cho phép tích hợp các tài nguyên video, audio, hoạt hình, đồ họa và trắc nghiệm để xây dựng và thực hiện một trình diễn kết quả nhờ một máy tính có cấu hình thích hợp”. Còn theo Philip (1997): “Multimedia đặc trưng bởi sự hiện diện của văn bản, hình ảnh, âm thanh, mô phỏng và video, được tổ chức chặt chẽ trong một chương trình máy tính”. 3. Điện toán đám mây truyền đa phương tiện Để đáp ứng được yêu cầu về QoS trong điện toán đám mây cho các dịch vụ đa phương tiện thông qua Internet và mạng không dây, chúng ta sẽ tìm hiểu các khái niệm chính của điện toán đám mây cho cho điện toán đa phương tiện và truyền thông (xem hình 2.1). Cụ thể là sẽ đưa ra một khung làm việc của điện toán đám mây cho các dịch vụ đa phương tiện và là đòn bẩy để điện toán đám mây cung cấp các ứng dụng và dịch vụ đang phương tiện thông qua Internet và Internet di động với các điều khoản về QoS. 37
Hình 2.1: Khái niệm cơ bản về điện toán đám mây đa phương tiện Chúng ta nghiên cứu điện toán đám mây cho các dịch vụ đa phương tiện từ đám mây nhận thức đa phương tiện – multimedia - aware cloud (media cloud) và đa phương tiện nhận thức đám mây – cloud - aware multimedia (cloud media). Multimedia - aware cloud tập trung vào việc đám mây có thể cung cấp chất lượng dịch vụ (QoS) cho các ứng dụng và dịch vụ đa phương tiện như thế nào. Cloud - aware multimedia tập trung vào việc đa phương tiện thực hiện các công việc lưu trữ, xử lý, thích nghi, trình diễn.v.v trên đám mây như thế nào để sử dựng tốt nhất nguồn tài nguyên của điện toán đám mây, để đạt được QoE cao nhất cho các dịch vụ đa phương tiện. Hình 2.2 mô tả quan hệ chặt chẽ giữa cloud media và media cloud. Cụ thể hơn, media cloud cung cấp một bức tranh về tài nguyên ví dụ như là đĩa cứng, CPU, GPU và được cho thuê bởi các nhà cung cấp dịch vụ truyền thông để phục vụ người sử dụng. MSPs sử dụng tài nguyên của media cloud để phát triển ứng dụng và dịch vụ đa phương tiện của họ.Ví dụ như lưu trữ, chỉnh sửa v.v 38
Hình 2.2: Mối quan hệ giữ media cloud và cloud media Trên media cloud, kiến trúc đám mây truyền thông biên MEC (Media - Edge Cloud) đưa ra để giảm độ trễ, trong đó nội dung và xử lý truyền thông sẽ được thực hiện ở biên của đám mây dựa vào thông tin của người dùng. Trong kiến trúc này, MEC là một đám mây nhỏ với trung tâm dữ liệu đặt ở ngoài biên. Đám mây MEC lưu trữ, xử lý và truyền dữ liệu truyền thông ở biên, chính vì vậy mà sẽ đạt được độ trễ thấp nhất,tăng hiệu quả sử dụng. Các đám mây phương tiện bao gồm các đám mây MECs, có thể quản lý một cách tập trung hoặc theo kiểu mạng ngang hàng P2P. Kiến trúc của MEC phải đạt các yêu cầu sau: - Thứ nhất, để xử lý tốt các kiểu khác nhau của các dịch vụ truyền thông trong MEC, ta sẽ đặt các loại dịch vụ truyền thông có kiểu giống nhau vào một nhóm máy chủ dựa theo tính chất của dịch vụ truyền thông đó. Cụ thể là sẽ sử dụng bảng băm phân tán (DHT) cho việc lưu trữ dữ liệu trong khi sử dụng nhóm CPU hoặc GPU cho điện toán đa phương tiện. 39
- Thứ hai, đối với hiệu quả tính toán trong kiến trúc MEC, người ta đưa ra mô hình phân tán song song với việc xử lý các dịch vụ và ứng dụng đa phương tiện trong nhóm CPU và GPU. - Thứ ba, tại các máy chủ proxy biên của MEC,sẽ lắp đặt các bộ chuyển mã thích ứng cho các dịch vụ truyền thông để các thiết bị không đồng nhất đạt được QoE cao. Trên cloud media, các dịch vụ và ứng dụng truyền thông trên đám mây có thể thực hiện hoàn toàn hoặc một phần trên đám mây đó. Trước đây, đám mây sẽ thực hiện tất cả các điện toán đa phương tiện. Về sau, vấn đề quan trọng là làm thế nào để phân phối được khả năng tính toán(CPU,GPU ) nguồn tài nguyên điện toán đa phương tiện giữa máy khách và đám mây, bởi vì nó sẽ liên quan đến phân chia nguồn tài nguyên đa phương tiện để tính toán giữa máy khách và đám mây. II. Đám mây truyền thông-media cloud Đám mây truyền thông cần có các chức năng sau: - Các điều khoản QoS hỗ trợ nhiều kiểu khác nhau của các dịch vụ với các yêu cầu về QoS khác nhau. - Phân tán song song với việc xử lý đa phương tiện - QoS của truyền thông đa phương tiện phải thích ứng với các kiểu khác nhau của các thiết bị và băng thông của mạng. 1. Kiến trúc đám mây truyền thông đa phương tiện Trong phần này, sẽ trình bày về kiến trúc điện toán-MEC nhằm mục đích giải quyết các vấn đề về QoS cho các dịch vụ đa phương tiện. MEC là đám mây nhỏ với các máy chủ đặt ở biên đám mây, cung cấp các dịch vụ truyền thông với QoS cao (ví dụ như độ trễ thấp) cho người sử dụng. Kiến trúc MEC giống với kiến trúc máy chủ CDN biên, chỉ khác ở chỗ là CDN dành cho việc phân phối truyền thông đa phương tiện trong khi MEC cung cấp điện toán đa phương tiện. Việc sử dụng máy chủ biên CDN để phân phối đa phương tiện tới người dùng có thể cho kết quả với độ trể thấp hơn nhiều so với phân phối trực tiếp 40
từ các máy chủ trung tâm. Như vậy có thể thấy được rằng điện toán đa phương tiện trong MEC có thể cung cấp ít luồng đa phương tiện và giảm độ trễ khi so sánh với việc tất cả nội dụng đa phương tiện được đặt tại đám mây trung tâm. Như mô tả ở hình 2.3(a) và 2.3(b), lần lượt là 2 kiểu kiến trúc của MEC: - Hình 2.3(a) là nơi mà tất dữ liệu của người sử dụng sẽ được lưu trữ trên MEC dựa trên hồ sơ hoặc nội dung người dùng trong khi tất cả thông tin liên quan đến người dùng và nội dung địa điểm sẽ được trao đổi trong mào đầu thông qua P2P. - Hình 2.3(b) là người quản lý trung tâm sẽ quản lý tất cả các thông tin giữa người sử dụng và nơi chứa nội dung, trong khi MEC nắm giữ vai trò phân phối tất cả các nội dung dữ liệu. Trong MEC, chúng ta áp dụng công nghệ mạng ngang hàng P2P để phân phối dữ liệu truyền thông cho việc lưu trữ và tính toán. Với kiến trúc của mạng ngang hàng P2P, mỗi nút có sự quan trọng bằng nhau vì thế MEC có khả năng mở rộng, độ sẵn sàng và bền vững cao cho việc lưu trữ và điện toán phương tiện. Để hỗ trợ những người dùng di động chúng ta sử dụng một cloud proxy đặt ở biên của MEC hoặc ở gateway, như trong hình 2.3 để thực hiện việc xử lý đa phương tiện (ví dụ như thích ứng và chuyển mã) và bộ nhớ đệm để bù đắp những hạn chế của các thiết bị di động bởi sự giới hạn về sức mạnh tính toán và tuổi thọ của pin. 41
Hình 2.3: (a) Điện toán đám mây MEC dựa trên P2P (b) Điện toán MEC điều khiển tập trung 2. Phân tán song song xử lý truyền thông đa phương tiện Trước đây, việc xử lý đa phương tiện được thực hiện trên máy khách hoặc các máy chủ độc quyền. Với điện toán đám mây đa phương tiện, việc xử lý đa phương tiện thường được thực hiện tại bên thứ 3 là trung tâm dữ liệu đám mây (trừ khi ai đó muốn xây dựng một đám mây riêng, đây là một việc tốn kém). Với việc xử lý đa phương tiện được đưa lên đám mây, một trong những thách thức lớn nhất của điện toán đám mây đa phương tiện là làm thế nào đám mây có thể cung cấp song song các dữ liệu đa phương tiện cho hàng triệu người sử dụng bao gồm cả những người dùng di động. Để giải quyết vấn đền này, việc tính toán và lưu trữ đa phương tiện cần phải được xây dựng phân tán và xử lý song song. Trong MEC, chúng ta sử dụng DHT để phân loại các dữ liệu đa phương tiện vào các nhóm lưu trữ và sử dụng các chương trình xử lý song song các ứng dụng đa phương tiện nhằm thực hiện cân bằng tải cho điện toán truyền thông trong khối CPU và GPU. 42
