ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
Đỗ Thị Phương
ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY VỚI MICROSOFT AZURE
VÀ ỨNG DỤNG VÀO
CHƯƠNG TRÌNH HỌC TỪ TIẾNG ANH
KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY
Ngành: Công nghệ thông tin
HÀ NỘI – 2009
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
Đỗ Thị Phương
ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY VỚI MICROSOFT AZURE
VÀ ỨNG DỤNG VÀO
CHƯƠNG TRÌNH HỌC TỪ TIẾNG ANH
KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY
Ngành: Công nghệ thông tin
Cán bộ hướng dẫn: Tiễn sỹ Trương Anh Hoàng
HÀ NỘI – 2009
I
LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình tìm hiểu và thực hiện khoá luận “Điện toán đám mây với
Microsoft Azure và ứng dụng vào hệ thống học từ tiếng Anh”, cùng với sự cố gắng
nỗ lực của bản thân và rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ từ thầy cô, gia đình và bạn bè,
khoá luận cơ bản đã hoàn thành.
Tôi xin được bày tỏ lòng chân thành biết ơn tới các thầy cô giáo trường Đại học
Công Nghệ, Đại học Quốc Gia Hà Nội nói chung và thầy cô Bộ môn Công Nghệ
Phần Mềm nói riêng. Trong suốt bốn năm qua thầy cô đã tận tình truyền đạt cho tôi
những kiến thức vô cùng quý báu và động viên tôi trong học tập cũng như trong cuộc
sống.
Đặc biệt, tôi xin chân thành cám ơn Tiến Sỹ Trương Anh Hoàng, thầy đã tận
tình chỉ bảo, tạo mọi điều kiện cho tôi hoàn thành khoá luận và sửa chữa những sai
sót trong suốt quá trình tôi thực hiện đề tài.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các anh chị, bạn bè trong khoa đã giúp đỡ tôi về
tài liệu cũng như động viên, đóng góp ý kiến trong quá trình tôi thực hiện và nghiên
cứu.
Cuối cùng, tôi muốn bày tỏ lòng biết ơn chân thành, lời cảm ơn sâu sắc tới gia
đình, bạn bè… những người luôn bên cạnh, động viên, giúp đỡ tôi trong học tập và
cuộc sống.
Luận văn có được một số kết quả nhất định, tuy nhiên không thể tránh khỏi sai
sót và hạn chế, kính mong được sự cảm thông và đóng góp ý kiến của thầy cô và các
bạn.
Hà Nội, ngày 25 tháng 5 năm 2009
Đỗ Thị Phương
II
TÓM TẮT NỘI DUNG KHOÁ LUẬN
Điện toán đám mây hay còn gọi là điện toán máy chủ ảo là một xu hướng mới
ngày nay. Thuật ngữ điện toán đám mây ra đời không phải để nói về một trào lưu
mới mà để khái quát lại các hướng đi của cơ sở hạ tầng thông tin vốn đã và đang
diễn ra từ những năm qua. Các nguồn thông tin và tính toán khổng lồ sẽ nằm tại các
máy chủ ảo (đám mây) truy cập thông qua Internet thay vì trong máy tính gia đình và
văn phòng để mọi người kết nối sử dụng khi cần.
Điện toán đám mây là khái niệm hoàn chỉnh cho một xu hướng không mới bởi
nhiều doanh nghiệp hiện không có máy chủ riêng mà chỉ có máy tính với một số
phần mềm cơ bản, còn tất cả đều phụ thuộc vào đám mây. Với các dịch vụ có sẵn
trên Internet, doanh nghiệp không phải mua và duy trì hàng trăm, hàng nghìn máy
tính cũng như các phần mềm kèm theo mà họ chỉ cần tập trung công việc của mình
bởi đã có người khác lo cơ sở hạ tầng và công nghệ thay họ.
Với việc nghiên cứu điện toán đám mây, cụ thể là công nghệ Azure của
Microsoft, khoá luận này tập trung tìm hiểu những khái niệm cơ bản về điện toán
đám mây nói chung, công nghệ Azure nói riêng và ứng dụng vào phân tích, xây dựng
thử nghiệm một hệ thống học từ tiếng Anh. Hệ thống đã hoạt động và người sử dụng
có thể dùng thử những chức năng cơ bản đặt ra.
