Đề tài Tìm hiểu tính ảo hóa trong công nghệ điện toán đám mây

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN  ĐỀ TÀI MÔN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TÊN ĐỀ TÀI TÌM HIỂU TÍNH ẢO HÓA TRONG CÔNG NGHỆ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY Giảng Viên HD: GS. TSKH Hoàng Kiếm Học Viên: Nguyễn Khắc Văn Chuyên Ngành Khoa Học Máy Tính – Khóa 22 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2012 1 Mục Lục Phần I. Tổng Quan Về Phương Pháp Luận Nghiên Cứu Khoa Học .......................................................... 2 1. Các khái niệm cơ bản về Khoa Học và Nghiên Cứu Khoa Học ........................................................... 2 1.1. Khoa học .................................................................................................................................... 2 1.2. Nghiên cứu khoa học .................................................................................................................. 2 2. Phương pháp Nghiên cứu khoa học .................................................................................................... 5 2.1. Phương pháp chung trong Nghiên cứu khoa học ......................................................................... 5 2.2. Phương pháp giải quyết vấn đề theo khoa học về phát minh, sáng chế......................................... 5 Phần II. Tính Ảo Hóa Trong Công Nghệ Điện Toán Đám Mây............................................................... 12 1. Tổng Quan Về Điện Toán Đám Mây ................................................................................................ 14 1.1. Thế nào là điện toán đám mây?................................................................................................. 14 1.2. Nguyên lý hoạt động ................................................................................................................ 14 1.3. Đặc điểm của điện toán đám mây ............................................................................................. 14 1.4. Các mô hình triển khai của điện toán đám mây ......................................................................... 14 1.5. Các giải pháp của điện toán đám mây ....................................................................................... 15 1.6. Tính bảo mật trong điện toán đám mây ..................................................................................... 15 2. Kiến Trúc Các Phần Mềm Dịch Vụ Trong Điện Toán Đám Mây ...................................................... 15 2.1. Giới thiệu phần mềm dịch vụ SaaS(Software as a Service)........................................................ 15 2.2. Cơ sở hạ tầng như một dịch vụ( IaaS: Infrastructure as a Service) ............................................. 17 2.3. Nền tảng như một dịch vụ ( PaaS: Platform as a Serivice) ......................................................... 18 2.4. So sánh dịch vụSaaS, PaaS và IaaS ........................................................................................... 18 2.5. Các dịch vụ khác trên nền của Cloud Computing bao gồm ........................................................ 18 3. Tìm Hiểu Mô Hình Ảo Hóa Trong Điện Toán Đám Mây .................................................................. 