Hình 2.4 (a) Theo dõi dữ liệu và chương trình cho dịch vụ đa phương tiện (b) Phân tán song song với xử lý đa phương tiện Như minh họa trong hình 2.4(a), cho phương tiện lưu trữ, mỗi thiết bị sẽ được liên kết với dữ liệu của “data tracker”, đây là nơi quản lý dữ liệu truyền thông sẽ được phân phối tới nhóm lưu trữ (storage cluster). Đối với tính toán truyền thông, chúng ta sử dụng “program tracker” để phân phối nhiệm vụ phương tiện truyền thông, và sau đó các nhiệm vụ sẽ được thực hiện trong các nhóm CPU và GPU trong MEC. Hơn nữa, chúng ta sử dụng việc xử lý phân tán song song các dịch vụ đa phương tiện cho việc thực hiện các chương trình đa phương tiện quy mô lớn trong MEC, như trong hình 2.4(b): - Chúng có thể thực hiện cân bằng tải truyền thông trên mỗi cấp độ của người sử dụng. 43
- Chúng có thể thực hiện xử lý truyền thông song song ở cấp độ tác vụ đa phương tiện. Nói cách khác, cách tiếp cận này không những mang tới cân bằng tải trên mỗi cấp độ người dùng mà còn thực hiện đồng thời các tác vụ đa phương tiện ở mỗi mức độ tác vụ đa phương tiện. 3. QoS đám mây truyền thông Một trong những thách thức quan trọng trong đám mây truyền thông-MEC là chất lượng dịch vụ QoS. Có 2 cách để cung cấp QoS cho đa phương tiện: - Thêm QoS vào bên trong cơ sở hạ tầng của điện toán đám mây hiện tại. - Thêm QoS vào Middleware ở giữa cơ sở hạ tầng đám mây và các ứng dụng đa phương tiện. Trước đây, QoS tập trung vào cơ sở hạ tầng của đám mây để hỗ trợ các dịch vụ và các ứng dụng đa phương tiện với những yêu cầu về QoS khác nhau. Về sau, người ta tập trung nâng cao QoS trong lớp giữa, như là QoS ở lớp truyền dẫn và QoS giữa cơ sở hạ tầng đám mây và các ứng dụng truyền thông. QoS cho cơ sở hạ tầng đám mây là lĩnh vực mới và cần nhiều nghiên cứu để cung cấp QoS cho các ứng và dịch vụ đa phương tiện trên đám mây. Trong phần này, sẽ tập trung vào việc là làm thế nào một đám mây có thể cung cấp QoS để hỗ trợ cho các dịch vụ và ứng dụng đa phương tiện. Cụ thể là trong MEC, theo các thuộc tính của các dịch vụ truyền thông, tổ chức các kiểu của các dịch vụ truyền thông tương tự nhau vào một nhóm máy chủ có hiệu năng cao nhất để xử lý chúng. Một MEC bao gồm 3 nhóm: - Nhóm lưu trữ. - Nhóm CPU. - Nhóm GPU. Ví dụ, các ứng dụng liên quan đến đồ họa có thể đi tới nhóm GPU, Các xử lý truyền thông bình thường có thể đi tới nhóm CPU, và các kiểu lưu trữ của các dịch vụ truyền thông có thể tới các nhóm lưu trữ. Kết quả là, MEC có thể cung cấp QoS hỗ trợ cho các kiểu khác nhau của truyền thông với các yêu cầu QoS khác nhau. 44
Để cải thiện hiệu năng QoS của truyền thông đa phương tiện trong đám mây truyền thông, ngoài việc di chuyển nội dung và tính toán truyền thông để MEC giảm độ trễ và thực hiên các nội dung sao cho tương thích với các thiết bị khác nhau, một “media cloud proxy” được đưa ra để làm giảm độ trễ hơn nữa và phục vụ tốt hơn với các kiểu thiết bị khác nhau đặc biệt là tương thích với các thiết bị di động. Các media cloud proxy được thiết kế để giải quyết tính toán truyền thông di động và bộ nhớ đệm cho điện thoại di động. Điện thoại di động có sự giới hạn về thời lượng pin và sức mạnh xử lý, media cloud proxy được sử dụng để thực hiện điện tính toán truyền thông toàn bộ hoặc một phần đề bù đắp cho những giới hạn của điện thoại di động đã đề cập ở trên,bao gồm cả các thích ứng của QoS cho các loại đầu cuối khác nhau. Ngoài ra, media cloud proxy cũng có thể cung cấp bộ nhớ đệm cho các điện thoại di động. Các hướng nghiên cứu trong tương lai bao gồm QoS cơ sở hạ tầng đám mây và lớp phủ QoS đám mây cho các dịch vụ đa phương tiện.v.v 45
4. Truyền thông đám mây-cloud media a, Ứng dụng (Applications) Sự xuất hiện của điện toán đám mây sẽ tác động sâu sắc trên toàn bộ chu kì của nội dụng đa phương tiện. Như trong hình 2.5-chu kì truyền thông bao gồm việc mua lại, lưu trữ, xử lý, phổ biến và trình diễn. Hình 2.5: Chu kì của truyền thông Trong một thời gian dài, các nội dung truyền thông chất lượng cao chỉ có thể được mua lại bởi các tổ chức chuyên nghiệp với các thiết bị tốt và những nội dụng được phân phối dựa trên các bản sao cứng, như phim ảnh, VCD và DVD. Trong các thập niên gần đây, sự sẵn có của máy ảnh, máy quay giá rẻ đã gây nên sự bùng nổ về nội dung truyền thông do người sử dụng tạo ra. Gần đây nhất, các hệ thống mạng vật lý cung cấp một phương pháp mới để thu thập dữ liệu thông qua các mạng cảm biến, làm tăng đáng kể khối lượng và đa dạng về dữ liệu truyền thông. Lướt Web 2.0, các nội dung truyền thông kĩ thuật số có thể dễ dàng phân phối hoặc chia sẻ thông qua mạng internet. Sự thành công lớn của Youtube là minh chứng rõ ràng của truyền thông internet. Trước thời đại điện toán đám mây, phương tiện lưu trữ, xử lý và các dịch vụ phổ biến được cung cấp bởi các nhà cung cấp dịch vụ khác nhau với các trung tâm máy chủ của họ. Hiện tại, các nhà cung cấp dịch vụ chọn việc cung cấp đám mây công cộng cho nhiều 46
người dùng. Mô hình “Pay-as-you-go”của đám mây công cộng có thể tạo điều kiện thuận lợi cho các doanh nghiệp nhỏ. Đối với các doanh nghiệp nhỏ, họ chỉ trả tiền cho những tính toán và lưu trữ mà họ đã sử dụng, ngoài ra họ không phải mất thêm khoản chi phí nào cho việc duy trì hoạt động của các thiết bị. Đối với cá nhân, tiện ích đám mây có thể cung cấp không gian lưu trữ không giới hạn và thuận tiện hơn rất nhiều so với việc mua ổ đĩa ứng. b, Lưu trữ và chia sẻ (Storage and Sharing) Lưu trữ đám mây có lợi thế là luôn luôn hoạt động vì thế mà người dùng có thể truy cập file dữ liệu của họ ở mọi thiết bị, có thể chia sẻ nhưng file đó với bạn bè, và những người này có thể truy cập nội dung này vào bất kì thời gian nào. Đây cũng là tính năng quan trọng,việc lưu trữ trên đám mây cung cấp mức độ tin cậy cao hơn nhiều so với lưu trữ trên những thiết bị cá nhân. Dịch vụ lưu trữ có thể phân loại thành dịch vụ người dùng và dịch vụ theo hướng phát triển. Trong danh mục đám mây lưu trữ theo hướng người dùng , nhiều nhà cung cấp dịch vụ sử dụng chính những server của họ, trong khi một số nhà cung cấp khác dựa trên sự đóng góp lưu trữ vật lý của người sử dụng. Iomega (www.iomega.com) là một dịch vụ lưu trữ đám mây theo hướng người sử dụng, đây là nơi nắm giữ dịch vụ lưu trữ trên máy chủ của chính mình và do đó cung cấp các dịch vụ trả phí. Allmydata (www.amdwebhost.com) trao đổi 1 GB không gian lưu trữ của mình lấy 10GB không gian lưu trữ được tập hợp từ những người sử dụng. Đó là sự đầu tư lớn về các dịch vụ và phần mềm, chẳng hạn như mã hóa dữ liệu, phân mảnh, phân phối và sao lưu. Amazon S3 ( và openomy ( là các dịch vụ lưu trữ đám mây theo hướng để kinh doanh. Amazon S3 cung cấp đám mây điển hình cho việc (chỉ trả cho những gì bạn sử dụng). Không có lệ phí tối thiểu và chi phí khởi động. Họ tính phí dựa trên dung lượng lưu trữ và băng thông cho mỗi GB. Mục đích chung của các nhà cung cấp đám mây, chẳng hạn như Microsoft Azure, cũng lấy những dịch vụ lưu trữ làm mục đích phát triển hàng đầu của họ. Ví dụ như công ty NeoGeo xây dựng phần mềm quản lý tài nguyên số neoMediaCenter.NET dựa trên Microsoft Azure. Chia sẻ là một phần của dịch vụ đám mây. Các yêu cầu chia sẻ dễ dàng là lý do chính khiến nội dung đa phương tiện chiếm một phần lớn không gian lưu trữ của đám mây. 47