III
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ………………………………………………………………………………………………………..I
TÓM TẮT NỘI DUNG KHOÁ LUẬN …………………………………………………………………… II
MỤC LỤC…………………………………………………………………………………………………………..III
BẢNG KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT……………………………………………………………………….. V
MỞ ĐẦU ……………………………………………………………………………………………………………… 1
Chương 1: Điện toán đám mây và Azure Services Platform………………………………………. 3
1.1
Điện toán đám mây …………………………………………………………………………………. 3
1.2.1
Khái niệm ……………………………………………………………………………………….. 3
1.2.2
Kiến trúc…………………………………………………………………………………………. 4
1.2.3
Đặc tính………………………………………………………………………………………….. 4
1.2.4
Các chính sách bảo mật…………………………………………………………………….. 5
1.2.5
Những đặc điểm chính của điện toán đám mây………………………………………. 5
1.2.6
Thành phần……………………………………………………………………………………… 6
1.2.7
Những người dùng liên quan………………………………………………………………. 7
Chương 2: Nền tảng dịch vụ Microsoft Azure ………………………………………………………….. 8
1.2
Microsoft Azure ……………………………………………………………………………………… 8
1.2.1
Azure Services Platform là gì? ……………………………………………………………. 8
1.2.2
Windows Azure…………………………………………………………………………………. 9
1.2.3
Live Services………………………………………………………………………………….. 16
1.2.4
Microsoft SQL Services……………………………………………………………………. 23
1.2.5
Microsoft .NET Services…………………………………………………………………… 26
1.2.6
Tại sao lại sử dụng Azure Services Platform?………………………………………. 32
1.2.7
Azure Services Platform hoạt động như thế nào? …………………………………. 33
1.3
Dịch vụ Windows Live ID………………………………………………………………………. 34
1.2.1
Khái niệm ……………………………………………………………………………………… 34
1.2.2
Web authentication………………………………………………………………………….. 35
Chương 3: Phát triển dịch vụ học từ tiếng Anh………………………………………………………. 42
IV
1.4
Mô tả bài toán ………………………………………………………………………………………. 42
1.2.1
Giới thiệu………………………………………………………………………………………. 42
1.2.2
Giải pháp………………………………………………………………………………………. 42
1.5
Tổng quan về hệ thống …………………………………………………………………………… 43
1.2.1
Mục tiêu của hệ thống……………………………………………………………………… 43
1.2.2
Yêu cầu chức năng hệ thống……………………………………………………………… 44
1.2.3
Chức năng của hệ thống…………………………………………………………………… 45
1.2.4
Thiết kế kiến trúc…………………………………………………………………………….. 47
1.2.5
Thiết kế cơ sở dữ liệu………………………………………………………………………. 53
1.6
Kết quả thử nghiệm……………………………………………………………………………….. 57
1.2.1
Kết quả tóm tắt ………………………………………………………………………………. 57
1.2.2
Một số ảnh chụp màn hình của chương trình……………………………………….. 58
Chương 4: Kết luận……………………………………………………………………………………………… 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………………………………………..I
V
BẢNG KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu
Từ đầy đủ
Nghĩa tiếng Việt
API
Application Programming Interface
Giao diện lập trình ứng dụng
DHTML
Dynamic Hypertext Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn
bản động
DMZ
Data Management Zone/
Demilitarized Zone
Một vùng nằm riêng lẻ so
với mạng cục bộ
DNS
Domain Name System
Hệ thống phân giải tên
HTTP
Hypertext Transfer Protocol
Giao thức truyền siêu văn
bản
HTTPS
Hypertext Transfer Protocol Secure
Giao thức truyền siêu văn
bản bảo mật
IIS
Internet Information Services
Các dịch vụ cung cấp thông
tin Internet
IP
Internet Protocol
Giao thức liên mạng
ISV
Independent Software Vendor
Nhà bán lẻ phần mềm độc
lập
JSON
Javascript Object Notation
Định dạng đối tượng
Javascript
MIME
Multipurpose Internet Mail
Extensions
Thư điện tử đa mục đích mở
rộng
NAT
Network Address Translation
Dịch địa chỉ mạng
PDC
Professional Developers Conference
Hội thảo các chuyên gia lập
trình
REST
Representational State Transfer
Tên một giao thức truy cập
đối tượng
RSS
Really Simple Syndication
Dịch vụ cung cấp thông tin
đơn giản
SAML
Security Assertion Markup Language
Ngôn ngữ đánh dấu xác
nhận bảo mật
SDK
Software Development Kit
Gói phần mềm phát triển
SOAP
Simple Object Access Protocol
Tên một giao thức truy cập
đối tượng
VI
SQL
Structured Query Language
Ngôn ngữ truy vấn có cấu
trúc
STS
Security Token Service
Một loại dịch vụ bảo mật
URI
Uniform Resource Identifier
Chuỗi định danh tài nguyên
trên Internet
WCF
Windows Communication Foundation
Công nghệ tích hợp truyền
tin trong Windows
WF
Windows Workflow Foundation
Công nghệ luồng công việc
trong Windows
XML
eXtensible Markup Language
Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng
1
MỞ ĐẦU
Trong lĩnh vực công nghệ thông tin, ngày nay ngoài các ứng dụng để bàn, một
xu hướng mới đáng chú ý là phát triển các ứng dụng web và các ứng dụng cho thiết
bị di động. Tất cả các ứng dụng này đều cần được lưu ở một máy chủ để người dùng
có thể truy cập được thông qua mạng.
Để phát triển kinh doanh, các công ty thường có website riêng giúp quảng bá
sản phẩm và thông tin liên lạc hoặc cung cấp dịch vụ trên môi trường mạng. Tuy
nhiên khi số lượng khách hàng tăng lên, việc đáp ứng nhu cầu của người dùng truy
cập vào các máy chủ này sẽ gặp rất nhiều vấn đề. Thường các trang web này được
đặt trên một máy chủ nào đó và các công ty phải mua vùng lưu trữ, cài đặt trang web
của họ trên máy chủ. Cách đó được gọi là “hosting” và công ty phải tự cài đặt, quản
lý và trả phí duy trì hàng tháng.
Điện toán đám mây ra đời mang lại rất nhiều lợi ích. Thuật ngữ điện toán đám
mây ra đời không phải để nói về một trào lưu mới mà để khái quát lại các hướng đi
của cơ sở hạ tầng thông tin vốn đã và đang diễn ra từ mấy năm qua. Các nguồn điện
toán khổng lồ 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 sử dụng khi cần.