19 3.1. Công nghệ ảo hóa: .................................................................................................................... 19 3.2. Công nghệ ảo hóa máy chủ ....................................................................................................... 23 3.3. Tìm hiểu mô hình ảo hóa máy chủ trong điện toán đám mây: .................................................... 24 Phần III. Kết Luận .................................................................................................................................... 27 2 Phần I. Tổng Quan Về Phương Pháp Luận Nghiên Cứu Khoa Học 1. Các khái niệm cơ bản về Khoa Học và Nghiên Cứu Khoa Học 1.1. Khoa học 1.1.1. Các định nghĩa và khái niệm - Khoa học là hệ thống tri thức về mọi loại qui luật của vật chất và sự vận động của vật chất, những qui luật của tự nhiên, xã hội và tư duy (Pierre Auger –Tendences actuelles de la recherche scientifique, UNESCO, Paris, 1961). - Khoa học là một hoạt động xã hội nhằm tìm tòi, phát hiện qui luật của vật chất, hiện tượng và vận dụng những qui luật ấy để sáng tạo ra nguyên lý các giải pháp tác động vào các sự vật hoặc hiện tượng, nhằm biến đổi trạng thái của chúng. - Theo quan điểm của Marx, khoa học còn được hiểu là một hình thái ý thức xã hội, tồn tại độc lập tương đối với các hình thái ý thức xã hội khác. - Các tiêu chí nhận biết một bộ môn khoa học: 1. Có một đối tượng nghiên cứu 2. Có một hệ thống lý thuyết 3. Có một hệ thống phương pháp luận 4. Có mục đích sử dụng 1.1.2. Phân loại Các quan điểm tiếp cận phân loại khoa học: - Theo nguồn gốc: Khoa học thuần túy (sciences pures), lý thuyết (sciences theorique), thực nghiệm (sciences experimentales), thực chứng (sciences positives), qui nạp (sciences inductives), diễn dịch (sciences deductives)…. - Theo mục đích ứng dụng: Khoa học mô tả, phân tích, tổng hợp, ứng dụng, hành động, sáng tạo…. - Theo mức độ khái quát: Cụ thể, trừu tượng, tổng quát… - Theo tính tương liên giữa các khoa học: Liên ngành, đa ngành… - Theo cơ cấu hệ thống tri thức: Cơ sở, cơ bản, chuyên ngành… - Theo đối tượng nghiên cứu: Tự nhiên, kỹ thuật, xã hội nhân văn, công nghệ, nông nghiệp, y học… 1.2. Nghiên cứu khoa học Nhằm thỏa mãn nhu cầu nhận thức và cải tạo thế giới: 3 - Khám phá những thuộc tính bản chất của sự vật hoặc hiện tượng. - Phát hiện qui luật vận động của sự vật. - Vận dụng qui luật để sáng tạo giải pháp tác động vào sự vật. 1.2.1. Các chức năng cơ bản của nghiên cứu khoa học - Mô tả: Là trình bày bằng ngôn ngữ hình ảnh chung nhất của sự vật, cấu trúc, trạng thái, sự vận động của sự vật. Sự mô tả bao gồm định tính và định lượng. - Giải thích: Là làm rõ nguyên nhân sự hình thành và qui luật chi phối quá trình vận động của sự vật nhằm đưa ra những thông tin về thuộc tính bản chất của sự vật. - Dự đoán: Nhìn trước quá trình hình thành, sự tiêu vong, sự vận động và những biểu hiện của sự vật trong tương lai. - Sáng tạo: Làm ra sự vật mới chưa từng tồn tại. Khoa học không bao giờ dừng lại ở ở chức năng mô tả, giải thích và dự đóan. Sứ mệnh lớn lao của khoa học là sáng tạo các giải pháp cải tạo thế giới. 1.2.2. Các đặc điểm của nghiên cứu khoa học - Tính mới: Nghiên cứu khoa học là quá trình thâm nhập vào thế giới của sự vật mà con người chưa biết, hướng