Thông thường, truyền thông đa phương tiện chỉ xảy ra chia sẻ khi có người chia sẻ nội dung và người được chia sẻ phải trực tuyến và có một kết nối dữ liệu tốc độ cao. Điện toán đám mây đang chuyển quá trình xử lý đồng bộ thành không đồng bộ và làm cho việc chia sẻ một tới nhiều người hiệu quả hơn. Người chia sẻ chỉ đơn giản là tải các nội dung lên các đám mây lưu trữ của mình và gửi đường liên kết cho người mình muốn chia sẻ. Sau đó họ có thể truy nhập nội dung của mình bất kì lúc nào họ muốn, vì thế mà đám mây luôn luôn phải hoạt động. Chia sẻ thông qua đám mây cũng làm tăng QoS của truyền thông bởi vì các kết nối giữa đám mây-máy khách luôn được cung cấp với băng thông lớn và độ trễ thấp hơn kết nối giữa hai máy khách, không gặp phải vấn đề về các bức tường lửa và chuyển đổi địa chỉ mạng, vấn đề thương gặp phải trong quá trình trao đổi thông tin giữa hai máy khách. Sự phức tạp của việc chia sẻ dựa trên đám mây chủ yếu nằm trong việc đặt tên , địa chỉ và kiểm soát truy nhập. Chia sẻ âm nhạc và video trực tuyến có thể đạt được thông qua các luồng tín hiệu trực tuyến. So với các dịch vụ trực tuyến thông thường hoạt động thông qua các phòng máy chủ của các nhà cung cấp dịch vụ thì dịch vụ trực tuyến dựa trên đám mây sẽ cho độ trể thấp hơn và băng thông cao hơn. Đó là bởi vì các nhà cung cấp đám mây sở hữu một số lượng lớn các máy chủ lớn trên những khu vực địa lý rộng lớn. Ví dụ, streamload hướng tới những người quan tâm đến truyền thông trực tuyến và lưu trữ. Chúng cung cấp lưu trữ không giới hạn cho người dùng trả phí, kế hoạch thu phí dựa trên băng thông download. c, Tạo mới và chỉnh sửa (Authoring and Mashup) Tạo mới đa phương tiện là quá trình tạo ra các chương trình và cơ sở dữ liệu cho các ứng dụng đa phương tiện của máy tính, trong khi đó chỉnh sửa làm nhiệm vụ tái hợp và sửa đổi các thông tin đa phương tiện từ nhiều nguồn để tạo ra một sản phẩm mới. Ngày nay công cụ phục vụ cho tạo mới và chỉnh sửa chia làm hai loại: - Một là công cụ offline, như Adobe Premiere và Windows Movie Maker. - Hai là các dịch vụ online như Jaycut( 48
Trước đây nhà cung cấp dịch vụ cung cấp nhiều chức năng chỉnh sửa, nhưng máy khách luôn luôn cần duy trì phần mềm chỉnh sửa, sau này họ cung cấp ít tính năng hơn và client không cần phải lo lắng về việc duy trì phần mềm của nó. Tạo mới và chỉnh sửa nói chung chi phối khá nhiều thời gian và nội dung các ứng dụng đa phương tiện chiếm khối lượng lớn không gian lưu trữ. Một đám mây có thể thực hiện việc tạo mới và chỉnh sửa online rất hiệu quả, cung cấp nhiều chức năng cho các máy khách, vì vậy nó có khả năng tính toán rất mạnh và tài nguyên lưu trữ được phân phối rộng khắp mọi nơi. Hơn nữa tạo mới và chỉnh sửa trên dám mây đa phương tiện có thể tránh không phải cài đặt phần mềm trên máy khách. Một thách thức chính với việc tạo mới và chỉnh sửa trong đám mây là chi phí tính toán và truyền thông trong xử lý các đoạn media từ một nguồn hay nhiều nguồn khác nhau. Để giải quyết vấn đề này người ta đã đưa ra một ngôn ngữ đánh dấu mở rộng được(XML)-dựa trên định dạng file tượng trưng cho việc authoring và mashup trên đám mây cơ sở (cloud-based). Như miêu tả trong hình 2.6, đây không phải là một luồng dữ liệu media mà là một file mô tả. File này có thể xem như là chứa nhiều lớp, lớp video, audio, graphic, chuyển đổi và lớp tác động. Mỗi đoạn của một lớp sẽ được liên kết tới một nguồn tài nguyên, đây là nơi chứa những dữ liệu liên quan phòng trường hợp dữ liệu bị xóa hoặc di chuyển, như mô tả trong hình vẽ. Việc dịch chuyển và tác động là cùng một liên kết với các tham số hoặc theo yêu cầu miêu tả của người sử dụng. Như vậy một đám mây truyền thông nắm giữ khối lượng lớn những nội dung đa phương tiện và tần xuất sử dụng cao cho việc di chuyển và tác động vào mẫu, nó sẽ mang lại lợi ích cho sử dụng liên kết cơ sở để thực hiện file. Như vậy việc việc xử lý của tạo mới và chỉnh sửa là để chỉnh sửa trình diễn file, do đó việc tính toán tải ở đám mây biên sẽ giảm đáng kể. Chúng ta sử dụng một MEC để đáp ứng dịch vụ tạo mới và chỉnh sửa tới tất cả các máy khách khác nhau của người sử dụng điện thoại di động. Bởi việc tận dụng sự giúp đỡ của các máy chủ ở biên trong MEC với proxy tới điện thoại di động, nó cho phép điện thoại di động sửa để đạt được QoE cao nhất. Trong tương lai việc nghiên cứu công việc tạo mới và chỉnh sửa trên đám mây đa phương tiện là giải quyết được khả năng phân phối lưu trữ và xử lý dữ trong đám mây, xem trực tuyến trên máy khách, cụ thể là cho điện thoại di động. 49
Hình 2.6: Tạo mới và chỉnh sửa trên đám mây đa phương tiện d, Thích ứng và phân phối (Adaptation and Delivery) Việc tồn tại các thiết bị đầu cuối khác nhau, như là PC, điện thoại di động, TV và sự không đồng bộ về mạng, như là mạng Ethernet, WLAN, và mạng di động, làm thế nào để có thể phân phối các nội dung đa phương tiện tới các thiết bị khác nhau một cách hiệu quả qua đám mây đang trở nên quan trọng và cấp thiết. Khả năng thích ứng của các video đóng vai trò quan trọng trong việc phân phối đa phương tiện. Nó chuyển đổi tín hiệu video vào thành tín hiệu video ra theo một khuôn dạng để đáp ứng nhu cầu của người sử dụng. Nói chung, video thích ứng cần một khối lượng tính toán lớn và nó sẽ rất khó để thực hiện cụ thể khi mà một số lượng lớn người sử dụng yêu cầu dịch vụ cùng một lúc. Mặc dù chuyển đổi mã offline từ một video thành nhiều phiên bản sẽ làm tăng hiệu quả cho các điều kiện làm việc khác nhau nhưng nó cần không gian lưu trữ lớn. Ngoài ra thì việc chuyển đổi mã offline không cho phép phục vụ các ứng dụng video thời gian thực, như Internet Protocol Television (IPTV). Bởi vì đám mây có khả năng tính toán và lưu trữ mạnh mẽ nên việc thích ứng truyền thông online để phù hợp với các loại thiết bị cuối khác nhau có thể được thực hiện ngay trong đám mây. Cloudcoder là một ví dụ của một đám mây cung cấp dịch vụ video thích ứng, được xây dựng trên nền tảng của Microsoft Azure. Cloudcoder được tập hợp lại 50