Điện toán đám mây là khái niệm hoàn chỉnh cho một xu hướng không mới bởi
nhiều doanh nghiệp hiện không có máy chủ riêng mà chỉ có máy tính với một số
phần mềm cơ bản, còn tất cả đều phụ thuộc vào đám mây. Với các dịch vụ có sẵn
trên Internet, doanh nghiệp không phải mua và duy trì hàng trăm, hàng nghìn máy
tính cũng như các phần mềm kèm theo mà họ chỉ cần tập trung công việc của mình
bởi đã có người khác lo cơ sở hạ tầng và công nghệ thay họ.
Microsoft là một trong những nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây hiện
nay, trong đó Azure Services Platform (sau đây gọi là Azure) là một nền tảng chiến
lược của Microsoft. Azure cung cấp cho lập trình viên nhiều tiện ích và hạ tầng để
xây dựng các ứng dụng trên nềm web.
Khoá luận này sẽ giới thiệu những khái niệm cơ bản về điện toán đám mây nói
chung, Azure nói riêng và áp dụng nó để xây dựng một hệ thống học từ tiếng Anh.
Khoá luận được trình bày trong 3 chương:
2
Chương 1: Giới thiệu những khái niệm cơ bản về điện toán đám mây, kiến trúc,
đặc tính, thành phần của điện toán đám mây.
Chương 2: Đi sâu nghiên cứu công nghệ Azure của Microsoft với bốn thành
phần cơ bản và đặc điểm của từng thành phần. Đồng thời chương này cũng trình bày
tóm tắt về dịch vụ Live ID và Web Authentication sẽ được sử dụng trong chương
sau.
Chương 3: Nêu yêu cầu cơ bản của bài toán đặt ra và phân tích, thiết kế, xây
dựng hệ thống học từ tiếng Anh.
Chương 4: Tóm tắt kết quả thu được qua khóa luận.
3
Chương 1: Điện toán đám mây và Azure Services Platform
1.1 Điện toán đám mây
1.2.1 Khái niệm
Điện toán đám mây là các phát triển dựa vào mạng Internet sử dụng các công
nghệ máy tính. Đây là một kiểu điện toán trong đó những tài nguyên tính toán và lưu
trữ được cung cấp như những dịch vụ trên mạng. Người dùng không cần biết hay có
kinh nghiệm điều khiển và vận hành những công nghệ này. [1][2]
Điện toán đám mây bao gồm: Phần mềm hoạt động như dịch vụ (SaaS: Software
as a service), nền tảng như một dịch vụ (Paas: Platform as a Service), Dịch vụ Web và
những xu hướng công nghệ mới. Chúng đều dựa vào mạng Internet để đáp ứng nhu
cầu sử dụng của người dùng. Những ví dụ tiêu biểu về điện toán đám mây là
Salesforce.com và Google Apps. Chúng cung cấp những ứng dụng thương mại trực
tuyến, được truy cập thông qua trình duyệt web, trong khi dữ liệu và phần mềm được
lưu trên đám mây. [2]
Đám mây là hình ảnh ẩn dụ cho mạng Internet và là sự trừu tượng cho những cơ
sở hạ tầng phức tạp mà nó che giấu.
Điện toán đám mây thường bị nhầm lẫn với điện toán lưới (grid computing) (một
loại hình điện toán phân tán được tạo bởi các mạng máy tính nhỏ hoặc các cặp máy
tính, hoạt động phối hợp với nhau để thực hiện các chức năng rất lớn), điện toán theo
nhu cầu (utility computing) (khối những tài nguyên máy tính, như các bộ xử lý và bộ
nhớ, trong vai trò một dịch vụ trắc lượng tương tự với các công trình hạ tầng kỹ thuật
truyền thống) và điện toán tự trị (autonomic computing) (các hệ thống máy tính có khả
năng tự quản lý). [2]
Trên thực tế, việc triển khai các cơ sở hạ tầng cho điện toán đám mây dựa trên
các đặc điểm của điện toán lưới, điện toán theo nhu cầu và điện toán tự trị. Điện toán
đám mây có thể được xem như là giai đoạn tự nhiên tiếp theo từ mô hình điện toán
lưới. [2]
4
1.2.2 Kiến trúc
Điểm chủ yếu trong cơ sở hạ tầng của điện toán đám mây hiện nay bao gồm các
dịch vụ tin cậy được phân phối qua trung tâm dữ liệu và được xây dựng trên các máy
chủ với các công nghệ ảo hóa khác nhau. Các dịch vụ này có thể truy cập được từ bất
kỳ nơi nào trên thế giới, và “đám mây” là điểm truy cập duy nhất đáp ứng tất cả nhu
cầu của người dùng máy tính. Việc cung cấp đám mây phải phù hợp với yêu cầu của
khách hàng về chất lượng dịch vụ và mức độ chấp nhận của dịch vụ. Các tiêu chuẩn
mở và phần mềm nguồn mở cũng quyết định đến sự lớn mạnh của điện toán đám mây.
Kiến trúc đám mây gồm: nền tảng đám mây (Cloud Platform), các dịch vụ đám
mây (Cloud Service), cơ sở hạ tầng đám mây (Cloud Infrastructure), lưu trữ đám mây
(Cloud Storage).