tới những phát hiện mới hoặc những sáng tạo. Đây là đặc điểm quan trọng nhất. - Tính tin cậy: Kết quả nghiên cứu phải có khả năng kiểm chứng lại nhiều lần do nhiều người khác nhau trong điều kiện giống nhau. Do đó, một nguyên tắc mang tính phương pháp luận của Nghiên cứu khoa học là khi trình bày một kết quả nghiên cứu, người nghiên cứu cần chỉ rõ điều kiện, những nhân tố và phương tiện thực hiện. - Tính thông tin: Là những thông tin về qui luật vận động của sự vật hoặc hiện tượng, thông tin về qui trình công nghệ và các tham số đi kèm qui trình đó. - Tính khách quan: Vừa là một đặc điểm của Nghiên cứu khoa học vừa là tiêu chuẩn của người Nghiên cứu khoa học. Để đảm bảo tính khách quan, người Nghiên cứu khoa học cần phải tự trắc nghiệm lại những kết luận tưởng như đã hoàn toàn được xác nhận. - Tính rủi ro: Một nghiên cứu có thể thành công, có thể thất bại. Thất bại có thể do nhiều nguyên nhân nhưng trong khoa học thất bại cũng được xem là một kết quả và mang ý nghĩa về một kết luận của Nghiên cứu khoa học và được lưu giữ, tổng kết lại như một tài liệu khoa học nghiêm túc để tránh cho 4 người đi sau không dẫm chân lên lối mòn, tránh lãng phí các nguồn lực nghiên cứu. - Tính kế thừa: Có ý nghĩa quan trọng về mặt phương pháp luận nghiên cứu. Ngày nay không có một Nghiên cứu khoa học nào bắt đầu từ chỗ hòan tòan trống không về kiến thức, phải kế thừa các kết quả nghiên cứu của các lĩnh vực khoa học khác nhau. - Tính cá nhân: Vai trò của cá nhân trong sáng tạo mang tính quyết định, thể hiện trong tư duy cá nhân và chủ kiến riêng của các nhân. - Tính phi kinh tế: Lao động Nghiên cứu khoa học hầu như không thể định mức, thiết bị chuyên dụng dùng trong Nghiên cứu khoa học hầu như không thể khấu hao, hiệu quả kinh tế của Nghiên cứu khoa học hầu như không thể xác định. 1.2.3. Các loại hình Nghiên cứu khoa học - Nghiên cứu cơ bản: Nhằm phát hiện bản chất, qui luật của sự vật hoặc hiện tượng trong tự nhiên, xã hội, con người, có thể thực hiện trên cơ sở những nghiên cứu thuần túy lý thuyết hoặc trên cơ sở những quan sát, thí nghiệm. Sản phẩm là các phát kiến, công thức, phát minh. Chia làm 2 loại: - Nghiên cứu cơ bản thuần túy và định hướng. UNESCO chia nghiên cứu cơ bản định hướng thành nghiên cứu nền tảng và chuyên đề. o Nghiên cứu ứng dụng: Là sự vận dụng các qui luật từ nghiên cứu cơ bản để đưa ra nguyên lý về các giải pháp có thể bao gồm công nghệ, sản phẩm, vật liệu,... Sáng chế là giải pháp kỹ thuật có tính mới và áp dụng được. o Nghiên cứu triển khai (R & D): Là sự vận dụng các qui luật, các nguyên lý để đưa ra các hình mẫu với những tham số có tính khả thi về kỹ thuật, có thể chia làm các loại hình: Triển khai trong phòng, bán đại trà,.. 1.2.4. Các bước Nghiên cứu khoa học - Xác lập vấn đề nghiên cứu: Vấn đề nghiên cứu là những điều chưa biết hoặc chưa biết thấu đáo về bản chất sự vật hoặc hiện tượng, cần được làm rõ trong quá trình nghiên cứu. Khi vấn đề nghiên cứu được chọn và cụ thể hóa thành 1 đề tài nghiên cứu, người nghiên cứu cần xác định cơ sở lý thuyết cho nghiên cứu và tìm hiểu lịch sử vấn đề. - Chuẩn bị nghiên cứu: Xây dựng đề cương nghiên cứu (lý do chọn đề tài, xác định đối tượng và phạm vi nghiên cứu, xác định mục tiêu và nhiệm vụ 5 nghiên cứu, đặt tên đề tài,..), xây dựng kế hoạch