thành một trung tâm quản lý kỹ thuật số trong khi đó việc giảm tải được thực hiện chủ yếu trong đám mây. Số lượng các trường hợp tự động chuyển đổi mã sẽ tỷ lệ với khối lượng xử lý tăng hoặc giảm. Hình 2.7 thể hiện việc phân phối các video thích ứng dựa trên đám mây Hình 2.7: Video thích ứng dựa trên đám mây Video thích ứng trong đám mây truyền thông sẽ có nhiệm vụ tập hợp các tham số tùy chọn, như là kích cỡ màn hình, băng thông, và tạo ra các phiên bản khác nhau theo các tham số đó. Khả năng thực hiện tính toán truyền thông online là đặc điểm khác biệt chính của đám mây truyền thông so với CDNs truyền thống. Chúng ta muốn chỉ ra được khả năng xử lý của các máy chủ ngoài biên để dựa vào đó nhà cung cấp dịch vụ sẽ có biện pháp nhằm nâng cao QoE. Việc thích ứng một hay nhiều lớp video sẽ được thực hiện rất khác nhau. Nếu video là của một lớp đơn, thì video thích ứng cần điều chỉnh tốc độ bit, tốc độ khung và độ phân giải để phù hợp với sự khác nhau của các thiết bị đầu cuối. Đối với việc mở rộng mã hóa video, một đám mây có thể tạo ra các dạng khác nhau của video 51
bởi việc cắt bớt khả năng mở rộng những lớp của nó theo băng thông của mạng bên phía khách hàng. e, Trình diễn (Media Rendering) Theo truyền thống,việc trình diễn đa phương tiện là được thực hiện ở client, tuy nhiên trong nhiều trường hợp, clients không có khả năng yêu cầu để trình diễn multimedia.Ví dụ free viewpoint video, cho phép người sử dụng tương tác thay đổi vị trí quan sát ở bất kỳ vị trí nào trong không gian 3-D, hoặc trong một phạm vi nhất định, điều này thật là khó để có thể thực hiện được trên một chiếc điện thoại di động. Bởi vì băng thông của mạng không dây là giới hạn và điện thoại di động cũng bị giới hạn về khả năng tính toán, bộ nhớ và thời gian sống của nguồn, Shu et al đã cung cấp một proxy trình diễn để thực hiện trình diễn cho điện thoại di động, ví dụ duyệt Web là một cơ chế cần thiết để truy cập thông tin trên World Wide Web, tuy nhiên, để làm điêu này trên điện thoại di động thì không phải là dễ, đặc biệt là sự không đồng bộ giữa trang Web JavaScript và XML(AJAX). Lehtonen et al đã hỗ một kiến trúc proxy-based cho việc lướt Web trên điện thoại di động. Khi clients gửi một yêu cầu Web, proxy sẽ dò tìm, trình diễn nó và đáp trả lại với một gói tin miêu tả về trang đó, bao gồm một hình ảnh thu nhỏ của trang Web, nội dung , và vị trí quan trọng của các thành phần trên trang đó. Thực chất cả hai ví dụ trên đều đưa ra chiến lược phân phối tài nguyên là cần có một nơi thực hiện nhiệm vụ trình diễn giúp client loại bỏ được gánh nặng về tính toán trên đó. Việc trình diễn đa phương tiện trên điện thoại di động hoặc trên các thiết bị khả năng tính toán hạn chế đang là một thách thức lớn, do hạn chế về thời gian sử dụng của nguồn,khả năng tính toán và băng thông thấp của mạng không dây. Đám mây đã trang bị GPU để có thể cung cấp khả năng tính toán mạnh mẽ. Đây là hai loại trình diễn của cloud-based. Một là cung cấp toàn bộ khả năng trình diễn trong đám mây, hai là cung cấp một phần khả năng tính toán trình diễn trong đám mây, phần còn lại sẽ được thực hiện trên client. Như trong hình 2.8, media cloud có thể cung cấp đầy đủ hoặc một phần khả năng trình diễn, nó sẽ tạo ra một luồng trung gian cho việc trình diễn ở các client, theo khả năng trình diễn của client đó. Cụ thể hơn, một MEC với một proxy có thể phục vụ các client di động với QoE cao, như vậy việc trình diễn có thể được thực hiện trong MEC 52
proxy. Một trong những hướng nghiên cứu trong tương lai là làm thế nào một MEC proxy có thể hỗ trợ điện thoại di động về khả năng tính toán trình diễn, vì điện thoại di động bị giới hạn về thời gian sử dụng pin, bộ nhớ v.v Hình 2.8: Trình diễn đa phương tiện trên đám mây f, Thách thức lớn của điện toán đám mây truyền thông đa phương tiện Việc xử lý đa phương tiện trong đám mây là một thử thách lớn. Dưới đây là một số khó khăn: - Sự không đồng nhất giữa các dịch vụ và truyền thông đa phương tiện: Do tồn tại những loại dịch vụ khác nhau, như là VoIP, Video conferencing (truyền hình hội nghị), chia sẻ và chỉnh sửa hình ảnh, luồng đa phương tiện, tìm kiếm ảnh .Vì vậy 53
mà đám mây phải đáp ứng được nhiều loại dịch vụ và khác nhau cho hàng triệu người sử dụng ở cùng một thời điểm. - Chất lượng dịch vụ không đồng nhất: Mỗi dịch vụ đa phương tiện khác nhau có yêu cầu về Qos khác nhau, đám mây phải đáp ứng được yêu cầu Qos cho các loại dịch đó. - Không đồng nhất về mạng lưới: Sự khác nhau giữa các loại mạng, như là mạng internet, mạng LAN, mạng không dây thế hệ 3 (3G), có đặc điểm khác nhau về băng thông, độ trễ và jitter, đám mây phải thích nghi với nội dung truyền cho việc tối ưu hóa việc phân phát tới các kiểu thiết bị khác nhau với các mạng và băng thông khác nhau. - Không đồng nhất về thiết bị: Là các loại kiểu bị khác nhau ví dụ như PC, TV và điện thoại di động. Khả năng xử lý truyền thông đa phương tiện khác nhau nên nhiệm vụ của đám mây là phải đáp ứng được năng lực của các thiết bị, bao gồm CPU, GPU, hiển thị, bộ nhớ, lưu trữ và nguồn điện. Các máy tính đa phương tiện trong đám mây xử lý cùng lúc việc truy cập dữ liệu đa phương tiện và truyền dẫn trong đám mây có thể sẽ tạo ra một nút thắt cổ chai trong mục đích chung của những đám mây bởi vì những yêu cầu về QoS trong đa phương tiện rất nghiêm ngặt và do số lượng lớn người dùng cùng lúc truy cập vào hệ thống đám mây trên internet. Ngày nay điện toán đám mây sử dụng nhiều tiện ích để xác định rõ khối lượng tính toán và tài nguyên lưu trữ, điều này rất hiệu quả cho các dịch vụ dữ liệu nói chung. Tuy nhiên những ứng dụng đa phương tiện cũng cần CPU và bộ nhớ, một nhân tố vô cùng quan trọng đó là yêu cầu về QoS vì những giới hạn về băng thông, độ trễ và bộ đệm. Bởi vậy cho nên việc sử dụng chung một đám mây trên internet để xử lý với các dịch vụ đa phương tiện có thể giảm chất lượng truyền dẫn QoS và QoE. Các thiết bị di động giới hạn về bộ nhớ và khả năng tính toán và thời gian sử dụng nguồn điện, chính vì vậy chúng càng cần sử dụng một đám mây để tạo ra sự cần bằng giữa tính toán và truyền thông. Dự đoán rằng điện toán đám mây sẽ trở thành công nghệ đột phá cho các ứng dụng và dịch vụ di động. Cụ thể hơn là trong dịch vụ và ứng dụng không dây bởi vì yêu cầu về sức mạnh và đặc tính thay đổi thời gian của đường truyền không dây, yêu cầu về QoS trong điện 54