1.2.3 Đặc tính
Nói chung khách hàng không cần sở hữu cơ sở hạ tầng, họ sẽ chỉ phải trả cho
những gì họ sử dụng. Việc chia sẻ giữa nhiều người thuê giúp tận dụng nguồn tài
nguyên máy tính và giảm phí tổn.
Hình 1: Kiến trúc của điện toán đám mây
5
Một số nhà cung cấp bao gồm Amazon, Google và Yahoo. Gần đây, Microsoft
cũng giới thiệu dịch vụ điện toán đám mây mới là Windows Azure. Những dịch vụ này
có thể được truy cập nhờ Microsoft Visual Studio bằng cách cài đặt Windows Azure
SDK và Windows Azure Tools cho Visual Studio.
1.2.4 Các chính sách bảo mật
Phân quyền truy cập người dùng: xác định xem ai có quyền truy cập đặc biệt tới
dữ liệu và quyền của người quản trị.
Điều chỉnh sự chấp thuận: đảm bảo rằng một nhà bán lẻ trải qua những kiểm tra
bên ngoài và những chứng nhận bảo mật.
Định vị dữ liệu: xem nhà cung cấp có cho phép điều khiển qua các vùng dữ liệu
không.
Chia tách dữ liệu: đảm bảo rằng tất cả các giai đoạn đều được mã hóa và tất cả
các giai đoạn mã hóa đều được thiết kế và kiểm thử bởi các chuyên gia giàu kinh
nghiệm.
Khôi phục: xem điều gì sẽ xảy ra với dữ liệu nếu có rủi ro xảy ra, các nhà cung
cấp có cung cấp việc khôi phục hoàn toàn dữ liệu không, nếu có thì sẽ mất khoảng bao
lâu.
Hỗ trợ điều tra: tìm hiểu xem nhà bán lẻ nào có khả năng điều tra phát hiện
những hoạt động không phù hợp hay những hoạt động bất hợp pháp.
Tồn tại lâu dài: xem điều gì sẽ xảy ra với dữ liệu khi công ty không còn tồn tại
nữa, dữ liệu sẽ được trả về như thế nào, với định dạng nào.
1.2.5 Những đặc điểm chính của điện toán đám mây
Điện toán đám mây có những đặc điểm chính sau đây:
Tránh phí tổn cho khách hàng.
Độc lập thiết bị và vị trí: cho phép khách hàng truy cập hệ thống từ bất kỳ nơi
nào hoặc bằng bất kỳ thiết bị gì.
6
Nhiều người sử dụng: giúp chia sẻ tài nguyên và giá thành, cho phép tập trung
hóa cơ sở hạ tầng, tận dụng hiệu quả các hệ thống.
Phân phối theo nhu cầu sử dụng
Quản lý được hiệu suất
Tin cậy
Khả năng mở rộng.
Cải thiện tài nguyên.
Khả năng duy trì.
1.2.6 Thành phần
Hình 2: Thành phần của điện toán đám mây
Ứng dụng (application): không cần phải cài đặt và chạy ứng dụng trên chính
máy tính của khách hàng, do đó giảm bớt gánh nặng của việc duy trì, điều hành và hỗ
trợ. Ví dụ: máy tính đồng đẳng, ứng dụng web, phần mềm hoạt động như dịch vụ. [2]
Máy khách (clients): máy khách đám mây bao gồm phần cứng máy tính
7
và/hoặc phần mềm máy tính, phụ thuộc vào ứng dụng đám mây để phân phối ứng
dụng, hoặc được thiết kế riêng để phân phối các dịch vụ đám mây. Ví dụ: thiết bị di
động. [2]
Cơ sở hạ tầng (infrastructure): cơ sở hạ tầng đám mây (cơ sở hạ tầng như là
dịch vụ) là sự phân phối các cơ sở hạ tầng máy tính như là dịch vụ, điển hình như môi
trường ảo. Ví dụ: điện toán lưới. [2]
Nền tảng (platform): nền tảng đám mây (nền tảng như là dịch vụ) là sự phân
phối các nền tảng điện toán, và/hoặc các giải pháp như là dịch vụ, triển khai các ứng
dụng không tốn tiền hoặc không gặp rắc rối do mua phần cứng, phần mềm. Ví dụ:
khung ứng dụng web. [2]
Dịch vụ (services): một dịch vụ đám mây bao gồm “sản phẩm, dịch vụ, giải
pháp”, là hệ thống phần mềm được thiết kế để hỗ trợ tương tác giữa các máy trong
mạng, dịch vụ này có thể được truy cập bởi các thành phần của điện toán đám mây
khác, các phần mềm, hoặc bởi người dùng cuối. [2]
Lưu trữ (storage): lưu trữ đám mây gồm việc phân phối các dịch vụ lưu trữ dữ
liệu: các dịch vụ cơ sở dữ liệu: cơ sở dữ liệu, dịch vụ web. [2]
1.2.7 Những người dùng liên quan
Nhà cung cấp: trực tiếp sở hữu và điều hành các hệ thống điện toán đám mây.
Người dùng: là khách hàng của điện toán đám mây.
Nhà bán lẻ: bán sản phẩm và dịch vụ.