nghiên cứu (tiến độ, nhân lực, dự toán,…), chuẩn bị phương tiện nghiên cứu, lập danh mục tư liệu,.... - Lựa chọn và nghiên cứu thông tin: Thu thập và xử lý thông tin, nghiên cứu tư liệu, thâm nhập thực tế, tiếp xúc cá nhân, xử lý thông tin,.. - Nghiên cứu: Xây dựng giả thuyết, lựa chọn phương pháp nghiên cứu, nghiên cứu và kiểm chứng giả thuyết. - Hoàn tất nghiên cứu: Đề xuất và xử lý thông tin, xây dựng kết luận và khuyến nghị, viết báo cáo hoàn tất, hoàn tất và áp dụng kết quả. 2. Phương pháp Nghiên cứu khoa học 2.1. Phương pháp chung trong Nghiên cứu khoa học 2.1.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết Được sử dụng trong cả khoa học tự nhiên, khoa học xã hội và các khoa học khác, bao gồm nhiều nội dung khác nhau như: Nghiên cứu tư liệu, xây dựng khái niệm, phạm trù, thực hiện các phán đoán, suy luận,.v.v… và không có bất cứ quan sát hoặc thực nghiệm nào được tiến hành. 2.1.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm Nghiên cứu thực nghiệm là những nghiên cứu được thực hiện bởi những quan sát các sự vật hoặc hiện tượng diễn ra trong những điều kiện có gây biến đổi đối tượng nghiên cứu một cách có chủ định. Nghiên cứu thực hiện có thể được thực hiện trên đối tượng thực hoặc trên các mô hình do người nghiên cứu tạo ra với những tham số do người nghiên cứu khống chế. Nghiên cứu thực nghiệm được áp dụng phổ biến không những trong khoa học tự nhiên, khoa học kỹ thuật và công nghệ, y học, mà cả trong khoa học xã hội và các lĩnh vực khoa học khác. 2.1.3. Phương pháp nghiên cứu phi thực nghiệm Là một phương pháp nghiên cứu dựa trên sự quan sát, quan trắc những sự kiện đã hoặc đang tồn tại, hoặc thu thập những số liệu thống kê đã tích lũy. trên cơ sở đó phát hiện qui luật của sự vật hoặc hiện tượng. Trong phương pháp này người nghiên cứu chỉ quan sát những gì đã và đang tồn tại, không có bất cứ sự can thiệp nào gây biến đổi trạng thái của đối tượng nghiên cứu. 2.2. Phương pháp giải quyết vấn đề theo khoa học về phát minh, sáng chế Có 40 thủ thuật tổng quát sau: 1. Nguyên tắc phân nhỏ Nội dung: 6 a) Chia đối tượng thành các phần độc lập. b) Làm đối tượng trở nên tháo lắp được. c) Tăng mức độ phân nhỏ của đối tượng. 2. Nguyên tắc tách khỏi đối tượng Nội dung: Tách phần gây "phiền phức" (tính chất "phiền phức") hay ngược lại, tách phần duy nhất "cần thiết" (tính chất "cần thiết") ra khỏi đối tượng. 3. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ Nội dung a) Chuyển đối tượng (hay môi trường bên ngoài, tác động bên ngoài) có cấu trúc đồng nhất thành không đồng nhất. b) Các phần khác nhau của đối tượng phải có các chức năng khác nhau. c) Mỗi phần của đối tượng phải ở trong những điều kiện thích hợp nhất của công việc. 4. Nguyên tắc phản đối xứng Nội dung: Chuyển đối tượng có hình dạng đối xứng thành không đối xứng (nói chung làm giảm bậc đối xứng). 5. Nguyên tắc kết hợp Nội dung a) ết hợp các đối tượng đồng nhất hoặc các đối tượng d ng cho các hoạt động kế cận. b) ết hợp về mặt thời gian các hoạt động đồng nhất hoặc kế cận. 6. Nguyên tắc vạn năng Nội dung: Đối tượng thực hiện một số chức năng khác nhau, do đó không cần sự tham gia của đối tượng khác. 7. Nguyên tắc “chứa trong” Nội dung a) Một đối tượng được đặt bên trong đối tượng khác và bản thân nó lại chứa đối tượng thứ ba ... b) Một đối tượng chuyển động xuyên suốt bên trong đối tượng khác. 8. Nguyên tắc phản trọng lượng Nội dung a) B trừ trọng lượng của đối tượng bằng cách gắn nó với các đối tượng khác, có lực nâng. 7 b) B trừ trọng lượng của đối tượng bằng tương tác với môi trường như sử dụng các lực thủy động, khí động... 9. Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ Nội dung Gây ứng suất trước với đối tượng để chống lại ứng suất không cho phép hoặc không mong muốn khi đối tượng làm việc (hoặc gây ứng suất trước để khi làm việc sẽ d ng ứng suất ngược lại ). 10. Nguyên tắc thực hiện sơ bộ Nội dung a) Thực hiện trước sự thay đổi cần có, hoàn toàn hoặc từng phần, đối với đối tượng. b) Cần sắp xếp đối tượng trước, sao cho chúng có thể hoạt động từ vị trí thuận lợi nhất, không mất thời gian dịch chuyển. 11. Nguyên tắc dự phòng. Nội dung B đắp độ tin cậy không lớn của đối tượng bằng cách chuẩn bị trước các phương tiện báo động, ứng cứu, an toàn. 12. Nguyên tắc đẳng thế Nội dung Thay đổi điều kiện làm việc để không phải nâng lên hay hạ xuống các đối tượng. 13. Nguyên tắc đảo ngược Nội dung: a) Thay vì hành động như yêu cầu bài toán, hãy hành động ngược lại (ví dụ: không làm nóng mà làm lạnh đối tượng). b) Làm phần chuyển động của đối tượng (hay môi trường bên ngoài) thành đứng yên và ngược lại, phần đứng yên thành chuyển động. c) Lật ngược đối tượng. 14. Nguyên tắc cầu ( tròn ) hoá Nội dung a) Chuyển những phần thẳng của đối tượng thành cong, mặt phẳng thành mặt cầu, kết cấu hình hộp thành kết cấu hình cầu. b) Sử dụng các con lăn, viên bi, vòng xoắn. 8 c) Chuyển sang chuyển động quay, sử dụng lực ly tâm. 15. Nguyên tắc linh động Nội dung a) Cần thay đổi các đặt trưng của đối tượng hay môi trường bên ngoài sao cho chúng tối ưu trong từng giai đoạn làm việc. b) Phân chia đối tượng thành từng phần, có khả năng dịch chuyển với nhau. 16. Nguyên tắc giải “thiếu” hoặc “thừa” Nội dung Nếu như khó nhận được 100% hiệu quả cần thiết, nên nhận ít hơn hoặc nhiều hơn “một chút”. Lúc đó bài toán có thể trở nên đơn giản hơn và dễ giải hơn. 17. Nguyên tắc chuyển sang chiều khác Nội dung a) Những khó khăn do chuyển động (hay sắp xếp) đối tượng theo đường (một chiều) sẽ được khắc phục nếu cho đối tượng khả năng di chuyển trên mặt phẳng (hai chiều). Tương tự, những bài toán liên quan đến chuyển động (hay sắp xếp) các đối tượng trên mặt phẳng sẽ được đơn giản hoá khi chuyển sang không gian (ba chiều). b) Chuyển các đối tượng có kết cấu một tầng thành nhiều tầng. c) Đặt đối tượng nằm nghiêng. d) Sử dụng mặt sau của diện tích cho trước. e) Sử dụng các luồng ánh sáng tới diện tích bên cạnh hoặc tới mặt sau của diện tích cho trước. 18. Sử dụng các dao động cơ học Nội dung a) Làm đối tượng dao động. Nếu đã có dao động, tăng tầng số dao động ( đến tầng số siêu âm). b) Sử dụng tầng số cộng hưởng. c) Thay vì d ng các bộ rung cơ học, d ng các bộ rung áp điện. d) Sử dụng siêu âm kết hợp với trường điện từ. 19. Nguyên tắc tác động theo chu kỳ. Nội dung a) Chuyển tác động liên tục thành tác động theo chu kỳ (xung). 