toán đám mây cho ứng dụng và dịch vụ đa phương tiện di động càng nghiêm ngặt hơn so với internet thông thường. Tổng kết lại cho điện toán đa phương tiện trên đám mây ở điểm mấu chốt là cung cấp các điều khoản về QoS và hỗ trợ các dịch vụ, ứng dụng đa phương tiện thông qua Internet (có dây) và Internet di động (không dây). III. Tác động của điện toán đám mây đối với các dịch vụ đa phương tiện Trong một thế giới đa thiết bị, doanh thu phụ thuộc vào việc phân phối nội dung và chất lượng phù hợp, đến đúng đối tượng người dùng, trên nền tảng phù hợp. Điều này yêu cầu trước hết phải nắm rõ nhu cầu người dùng để phát triển và nhắm đến các dịch vụ qua các kênh phân phối thích hợp. Yếu tố còn lại chính là chi phí. Hai yêu cầu này có thể được đáp ứng ngay trong đám mây. 1. Lý do để các công ty cung cấp dịch vụ đa phương tiện đột phá với công nghệ điện toán đám mây Nhu cầu tự do trong thế giới số: -Nhu cầu của người dùng là yếu tố dẫn đường cho việc ứng dụng điện toán đám mây. Các phương thức phân phối liên tục được cải tiến để theo kịp thói quen luôn thay đổi của người dùng. Và cũng từ đó hình thành các nguồn thu mới. Trong đó truyền hình truyền thống, in ấn và bán lẻ sẽ bị tác động nhiều nhất. Ngược lại, các cổng thông tin trực tuyến, streaming, social media, eCom ít bị ảnh hưởng nhất. - Các đánh giá này phản ánh xu hướng khá rõ khi nhiều thiết bị di động, PC đang được sử dụng hàng ngày. Tính kết nối liên tục là yêu cầu quan trọng cho điện toán đám mây. Ngày càng có nhiều người thường xuyên truy cập vào kho nội dung trên mạng, vì thế nhu cầu sử dụng IP và phần cứng cũng tăng lên. - Khi kết nối băng rộng trở nên phổ biến trong các hộ gia đình, khán giả đòi hỏi nhiều lựa chọn linh hoạt hơn cho việc xem đồng thời. Họ muốn nội dung luôn sẵn có trên nhiều nền tảng khác nhau thông qua bất kỳ thiết bị nào. Điều này chỉ có thể đạt được hiệu quả với công nghệ đám mây. Nhu cầu về nội dung: - Các công ty cung cấp dịch vụ đa phương tiện đều nhận thức rằng khách hàng là người điều khiển. Với nhu cầu nội dung luôn thay đổi không thể đoán trước, nhu 55
cầu phân phối đang vượt ngoài khả năng phần cứng thực tế. Điều này thể hiện rất rõ trong trường hợp video do người dùng tạo ra: nhu cầu lưu trữ lấn át cả nội dung được sản xuất chuyên nghiệp. Ngoài ra, thay đổi định dạng nội dung (từ analog sang digital, hay chuyển định dạng cho kênh phân phối mới) cũng là công việc tiêu tốn thời gian và cần lượng thiết bị xử lý tương ứng. - Cách đáp ứng nhu cầu khách hàng đang định hình lại chuỗi giá trị. Nội dung media trước hết có mặt tại các rạp chiếu, sau đó là DVD, và bây giờ chuyển sang truy cập theo yêu cầu. Nhà cung cấp nội dung nào sử dụng phương thức với chi phí hợp lí để phân phối đến người xem nội dung chất lượng cao, trong thời gian ngắn sẽ được cộng đồng người dùng tin tưởng lựa chọn, làm đòn bẩy kiểm soát thị phần. Nhu cầu phân tích dữ liệu: - Ngoài hỗ trợ phân phối và lưu trữ, điện toán đám mây còn mở ra khả năng cải tiến quy trình làm việc. Nhờ đáp ứng năng lực xử lý khi cần thiết, điện toán đám mây cho phép thu thập thông tin người dùng một cách nhanh chóng, tạo nên lợi thế cạnh tranh cho doanh nghiệp. - Sự thấu hiểu sẽ giúp thành công hơn trong việc thu hút và giữ chân khán giả; tùy biến quảng cáo và nội dung là những xử lý phức tạp, nhưng dễ dàng thực hiện trong đám mây. - Các phân tích cũng đóng vai trò quan trọng và thiết thực trong tương tác với người dùng trong môi trường thời gian thực. Thói quen sử dụng và những đánh giá (rating) của người dùng giúp định hướng họ đến những nội dung thích hợp. Mô hình này hoàn toàn phụ thuộc vào việc tập hợp và phân tích các phản hồi người dùng, một công việc đòi hỏi đáng kể năng lực xử lý từ đám mây. Tìm kiếm sự đột phá: - Một trong những lợi ích hấp dẫn nhất của điện toán đám mây là tính linh hoạt, nó có thể đáp ứng nhu cầu ở mọi cấp độ từ thấp đến cao. Những người dùng trước đây trước hết sẽ tập trung vào nhu cầu lưu trữ. Đối với doanh nghiệp thích tiên phong hướng đến chiến lược kinh doanh mới, đám mây sẽ cung cấp nền tảng để phát minh, thử nghiệm và đưa ra những sản phẩm đột phá cho thị trường. 56
- Cũng có thể sử dụng các đặc quyền do đám mây cung cấp để tạo ra bộ công cụ phần mềm mới mang lại lợi thế cạnh tranh riêng. Việc điều chỉnh nội dung nhằm đáp ứng nhu cầu về định dạng cần đến nhiều thao tác thủ công. Điện toán đám mây sẽ phát triển các ứng dụng mới thực hiện tự động công việc này, và có thể truy cập online từ bất kỳ đâu. Nhiều khả năng được mở ra để các doanh nghiệp tận dụng giải pháp công nghệ tốt hơn, nhanh hơn và rẻ hơn. 2. Tích hợp vào quy trình làm việc Những ứng dụng dựa trên đám mây có xu hướng phân phối các tính năng gần như phổ quát, rất lý tưởng đối với các công việc có tính lặp lại. Cũng có một số ứng dụng đặc biệt giành cho những người dùng cấp cao. Tuy nhiên, lợi ích thực sự của điện toán đám mây là cung cấp những tính năng cần thiết nhất cho lượng lớn người dùng. Thông thường, việc sử dụng các mẫu thiết lập sẵn, các tùy chọn cấu hình sẵn và các giao diện được tùy chỉnh nhằm tạo ra kết quả theo dạng định trước. Đối với các ứng dụng chuyên về dựng video, biên tập ảnh, đồ họa, hoạt cảnh hay một số thành phần khác trong quy trình làm việc, điểm then chốt chính là tính dễ sử dụng giúp tạo và phân phối nội dung theo các chuẩn chất lượng được yêu cầu. 57
Hình 2.9: Kết hợp giữa đám mây và mặt đất - Bước 1: Người biên tập nội dung tạo nội dung sử dụng công cụ do đám mây cung cấp. Hoặc cũng có thể đặt hàng từ đối tác. - Bước 2: Giám đốc nghệ thuật nhận thông báo về đơn đặt hàng mới, phân công cho các nhân viên thiết kế. - Bước 3: Nếu có thắc mắc, nhân viên thiết kế sẽ trực tiếp làm rõ với bên đặt hàng, thực hiện đơn hàng. - Bước 4: Giám đốc nghệ thuật đồng ý với đơn hàng, xem danh sách các”ứng cử viên” thiết kế cho đơn hàng trên đám mây. - Bước 5: Hoàn chỉnh các thành phần đồ họa sử dụng công nghệ điện toán đám mây, hoàn tất đơn đặt hàng. - Bước 6: Sản phẩm cuối cùng được lưu trữ tại nơi xác định. - Bước 7: Bộ phận phát sóng lấy nội dung để phát sóng. Đám mây cũng giúp dễ dàng phối hợp chặt chẽ trong suốt quá trình sản xuất và phân phối nội dung. Sơ đồ quy trình làm việc trong hình 2.9 minh họa các biên tập nội dung tại 58
nhiều điểm khác nhau có thể tham gia hiệu quả, làm việc đồng thời và song song để thực hiện một dự án. Trong trường hợp này, có thể gia tăng tối đa giá trị và hiệu quả làm việc của nhân viên bằng cách áp dụng các công cụ phù hợp với từng công việc. CHƯƠNG III: Nghiên cứu ứng dụng điện toán đám mây cho dịch vụ IPTV Truyền hình kỹ thuật số là tiến bộ quan trọng nhất trong công nghệ truyền hình từ khi phương tiện này được tạo ra trong thế kỷ trước. Truyền hình kỹ thuật số đưa ra cho khách hàng nhiều sự lựa chọn và tạo ra nhiều tương tác hơn. Hệ thống truyền hình quảng bá tương tự đã được sử dụng rất tốt trong hơn 60 năm qua. Trong giai đoạn đó, người xem phải trải qua sự chuyển tiếp từ truyền hình đen trắng sang truyền hình màu đã yêu cầu người xem phải mua các Tivi màu mới, và các kênh quảng bá phải có các máy phát mới, các thiết bị sản xuất chương trình mới. Ngày nay, với sự phát triển của ngành công nghiệp truyền hình sẽ đưa truyền hình thông thường sang thời đại của truyền hình kỹ thuật số. Hầu hết các hoạt động của truyền hình phải được nâng cấp và triển khai dựa trên kỹ thuật số để đưa tới cho khách hàng các dịch vụ kỹ thuật số tinh vi hơn. Một kỹ thuật mới được gọi là truyền hình dựa trên giao thức Internet IPTV (Internet Protocol – based Television). Như tên gọi, IPTV được miêu tả như là một cơ chế để truyền tải luồng nội dung truyền hình dựa trên nền tảng là một mạng sử dụng giao thức IP. Lợi ích của cơ chế này là khả năng phân phối nhiều loại tín hiệu truyền hình khác nhau, tăng các tính năng tương tác và cải tiến để tương thích với các mạng thuê bao đang tồn tại. I. Khái niệm 1. Lịch sử phát triển của IPTV Năm 1994, World News Now của ABC đã có buổi trình chiếu truyền hình quảng bá qua mạng Internet đầu tiên, sử dụng phần mềm CU-SeeMe videoconferencing. 59