8
Chương 2: Nền tảng dịch vụ Microsoft Azure
1.2 Microsoft Azure
1.2.1 Azure Services Platform là gì?
Azure là một nền tảng đám mây được đặt trong trung tâm dữ liệu của Microsoft,
cung cấp hệ điều hành và tập các dịch vụ phát triển, có thể sử dụng độc lập hoặc kết
hợp với nhau, để xây dựng các ứng dụng mới, chạy các ứng dụng trên đám mây hoặc
phát triển các ứng dụng đã có lấy đám mây làm cơ sở. Azure có cấu trúc mở, cho phép
lập trình viên chọn lựa xây dựng các ứng dụng web, chạy các ứng dụng trên các thiết
bị, máy tính, máy chủ nối mạng.
Azure giúp giảm thiểu nhu cầu mua công nghệ, cho phép lập trình viên nhanh
chóng và dễ dàng tạo ra các ứng dụng chạy trên đám mây bằng cách sử dụng các kỹ
thuật có sẵn với môi trường phát triển là Visual Studio và Microsoft .NET framework,
hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình và môi trường phát triển. Azure đơn giản hóa việc duy
trì và vận hành ứng dụng bằng cách cung cấp việc chạy ứng dụng hoặc lưu trữ khi có
nhu cầu. Việc quản lý cơ sở hạ tầng được tiến hành tự động. Azure cung cấp một môi
trường mở, chuẩn, hỗ trợ nhiều giao thức mạng gồm HTTP, REST, SOAP, XML. Nếu
như Windows Live, Microsoft Dynamics và những dịch vụ Microsoft trực tuyến cho
thương mại khác như Microsoft Exchange Online, SharePoint Online cung cấp các
ứng dụng đám mây có sẵn cho người sử dụng thì Azure cho phép lập trình viên cung
cấp cho khách hàng những thành phần tính toán, lưu trữ, xây dựng các khối dịch vụ và
tạo các ứng dụng đám mây. Các dịch vụ của Azure gồm Windows Azure, .NET
Services, SQL Services, Live Services.
Hình 3: Các dịch vụ của Azure Services Platform
9
1.2.2 Windows Azure
Windows Azure là một nền tảng để chạy các ứng dụng Windows và lưu trữ dữ
liệu của các ứng dụng này trên đám mây.
Windows Azure chạy trên rất nhiều máy, tất cả đều được đặt trong trung tâm dữ
liệu của Microsoft và có thể truy cập nhờ mạng Internet. Kết cấu Windows Azure liên
kết các trạng thái xử lý thành một khối thống nhất. Các dịch vụ lưu trữ và chạy ứng
dụng của Windows Azure được xây dựng phía trên các kết cấu này.
Trong phiên bản Windows Azure được đưa ra tại buổi hội thảo của các chuyên
gia tổ chức vào mùa thu năm 2008, lập trình viên có thể tạo ra các phần mềm dựa trên
công nghệ .NET như các ứng dụng ASP.NET và các dịch vụ Windows Communication
Foundation (WCF). Để làm được điều này, họ có thể sử dụng C# và những ngôn ngữ
.NET khác, cùng với các công cụ phát triển truyền thống như Visual Studio 2008. Họ
cũng có thể sử dụng phiên bản này của Windows Azure để tạo ra các ứng dụng Web.
Cả ứng dụng Windows Azure và các ứng dụng chạy trên máy cá nhân có thể truy
cập các dịch vụ lưu trữ của Windows Azure theo cùng một cách: sử dụng phương thức
REST. Tuy nhiên thành phần lưu trữ dữ liệu không phải là Microsoft SQL Server, cũng
không phải là một hệ thống quan hệ, và ngôn ngữ truy vấn của nó không phải là SQL.
Thành phần này được thiết kế để hỗ trợ chạy các ứng dụng của Windows Azure, nó
cung cấp các kiểu lưu trữ đơn giản hơn, linh động hơn. Nó cũng cho phép lưu các đối
tượng dữ liệu lớn (blobs), cung cấp hàng đợi để giao tiếp giữa các thành phần của ứng
dụng Windows Azure và thậm chí cung cấp các bảng với ngôn ngữ truy vấn dễ hiểu.
Chạy ứng dụng và lưu dữ liệu trên đám mây rất có ý nghĩa. Thay vì phải mua
sắm, cài đặt và xử lý chính hệ thống của mình, một tổ chức có thể chỉ phụ thuộc vào
nhà cung cấp đám mây. Khách hàng cũng chỉ phải trả cho việc chạy ứng dụng và lưu
trữ mà họ sử dụng thay vì phải duy trì rất nhiều máy chủ chỉ để phục vụ một số nhu
cầu nào đó. Và nếu được viết chính xác, các ứng dụng có thể được thay đổi dễ dàng,
tận dụng được những tính năng của trung tâm dữ liệu mà đám mây cung cấp.
Trong Windows Azure, mỗi ứng dụng có một file cấu hình. Bằng việc thay đổi
thông tin lưu trong file này, chủ sở hữu của ứng dụng có thể thay đổi số lượng các thể
hiện mà Windows Azure sẽ chạy. Kết cấu Windows Azure giám sát ứng dụng để duy
10
trì trạng thái mong muốn của ứng dụng đó.
Để cho phép khách hàng tạo ra, cấu hình và giám sát các ứng dụng, Windows
Azure cung cấp một cổng có thể truy cập được qua trình duyệt. Mỗi khách hàng được
cung cấp một tài khoản Windows Azure ID, một tài khoản để chạy ứng dụng, một tài
khoản để lưu trữ dữ liệu.