9 b) Nếu đã có tác động theo chu kỳ, hãy thay đổi chu kỳ. c) Sử dụng khoảng thời gian giữa các xung để thực hiện tác động khác. 20. Nguyên tắc liên tục tác động có ích Nội dung a) Thực hiện công việc một cách liên tục (tất cả các phần của đối tượng cần luôn luôn làm việc ở chế độ đủ tải). b) hắc phục vận hành không tải và trung gian. c) Chuyển chuyển động tịnh tiến qua lại thành chuyển động quay. 21. Nguyên tắc “vượt nhanh”. Nội dung a) Vượt qua các giai đoạn có hại hoặc nguy hiểm với vận tốc lớn. b) Vượt nhanh để có được hiệu ứng cần thiết. 22. Nguyên tắc biến hại thành lợi Nội dung a) Sử dụng những tác nhân có hại (thí dụ tác động có hại của môi trường) để thu được hiệu ứng có lợi. b) hắc phục tác nhân có hại bằng cách kết hợp nó với tác nhân có hại khác. c) Tăng cường tác nhân có hại đến mức nó không còn có hại nữa. 23. Nguyên tắc quan hệ phản hồi Nội dung a) Thiết lập quan hệ phản hồi. b) Nếu đã có quan hệ phản hồi, hãy thay đổi nó. 24. Nguyên tắc sử dụng trung gian Nội dung Sử dụng đối tượng trung gian, chuyển tiếp. 25. Nguyên tắc tự phục vụ Nội dung a) Đối tượng phải tự phục vụ bằng cách thực hiện các thao tác phụ trợ, sửa chữa. b) Sử dụng phế liệu, chát thải, năng lượng dư. 26. Nguyên tắc sao chép (copy) Nội dung 10 a) Thay vì sử dụng những cái không được phép, phức tạp, đắt tiền, không tiện lợi hoặc dễ vỡ, sử dụng bản sao. b) Thay thế đối tượng hoặc hệ các đối tượng bằng bản sao quang học (ảnh, hình vẽ) với các tỷ lệ cần thiết. c) Nếu không thể sử dụng bản sao quang học ở v ng biểu kiến (v ng ánh sáng nhìn thấy được bằng mắt thường), chuyển sang sử dụng các bản sao hồng ngoại hoặc tử ngoại. 27. Nguyên tắc “rẻ” thay cho “đắt” Nội dung Thay thế đối tượng đắt tiền bằng bộ các đối tượng rẻ có chất lượng kém hơn (thí dụ như về tuổi thọ). 28. Thay thế sơ đồ cơ học Nội dung a) Thay thế sơ đồ cơ học bằng điện, quang, nhiệt, âm hoặc m i vị. b) Sử dụng điện trường, từ trường và điện từ trường trong tương tác với đối tượng. c) Chuyển các trường đứng yên sang chuyển động, các trường cố định sang thay đổi theo thời gian, các trường đồng nhất sang có cấu trúc nhất định. d) Sử dụng các trường kết hợp với các hạt sắt từ. 29. Sử dụng các kết cấu khí và lỏng Nội dung Thay cho các phần của đối tượng ở thể rắn, sử dụng các chất khí và lỏng: nạp khí, nạp chất lỏng, đệm không khí, thủy tĩnh, thủy phản lực. 30. Sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng Nội dung a) Sử dụng các vỏ dẻo và màng mỏng thay cho các kết cấu khối. b) Cách ly đối tượng với môi trường bên ngoài bằng các vỏ dẻo và màng mỏng. 31. Sử dụng các vật liệu nhiều lỗ Nội dung a) Làm đối tượng có nhiều lỗ hoặc sử dụng thêm những chi tiết có nhiều lỗ (miếng đệm, tấm phủ..) b) Nếu đối tượng đã có nhiều lỗ, sơ bộ tẩm nó bằng chất nào đó. 32. Nguyên tắc thay đổi màu sắc 11 Nội dung a) Thay đổi màu sắc của đối tượng hay môi trường bên ngoài. b) Thay đổi độ trong suốt của của đối tượng hay môi trường bên ngoài. c) Để có thể quan sát được những đối tượng hoặc những quá trình, sử dụng các chất phụ gia màu, h ynh quang. d) Nếu các chất phụ gia đó đã được sử dụng, d ng các nguyên tử đánh dấu. e) Sử dụng các hình vẽ, ký hiệu thích hợp. 33. Nguyên tắc đồng nhất Nội dung Những đối tượng, tương tác với đối tượng cho trước, phải được làm từ c ng một vật liệu (hoặc từ vật liệu gần về các tính chất) với vật liệu chế tạo đối tượng cho trước. 34. Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh các phần Nội dung a) Phần đối tượng đã hoàn thành nhiệm vụ hoặc trở nên không cần t