Tổ chức liên quan đến IPTV đầu tiên xuất hiện là vào năm 1995, với sự thành lập Precept Software bởi Judith Estrin và Bill Carrico. Họ đã thiết kế và xây dựng một sản phầm internet video gọi là "IP/TV". IP/TV là một MBONE tương thích với các ứng dụng trên Windows và Unix, thực hiện truyền âm thanh, hình ảnh thông qua cả giao thức unicast và IP multicast RTP/RTCP. Phần mềm này được viết bởi Steve Casner, Karl Auerbach, và Cha Chee Kuan. Hệ thống này đã được Cisco Systems mua vào năm 1998 và Cisco đã giữ lại tên "IP/TV". AudioNet bắt đầu tiến hành nghiên cứu live webcasts với WFAA-TV trong tháng năm 1998, và KCTU-LP vào mùng 10 tháng 1 năm 1998. Kingston Communications, một nhà cung cấp dịch vụ viễn thông ở UK, triển khai KIT (Kingston Interactive Television), và IPTV qua mạng băng rộng DSL vào tháng 9 năm 1999 sau khi thử nghiệm dịch vụ TV và VoD. Nhà cung cấp này đã thêm dịch vụ VoD vào hệ thống trong tháng 10 năm 2001 với hệ thống Yes TV. Kingston là một trong những công ty đầu tiên trên thế giới triển khai IPTV và IP VoD qua mạng ADSL. Hiện nay, IPTV đã phát triển hầu khắp các nơi trên thế giớ, từ châu Mỹ, châu Âu, châu Á. Nhất là tại châu Á, với các thị trường như Hàn Quốc, Nhật Bản, Trung Quốc và cả Việt Nam, một trong những nước đang đi đầu đã có nhiều công ty khai thác công nghệ IPTV, dịch vụ này ngày càng phát triển với lượng thuê bao ngày càng tăng. Hiện Việt Nam đã có bốn nhà cung cấp lớn là FPT Telecom, VNPT, VTC và Viettel tham gia thị trường IPTV. Trong đó, FPT Telecom được xem là người tiên phong khi tiến hành thương mại hóa dịch vụ IPTV với thương hiệu iTivi, nay đổi thành OneTV, ở thời điểm năm 2006 – được xem là khá sớm khi mà băng thông rộng vẫn chưa thực sự phổ biến ở Việt Nam. Không muốn chậm chân, Tập đoàn Bưu chính- Viễn thông Việt Nam (VNPT) cũng vào cuộc với lợi thế có hệ thống hạ tầng băng thông rộng phủ khắp cả nước. Công ty Phần mềm và Truyền thông (VASC), một doanh nghiệp trực thuộc VNPT, đã thử nghiệm IPTV từ năm 2008 và chính thức cung cấp dịch vụ trên toàn quốc một năm sau đó với thương hiệu MyTV. Tiếp đó là VTC Digicom chính thức đưa dịch vụ IPTV cung cấp cho một số tỉnh thành vào ngày 12/5/2009. Dịch vụ VTC IPTV bao gồm các dịch vụ truyền hình độ nét cao (HD), truyền hình theo yêu cầu (VOD) trên mạng viễn thông. Song song với xu hướng hội tụ, xu hướng HD hóa các kênh truyền hình cũng ngày càng trở nên 60
phổ biến trên thế giới. Tiếp bước thành công trong việc đưa các kênh truyền hình độ nét cao HD phát sóng trên vệ tinh theo tiêu chuẩn DVB-S2, VTC tiếp tục đưa các kênh truyền hình độ nét cao này vào phát trên hệ thống IPTV. Gương mặt mới nhất là Tập đoàn Viễn thông Quân đội (Viettel), mới chỉ thương mại hóa IPTV NetTV vào đầu năm 2011 sau khi thử nghiệm dịch vụ từ năm 2010. Số lượng thuê bao cho đến nay đã đạt khoảng 15.000 thuê bao và mục tiêu sẽ đạt 300.000 thuê bao trong một vài năm tới. Với sự bùng nổ về công nghệ thông tin và thị trường băng thông rộng như hiện nay, dịch vụ IPTV trên thế giới cũng như tại Việt Nam hứa hẹn sẽ còn phát triển rực rỡ trong vòng vài năm tới. 2. Định nghĩa Công nghệ IPTV đang giữ phần quan trọng và có hiệu quả cao trong các mô hình kinh doanh truyền hình thu phí. Nhưng thực chất nghĩa của từ viết tắt IPTV là gì và ảnh hưởng của nó đối với người xem truyền hình như thế nào? Hình 3.1: Dịch vụ IPTV Khi mới bắt đầu IPTV được gọi là Truyền hình giao thức Internet (Internet 61
Protocol Television) hay Telco TV hoặc Truyền hình băng rộng (Broadband Television). Thực chất tất cả các tên đều được sử dụng để nói đến việc phân phối truyền hình băng rộng chất lượng cao hoặc nội dung âm thanh và hình ảnh theo yêu cầu trên một mạng băng rộng. IPTV là một định nghĩa chung cho việc áp dụng để phân phối các kênh truyền hình truyền thống, phim truyện, và nội dung video theo yêu cầu trên một mạng riêng. Từ góc nhìn của người sử dụng thì IPTV chỉ hoạt động như một chuẩn dịch vụ truyền hình trả tiền. Từ góc nhìn của nhà cung cấp thì IPTV bao gồm việc thu nhận, xử lý và phân phối chính xác nội dung truyền hình tới thuê bao thông qua một hạ tầng mạng sử dụng IP. Theo định nghĩa được đưa ra bởi hiệp hội viễn thông quốc tế tập trung vào nhóm IPTV thì IPTV là các dịch vụ đa phương tiện (ví dụ như dữ liệu truyền hình, video, âm thanh, văn bản, đồ họa) được phân phối trên một mạng IP có sự quản lý để cung cấp các mức yêu cầu về chất lượng của dịch vụ, an toàn, có tính tương tác và tin cậy. IPTV có một số điểm đặc trưng sau: -Hỗ trợ truyền hình tương tác: khả năng của hệ thống IPTV cho phép các nhà cung cấp dịch vụ phân phối đầy đủ các ứng dụng của truyền hình tương tác. Các dạng dịch vụ IPTV có thể được phân phối bao gồm chuẩn truyền hình trực tiếp, truyền hình hình ảnh chất lượng cao HDTV (High Definition Television), các trò chơi tương tác và truy cập Internet tốc độ cao. -Dịch thời gian: IPTV kết hợp với một bộ ghi hình video số cho phép dịch chuyển thời gian để xem nội dung chương trình, đây là một kỹ thuật ghi hình và lưu trữ nội dung để có thể xem lại sau. - Tính cá nhân: một hệ thống IPTV end-to-end hỗ trợ thông tin có tính hai chiều và cho phép người sử dụng xem các chương trình theo sở thích, thói quen Hay cụ thể hơn là cho người dùng xem cái gì họ muốn vào bất kỳ lúc nào. - Yêu cầu băng thông thấp: để thay thế cho việc phân phối mọi kênh cho người dùng, công nghệ IPTV cho phép các nhà cung cấp dịch vụ chỉ phân phối các kênh mà người dùng đã yêu cầu. Đây là đặc điểm hấp dẫn cho phép các nhà khai 62
thác mạng bảo toàn được băng thông của họ. - Nhiều thiết bị có thể sử dụng được: việc xem nội dung IPTV không giới hạn cho Tivi. Khách hàng có thể sử dụng PC của họ và các thiết bị di động để truy cập các dịch vụ IPTV. II. Cấu trúc truyền thống cho dịch vụ IPTV 1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống IPTV Tín hiệu âm thanh hình ảnh được chuyển đổi thành tín hiệu dạng số qua quá trình lấy mẫu, lượng tử và số hóa tại một bộ biến đổi A/D. Các tín hiệu số này sau đó được nén lại để tăng hiệu quả truyền dẫn, được đóng gói và truyền qua mạng IP. Mạng IP bao gồm các router/switch định tuyến, sẽ dựa trên địa chỉ của gói tin, các thông tin chỉ dẫn (độ ưu tiên, nhãn, ) và bảng thông tin định tuyến của mình để tìm ra con đường tốt nhất để chuyển gói tin. Trong quá trình chuyển gói tin, để hạn chế việc mất gói (gián đoạn đường truyền, méo dạng do nhiễu hay loại bỏ do nghẽn) ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ, người ta thường sử dụng các bộ đệm gói tin để nhận và thêm vào một độ trễ làm tất cả các gói tin xuất hiện với độ trễ không thay đổi. Các gói tin IP này được biến đổi trở lại thành dạng tín hiệu truyền hình (PAL, NTSC hay DVB) thông qua các gateway hoặc các đầu cuối set-top Box và được hiển thị bằng TV hoặc máy tính cá nhân. Mọi hoạt động của hệ thống IPTV như khởi tạo, kết nối, quản lý các chức năng truyền hình đều thông qua middleware server của nhà cung cấp dịch vụ. Khi khởi tạo ban đầu, các đầu cuối truyền hình sẽ được cung cấp một địa chỉ IP và thông qua địa chỉ IP này middleware sẽ quản lý và tải xuống các chương trình hướng dẫn điện tử (EPG) vào STB. STB sẽ tương tác điều khiển với middleware để thực hiện các yêu cầu của người dùng. Khi có các dịch vụ theo yêu cầu, middleware sẽ chuyển phiên làm việc cho máy chủ VoD. Máy chủ VoD cũng được middleware quản lý cung cấp một địa chỉ IP, thông qua đó thiết lập một kết nối streaming giữa đầu cuối và máy chủ VoD. Đầu cuối STB phải hỗ trợ đa địa chỉ IP (mỗi địa chỉ IP chỉ có thể tham gia vào một nhóm multicast) để có thể coi cùng lúc nhiều chương trình khác nhau. 63