Windows Azure có thể được ứng dụng theo nhiều cách khác nhau. Một số ứng
dụng tiêu biểu:
Tạo ra một trang web mới: Windows Azure hỗ trợ cả các dịch vụ web và các
tiến trình bên dưới, ứng dụng có thể cung cấp giao diện người dùng tương tác cũng
như xử lý công việc để đồng bộ người dùng.
Một nhà bán lẻ phần mềm độc lập (ISV) tạo ra phiên bản phần mềm hoạt động
như là dịch vụ (SaaS) của một ứng dụng đã có. Ứng dụng .NET có thể được xây dựng
trên Windows Azure. Vì Windows Azure cung cấp một môi trường .NET chuẩn nên
việc chuyển các ứng dụng .NET lên đám mây không gây ra nhiều vấn đề. Xây dựng
ứng dụng trên một nền tảng đã tồn tại cho phép ISV hướng đến việc kinh doanh của họ
thay vì mất thời gian cho cơ sở hạ tầng.
Một ứng dụng doanh nghiệp: chọn các ứng dụng trong trung tâm dữ liệu của
Microsoft giúp các doanh nghiệp không phải trả tiền cho việc quản lý máy chủ mà tập
trung toàn bộ chi phí vào việc xử lý.
Chạy ứng dụng trên đám mây là một trong những xu hướng quan trọng nhất của
điện toán đám mây. Với Windows Azure, Microsoft cung cấp một nền tảng để làm việc
này, cùng với cách thức lưu trữ dữ liệu. Windows Azure làm hai việc chính: chạy ứng
dụng và lưu trữ dữ liệu.
Chạy ứng dụng
Trong Windows Azure, một ứng dụng có nhiều thể hiện, mỗi thể hiện chạy một
phần của mã ứng dụng. Mỗi thể hiện chạy trên máy ảo của nó. Những máy ảo này
chạy Windows Server 2008 64 bit, chúng được thiết kế đặc biệt để sử dụng trên đám
mây.
11
Một ứng dụng Windows Azure không thể thấy được máy ảo mà nó đang chạy
trong đó. Lập trình viên không được phép cung cấp hình ảnh máy ảo của mình cho
Windows Azure, cũng không cần quan tâm về cách duy trì bản sao của hệ điều hành
Windows. Thay vào đó, phiên bản đầu tiên cho phép lập trình viên tạo ra ứng dụng
.NET 3.5 với Web role và/hoặc Worker role.
Mỗi web role chấp nhận các yêu cầu HTTP hay HTTPS đến qua IIS7. Một web
role có thể thực thi sử dụng ASP.NET, WCF hay các công nghệ .NET framework khác
làm việc với IIS. Windows Azure cung cấp cân bằng tải có gắn sẵn để mở rộng các yêu
cầu qua web role như một phần của ứng dụng.
Một worker role, ngược lại, không thể chấp nhận các yêu cầu trực tiếp từ bên
ngoài, nó không cho phép các kết nối đến và IIS không chạy trên máy ảo của nó. Thay
vì đó, nó nhận dữ liệu vào từ web role, qua hàng đợi trong Windows Azure Storage.
Kết quả của việc này có thể được ghi vào Windows Azure Storage hoặc được gửi ra
ngoài. Không giống như web role được tạo ra để xử lý một yêu cầu HTTP đến và kết
thúc khi yêu cầu đã được xử lý, một worker role có thể chạy mãi mãi. Một worker role
được thực thi sử dụng bất kỳ công nghệ .NET nào.
Bất kể là chạy web role hay worker role, mỗi máy ảo chứa một tác nhân
Windows Azure (Windows Azure Agent) cho phép ứng dụng tương tác với kết cấu
Hình 4: Windows Azure cung cấp các dịch vụ lưu trữ và tính toán cho đám mây
12
Windows Azure.
Phiên bản đầu tiên của Windows Azure duy trì một mối quan hệ một – một giữa
máy ảo và nhân xử lý vật lý của nó. Vì vậy, hiệu suất của ứng dụng có thể được đảm
bảo. Để tăng hiệu suất của ứng dụng, có thể tăng số lượng thể hiện trong file cấu hình.
Kết cấu Windows Azure sẽ chuyển sang máy ảo mới, gán chúng với nhân, và bắt đầu
chạy nhiều thể hiện của ứng dụng hơn. Kết cấu cũng phát hiện xem khi nào web role
hoặc worker role bị lỗi, để bắt đầu một cái mới.
Các trạng thái của web role sẽ được ghi vào Windows Azure Storage hoặc được
chuyển về cho khách qua cookie.
Cả web role và worker role đều được thực thi sử dụng công nghệ .NET chuẩn.
Ứng dụng truy cập dữ liệu theo các cách khác nhau. Truy cập vào dữ liệu Windows
Azure sử dụng dịch vụ web ADO.NET. Worker role phụ thuộc vào hàng đợi trong
Windows Azure Storage để lấy thông tin đầu vào, một hạn chế khác là ứng dụng
Windows Azure không chạy trên môi trường tin cậy, chúng bị hạn chế bởi cái mà
Microsoft gọi là Windows Azure Trust.