2. Mô hình kiến trúc hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV Hình 3.2: Kiến trúc hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV Hệ thống cung cấp nội dung: Thu, nhận và xử lý các dữ liệu chương trình từ các nguồn khác nhau như vệ tinh, truyền hình mặt đất và các nguồn khác để chuyển sang hệ thống video headend. - Nguồn video đầu mối - Video Headend (DVB): Thu, điều chế và giải mã nội dung hình ảnh và âm thanh từ các nguồn khác nhau và sử dụng các thiết bị mã hóa (encoder) để chuyển đổi nội dung này thành các luồng IP multicast ở khuôn dạng mã hóa mong muốn. Yêu cầu phải có thiết bị đầu cuối cho việc phát nội dung quảng bá. Thiết bị đầu cuối này có khả năng mã hoá một chuỗi các hình ảnh theo thời gian thực bằng kỹ thuật nén dùng MPEG -2, MPEG-4 hoặc H.264. Sau khi mã hoá, các chuỗi truyền MPEG sẽ được đóng gói và truyền thành những chuỗi gói IP 64
bằng cách sử dụng giao thức UDP/IP. Đầu vào của hệ thống video headend là các chương trình truyền hình quảng bá, các kênh truyền hình mua bản quyền thu từ vệ tinh, các kênh truyền hình cáp, các phim từ các nguồn khác như tự sản xuất, từ các thiết bị VCD/DVD player, v.v Phần mềm IPTV streaming được sử dụng trong DVB cho phép cấu hình linh hoạt và đảm bảo hiệu suất cao và độ tin cậy tốt. - Hệ thống quản lý mạng và tính cước - Billing system: Hệ thống này quản lý và tính cước dịch vụ truy cập của thuê bao IPTV. Các chức năng cơ bản của phần mềm thanh toán của IPTV là: bảo trì cơ sở dữ liệu thuê bao; đánh giá và tính phí cho dịch vụ IPTV; tạo và quản lý kế hoạch thuế; tạo ra các tài liệu kế toán (hoá đơn); thẻ truy cập quản lý và báo cáo tài chính. - Phần mềm điều khiển trung tâm - Middleware: Middleware là phần mềm kết hợp các phần khác nhau của IPTV thành một hệ thống hoàn chỉnh. Nó điều khiển cung cấp dịch vụ, gồm giao diện cho phép người dùng chọn lựa các kênh, các chương trình truyền hình, lập lịch, điều khiển việc cung cấp dịch vụ tới người dùng bảo đảm an ninh và truy nhập có điều kiện. Middleware là một giao diện của hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV với người sử dụng, cung cấp chức năng client-server cho người dùng giao tiếp với các dịch vụ broadcast và on-demand. Hiển thị một danh sách các dịch vụ mà thuê bao đó có thể sử dụng và trợ giúp lựa chọn dịch vụ này sau khi đã xác thực danh tính của người dùng. Middleware lưu lại một profile cho tất cả các dịch vụ và đảm bảo các hoạt động bên trong của dịch vụ truyền hình một cách hoàn hảo. - Hệ thống phân phối nội dung - Video on - Demand Server: VoD Server gồm các cụm máy chủ VoD và hệ thống quản lý VoD tương ứng, có chức năng tiếp nhận nội dung video từ nhà sản xuất, các nguồn thông tin khác và cho phép lưu trữ các nội dung đã được mã hóa và thiết lập các chính sách phân phối nội dung một cách mềm dẻo. Hệ thống này cũng cho phép nhà khai thác mở rộng một cách kinh tế, phù hợp với tải và yêu cầu dịch vụ của các thuê bao. Máy chủ VoD sẽ lưu nội dung thực và cung cấp cho thuê bao khi nó nhận được sự xác thực danh tính từ Middleware. Nó cho phép các thuê bao đặt và xem những bộ phim chất lượng cao và chương trình theo yêu cầu (chương trình này được lưu trên máy dịch vụ và 65
truyền tải theo yêu cầu). Hệ thống này cũng cung cấp những chức năng điều khiển VCR như fast-forward, pause, và rewind. - Máy chủ CAS/DRM CAS (Hệ thống truy nhập có điều kiện - Conditional Access System): Là hệ thống quản lý các key mã hóa và giải mã cũng như phân phối các nội dung video bị mã hóa. Việc mã hóa này nhằm chống đánh cắp thông tin, nó dùng để giới hạn truy cập vào các nội dung đa phương tiện, nghĩa là mã hóa nội dung để chỉ những người sử dụng hợp pháp sẽ có thể giải mã và xem nó. DRM (Hệ thống quản lý bản quyền số - Digital Rights Managerment): Là hệ thống điều khiển quyền truy cập và bảo vệ bản quyền cho việc phát hành các thông tin, sản phẩm nghe nhìn dưới dạng số. Nó thực hiện chức năng cung cấp cho thuê bao phương pháp xác thực thuê bao, đảm bảo nội dung truyền hình cung cấp đến thuê bao là chính xác và đúng nhu cầu. III. Cấu trúc đám mây cho dịch vụ Video theo yêu cầu - VoDaaS Điện toán đám mây, thuật ngữ thông dụng mới nhất trong ngành công nghệ, miêu tả một kỉ nguyên mới của việc sử dụng Internet khi các dịch vụ được chuyển qua mạng. Công việc hiện tại đưa ra một chiến lược mới nhằm tích hợp các giải pháp đám mây để giảm các chi phí IT ngày càng tăng, tính phức tạp của việc quản lí mạng và việc sử dụng không hiệu quả các cơ sở hạ tầng dành cho IPTV. Cách tiếp cận mới này theo hai kĩ thuật ảo hóa: - Ảo hóa máy chủ – các máy chủ ảo cùng trú trên một một máy chủ chuyên dụng - Ảo hóa ứng dụng – khách hàng chọn để chạy một kênh hay các video từ một bảng chọn chương trình. Trong các trường hợp này, tất cả các video vận hành như thể chúng được phát bởi một máy chủ chuyên dụng. Một cơ cấu kiến trúc được đề xuất, có tên là dịch vụ Video theo yêu cầu-VoDaaS có chức năng mô hình hóa các dịch vụ đám mây theo yêu cầu dành 66