Với lập trình viên, xây dựng một ứng dụng Windows Azure trong phiên bản PDC
giống như xây dựng một ứng dụng .NET truyền thống. Microsoft cung cấp khuôn mẫu
(template) project Visual Studio 2008 để tạo ra web role, worker role hoặc cả hai. Lập
trình viên tự do sử dụng bất kỳ ngôn ngữ .NET nào. Gói phát triển phần mềm
Windows Azure gồm phiên bản của môi trường Windows Azure chạy trên máy của lập
trình viên. Gói này bao gồm Windows Azure Storage, một Windows Azure Agent, và
bất kỳ ứng dụng gì có thể thấy trên đám mây. Lập trình viên có thể tạo ra và sửa ứng
dụng bằng hệ thống này, sau đó triển khai trên đám mây khi đã sẵn sàng. Tuy nhiên
không thể đưa bộ gỡ lỗi lên đám mây, vì vậy sửa lỗi trên đám mây phụ thuộc vào việc
viết ra bản ghi (log) thông tin Windows Azure qua Windows Azure Agent.
Windows Azure cũng cung cấp những dịch vụ khác cho lập trình viên. Ví dụ: một
ứng dụng Windows Azure có thể gửi một chuỗi thông báo qua Windows Azure Agent,
và Windows Azure sẽ chuyển tiếp thông báo đó qua thư, thông điệp tức thời hay một
cơ chế nào đó tới người nhận cụ thể. Nếu muốn, Windows Azure có thể phát hiện xem
ứng dụng nào lỗi và gửi thông báo. Windows Azure Platform cũng cung cấp thông tin
chi tiết về tài nguyên ứng dụng, gồm thời gian xử lý, băng thông đi và đến, lưu trữ.
13
Truy cập dữ liệu
Cách đơn giản nhất để lưu dữ liệu là sử dụng blob. Một tài khoản lưu trữ có thể
có một hoặc nhiều container, mỗi container có một hoặc nhiều blob. Blob có thể lớn
(50 gigabytes) và để sử dụng blob hiệu quả, mỗi blob có thể được chia thành các khối
(block). Nếu có lỗi xảy ra, việc chuyển dữ liệu có thể được khôi phục lại với khối gần
nhất thay vì phải gửi lại toàn bộ blob.
Blob được lưu trong phạm vi Blob Container. Trong cùng một container, mỗi
blob có tên riêng. Dữ liệu trong một blob là các cặp
khoảng 8KB.
Blob chỉ thích hợp cho một số kiểu dữ liệu. Để ứng dụng làm việc với dữ liệu
hiệu quả hơn, Windows Azure Storage cung cấp bảng (table). Dữ liệu chứa trong bảng
gồm các thực thể với các thuộc tính. Các khái niệm liên quan đến bảng:
Thực thể (hàng): là những đối tượng dữ liệu cơ bản được lưu trong bảng. Một
thực thể chứa tập hợp các thuộc tính. Mỗi bảng có hai thuộc tính tạo thành khoá riêng
cho thực thể. Mỗi thực thể có nhiều nhất 255 thuộc tính gồm cả các thuộc tính hệ
thống như khoá phân vùng (PartitionKey), khoá hàng (RowKey), thời gian lưu lại thay
đổi (Timestamp).
Thuộc tính (cột): thể hiện một giá trị đơn trong một thực thể. Tên thuộc tính có
Hình 5: Windows Azure cho phép lưu dữ liệu trong blob, table và queue theo kiểu
REST qua giao thức HTTP
14
phân biệt chữ hoa, chữ thường.
Khóa phân vùng (partitionkey): thuộc tính khoá đầu tiên của mọi bảng. Hệ
thống sử dụng khoá phân vùng để tự động phân bố các thực thể của bảng trên nhiều
nút lưu trữ khác nhau. Khoá phân vùng có kiểu string.
Khoá hàng (rowkey): thuộc tính khóa thứ hai của mọi bảng. Đây là định danh
riêng của mọi thực thể trong phân vùng chứa thực thể đó. Khoá phân vùng và khoá
hàng xác định cụ thể một thực thể trong bảng. Khoá hàng có kiểu string.
Thời gian lưu lại thay đổi: thời gian hệ thống lưu lại phiên bản của thực thể.
Phân vùng: tập hợp các thực thể trong bảng có cùng khoá phân vùng.
Thứ tự sắp xếp: mỗi thực thể trong bảng được sắp xếp theo khoá phân vùng và
khoá hàng để truy vấn dựa theo những khoá này hiệu quả hơn, kết quả trả về được sắp
xếp theo những khoá này.
Một bảng không có giản đồ định nghĩa sẵn (defined schema), thuộc tính có nhiều
loại khác nhau: int, string, bool, DateTime. Thay vì sử dụng SQL, ứng dụng truy cập
dữ liệu bảng sử dụng lệnh truy vấn với cú pháp LINQ. Một bảng có thể lớn, với hàng
tỉ thực thế lưu hàng triệu byte dữ liệu, nếu cần thiết Windows Azure có thể phân chia
các bảng trên nhiều máy chủ để cải thiện hiệu suất.
Blob và bảng đều được dùng để lưu dữ liệu. Lựa chọn thứ ba là hàng đợi (queue).