cho IPTV, giúp khách hàng có thể nhận được các chương trình TV hay các dòng video từ bất cứ đâu. 1. Tại sao lại sử dụng điện toán đám mây Nhu cầu cung cấp dữ liệu đa phương tiện ngày càng tăng cùng với sự phụ thuộc vào mạng lưới truyền dẫn tốc độ cao đã làm tăng sự quan tâm dành cho các giải pháp vận chuyển hiệu quả đối với các luồng đa phương tiện. Đặc biệt là luồng tín hiệu video không chấp nhận việc trễ hay mất gói tin xảy ra. Không giống như việc truyền các khối dữ liệu lớn, việc truyền nội dung video đòi hỏi một băng thông đủ lớn và liên tục để đảm bảo chất lượng hình ảnh theo yêu cầu. Mặc dù đã có nhiều điều kiện để bùng nổ IPTV như thiết bị đầu cuối rẻ, quy chế truyền hình trả tiền đã ban hành nhưng dịch vụ IPTV vẫn nhận được không ít lời than phiền về nội dung nghèo nàn hay chất lượng hình ảnh vẫn chưa thực sự tốt. Theo dự đoán của nhóm nghiên cứu Multimedia Research Group, đến năm 2012 số thuê bao IPTV trên toàn thế giới sẽ đạt 92,8 triệu với tốc độ tăng trưởng hàng năm là 31%, trong khi năm 2008 con số này chỉ là 24 triệu. Trong đó, số lượng thuê bao của khu vực châu Á sẽ đạt gần 40 triệu thuê bao vào năm 2012 (bằng với số lượng của châu Âu), con số này vào cuối năm 2008 là khoảng 8 triệu thuê bao. Với tình hình như vậy, Telco đã đầu tư và nâng cấp cơ sở hạ tầng hiện có, tuy nhiên làm thế nào để hiện thực hóa dịch vụ này để khách hàng có thể chi trả một chi phí cao hơn một chút? Thay vào đó, người tiêu dùng có thể sẽ thích việc cá nhân hóa dịch vụ đa phương tiện ở bất kì lúc nào, bất kì nơi đâu và trên bất kì thiết bị nào. Nếu trường hợp này xảy ra thì các nhà cung cấp dịch vụ cố định và di động phải giải quyết việc nâng cấp các cơ sở hạ tầng mạng đang triển khai để cung cấp các khả năng này trong một phương thức có thể thích ứng cao với QoS từ thiết bị đầu tới thiết bị cuối được đảm bảo. Trong trường hợp này, việc thiết kế một cấu trúc phân phối các dịch vụ IPTV theo yêu cầu khả thi là cần thiết đối với một nhà cung cấp dịch vụ. Với việc chúng ta muốn một thư viện nội dung và băng thông lớn bao nhiêu là các vấn đề triển khai quan trọng mà nhà cung cấp phải đối mặt. Hiện nay, các nhà cung cấp 67
dịch vụ sử dụng cấu trúc tập trung cho việc cung cấp video theo yêu cầu, với một lượng lớn băng thông thừa. Nhưng đây không phải là một giải pháp khả thi đối với thư viện nội dung lớn bởi vì nó có thể gây ra nghẽn vận hành, trì hoãn trong thời gian dài và kinh nghiêm xấu cho khách hàng bởi vì họ có thể thấy rằng ứng dụng này không thú vị. Điện toán đám mây là một giải pháp nổi tiếng đối với chi phí IT ngày càng tăng, các vấn đề bảo mật và độ phức tạp ngày càng tăng của việc quản lí mạng. Vấn đề tăng hiệu năng đồng thời giảm mức tiêu thụ năng lượng, đặc biệt là khi được nhân lên bởi hàng triệu người dùng. Vì các công ty ngày càng muốn tìm ra phương pháp sử dụng cơ sở hạ tầng hiệu quả, đặc biệt trong giai đoạn suy thoái kinh tế hiện nay, sự thay đổi về nhận thức này đã đặt ra nhiều thách thức cho các kết cấu cung cấp video theo kiểu client-server hiện nay nhằm đạt được các công nghệ mới để cung cấp cho các ứng dụng đa phương tiện đang nổi lên (thời gian thực/lưu trữ dữ liệu). Vậy công nghệ này có thể phát triển đến đâu thì chúng ta hãy theo dõi tiếp các giải pháp đề xuất sau đây. 2. Đề xuất kiến trúc dịch vụ IPTV trên điện toán đám mây Hình 3.3: Kiến trúc tổng quát dịch vụ IPTV trên đám mây 68
Hình 3.3 thể hiện một kiến trúc đám mây cơ bản cho việc cung cấp những dịch vụ theo yêu cầu. Mỗi dịch vụ có một tổ hợp linh động các nguồn lực, bao gồm máy tính, mạng lưới, và kho lưu trữ - những thứ được phân phối bởi các nhà cung cấp. Ý tưởng cốt lõi của kiến trúc này là quảng bá tất cả các dịch vụ IPTV trong khi tối thiểu hóa tổng nguồn lực cần thiết, bằng cách thực hiện các dịch vụ cá nhân ứng với một khối lượng thực thi thời gian thực. Mẫu khối lượng công việc của mỗi dịch vụ (Service workload model): Với mỗi dịch vụ, sẽ thiết lập một mẫu khối lượng công việc (workload model), cái mà có thể đoán trước được dung lượng của các yêu cầu đến theo thời gian. Do đó nguồn lực được huy động tại thời điểm thích hợp đúng lúc để thỏa mãn những yêu cầu của dịch vụ. Việc này có thể dựa trên việc phân tích các dữ liệu trong quá khứ, những sự kiện gợi ý ngoài lề Ngoài những mô hình thông thường được áp dụng cho tất cả các dịch vụ của IPTV, LiveTV ICC có một lượng lớn những yêu cầu tương quan đến một cách định kì. Cơ chế kiểm soát dịch vụ (Service control mechanisms): cho phép mỗi dịch vụ thiết lập một tập hợp các cơ chế kiểm soát nhằm thay đổi những yêu cầu về nguồn lực mà không phải hi sinh chất lượng dịch vụ. Ví dụ, một dịch vụ VoD có thể tăng tốc độ truyền nội dung cho những phiên liên tục, và thời gian cần thiết để duy trì băng thông đó sẽ giảm đi. Điều này giúp giải phóng tài nguyên để dùng cho các dịch vụ khác, ví dụ như để phục vụ những dự đoán về một dòng ồ ạt của yêu cầu LiveTV ICC. Ảo hóa cho phép có được nhiều cơ chế kiểm soát (control mechanisms) đó. Ví dụ, sau khi tăng tốc truyền nội dung cho VoD, chúng ta chỉ đơn giản tạm dừng VMs cho VoD, và tự động phân phối VMs để tải khối lượng công việc của LiveTV ICC. Điều hành dịch vụ (Service orchestrator): Là bộ điều hành dịch vụ có nhiệm vụ lấy các mẫu khối lượng công việc từ service workload models của tất cả các dịch vụ. Bộ điều hành sẽ hoạt động hiệu quả như một giám sát khi: - Nắm bắt được các nhu cầu tài nguyên của các dịch vụ. - Quyết định những giải pháp thích hợp để giảm tải tiêu thụ tài nguyên tổng thể. Đây được coi là vấn đề tối ưu hóa. Đặc biệt, bộ điều hành dịch vụ sẽ chia miền thời gian liên tục thành các dải bắt đầu từ T0, T1, Tại thời điểm bắt đầu của dải thời gian Ti, 69
bộ điều hành đầu tiên thực thi những hoạt động đã được lên lịch cho dải thời gian đó, từ đó phân phối nguồn lực cho các dịch vụ đã được cập nhật. Dựa trên dự đoán khối lượng công việc gần đây nhất, từ đó bộ điều hành sẽ điều chỉnh lại lịch hoạt động tại Tj (j>i). Mỗi khoảng thời gian cho mỗi dịch vụ hoạt động với một tài nguyên đã sắp đặt trước đó, vì việc thay đổi tài nguyên chỉ xảy ra ở đầu mỗi dải thời gian. Một khoảng thời gian ngắn cho phép thích nghi với nhiều khối lượng công việc, nhưng lại có khả năng làm tăng sự bất ổn trong hệ thống và tăng khối lượng công việc cần tối ưu trên bộ điều hành. Để dải thời gian dài hơn để giảm bớt khối lượng công việc tối ưu, nhưng không thể tránh khỏi việc đáp ứng chậm trễ cho sự thay đổi về khối lượng công việc Việc thực hiện xử lý dịch vụ tạo ra ở đầu dải thời gian là một quá trình xử lý phức tạp. Nó có thể không thực tế lắm (do sự phức tạp về mô hình) và không cần thiết (do dự đoán thiếu chính xác) cho bộ điều hành khi phải lên nhiều kế hoạch cho khoảng thời gian tiếp theo. Nên một mô hình đơn giản nhất là tại Ti bộ điều hành chỉ quyết định xem làm gì tiếp tại Ti+1. Như vậy bộ điều hành dịch vụ sẽ làm việc một cách chính xác và sẽ giảm thiểu sự tiêu tốn về tài nguyên hệ thống. Mỗi dịch vụ phải có khả năng yêu cầu để đạt được sự chia sẻ ngang bằng về tài nguyên. Ví dụ dịch vụ VoD có thể hạn chế tỷ lệ phần trăm các phiên cần tăng tốc. Ngoài ra có thể kết hợp cơ chế thực thi dịch vụ với các điều luật cụ thể. Từ đó bộ điều hành dịch vụ sẽ giảm thiểu những yêu cầu không cần thiết trên toàn hệ thống cũng như trên chính dịch vụ đó. 3. Mây hóa dịch vụ Video theo yêu cầu-VoDaaS Khi nói đến cơ sở hạ tầng và việc vận hành điện toán đám mây, phương pháp ảo hóa sẽ là giải pháp quan trọng nhất. Gần đây, việc ảo hóa các nguồn phần cứng đã rất thành công và được nhiều công ty ứng dụng . Ví dụ, so với việc duy trì theo hướng tập trung, các trung tâm dữ liệu này sẽ linh hoạt hơn rất nhiều, bảo mật và tiết kiệm chi phí hơn, phương pháp này không cần đến một phòng máy chủ và những chi phí quản trị. Việc ảo hóa ngày càng được sử dụng rộng rãi thậm chí cả các phía khách hàng cũng thông qua ảo hóa ứng dụng và ảo hóa màn hình. Thực ra, tương lai được dự đoán là sẽ ít 70