Hàng đợi cung cấp cách để web role giao tiếp với worker role. Một hàng đợi có thể
chứa nhiều thông điệp. Tên của hàng đợi có phạm vi trong tên tài khoản. Số lượng các
thông điệp lưu trong hàng đợi không bị giới hạn. Mỗi thông điệp được lưu nhiều nhất
là một tuần, sau đó hệ thống sẽ tự thu dọn những thông điệp lâu hơn một tuần. Dữ liệu
trong hàng đợi cũng có dạng
Thông điệp được lưu trong hàng đợi. Khi được đưa vào hàng đợi, thông điệp có
thể có dạng nhị phân nhưng khi lấy thông điệp ra khỏi hàng đợi, đáp ứng trả về có
dạng XML còn thông điệp được mã hoá base64. Thông điệp được trả về từ hàng đợi
không theo thứ tự, mỗi thông điệp có thể được trả về nhiều hơn một lần. Một số tham
số được sử dụng trong hàng đợi của Azure là:
15
MessageID: giá trị định danh thông điệp trong hàng đợi.
VisibilityTimeout: số thực xác định thời gian chờ tính bằng giây có thể thấy
được thông điệp. Giá trị cực đại là 2 giờ. Thời gian mặc định là 30giây.
PopReceipt: chuỗi được trả về khi truy vấn thông điệp. Chuỗi này cùng với
MessageID là những giá trị bắt buộc khi muốn xoá một thông điệp khỏi hàng đợi.
MessageTTL: xác định thời gian sống tính bằng giây của thông điệp. Thời gian
sống cực đại là 7 ngày, giá trị mặc định là 7 ngày. Nếu trong thời gian sống mà thông
điệp không bị chủ tài khoản xoá khỏi hàng đợi, hệ thống lưu trữ sẽ tự động xoá thông
điệp.
Windows Azure Storage có thể truy cập ứng dụng Windows Azure hoặc một ứng
dụng chạy ở một nơi nào đó. Trong cả hai trường hợp, các kiểu lưu trữ của Windows
Azure sử dụng tiêu chuẩn REST để xác định và lấy dữ liệu. Mọi thứ được đặt tên sử
dụng URIs và được truy cập với chuẩn HTTP. Một máy khách .NET có thể sử dụng
dịch vụ dữ liệu ADO.NET và LINQ. Có thể đọc blob bằng HTTP GET với URI có
dạng:
http://
queue được tạo ra với tài khoản này.
container và blob được yêu cầu truy cập.
Tương tự, truy vấn vào một bảng có dạng:
http://
thực thi trên bảng.
Truy vấn vào hàng đợi:
http://
16
1.2.3 Live Services
Ý tưởng về nền tảng đám mây là hoàn toàn mới nhưng mạng Internet thì không.
Hàng tỉ người khắp thế giới sử dụng Internet hàng ngày. Microsoft cung cấp một nhóm
các ứng dụng Internet, bao gồm Windows Live và những thành phần khác. Những ứng
dụng này cho phép gửi tin nhắn tức thì, lưu thông tin cá nhân, tìm kiếm…
Microsoft nhóm các tài nguyên này thành một nhóm các dịch vụ trực tuyến. Các
ứng dụng Microsoft đã có, như Windows Live, phụ thuộc vào các dịch vụ trực tuyến
để lưu và quản lý thông tin. Để cho phép những ứng dụng mới truy cập thông tin này,
Microsoft cung cấp Live Framework.
Thành phần chủ yếu của Live Framework là Live Operating Environment. Thành
phần này chạy trên đám mây, ứng dụng sử dụng nó để truy cập Live Services. Dữ liệu
truy cập qua Live Operating Environment phụ thuộc vào HTTP, nghĩa là ứng dụng
được viết sử dụng .NET framework, Javascript, Java, hay một số ngôn ngữ khác. Để
quản lý và khởi động Live Services ứng dụng cần, lập trình viên có thể sử dụng Live
Services Developer Portal thông qua trình duyệt.
Live Operating Environment có thể tồn tại trên các hệ thống để bàn chạy
Windows Vista, Windows XP hay Macintosh OS X và trên các thiết bị Windows
Mobile 6. Để sử dụng lựa chọn này, người dùng nhóm hệ thống thành một mạng lưới
(mesh). Mỗi thành phần trong mesh chạy một thể hiện của Live Operating
Environment.
Hình 6: Live Framework cho phép ứng dụng truy cập dữ liệu Live Services, đồng bộ
dữ liệu giữa máy tính và thiết bị
17
Một tính năng tiêu biểu của mesh là Live Operating Environment có thể đồng bộ
dữ liệu trong cả hệ thống. Người dùng và ứng dụng có thể chỉ ra dữ liệu nào sẽ được
đồng bộ, và Live Operating Environment sẽ tự động cập nhật các máy tính để bàn,
máy tính xách tay, thiết bị trong mesh để nhận các thay đổi với dữ liệu. Đám mây là
một phần của mesh, nó hoạt động như một thiết bị đặc biệt bao gồm dữ liệu Live
Services.
Một thiết bị có thể truy cập dữ liệu mesh qua các thể hiện của Live Operating
Environment hay qua thể hiện của đám mây. Trong cả hai trường hợp, truy cập được
thực hiện giống nhau: thông qua yêu cầu HTTP, cho phép ứng dụng hoạt động tương
tự bất kể nó được kết nối với Internet hay không.
Bất kể ứng dụng nào, chạy trên bất kỳ hệ điều hành nào, có thể truy cập dữ liệu
Live Services trong đám mây qua Live Operating Environment. Nếu ứng dụng chạy
trên hệ thống là một phần của mesh, nó có thể chọn sử dụng Live Operating
Environment để truy cập một bản sao dữ liệu Live Services đó. Tuy nhiên cũng có khả
năng khác: lập trình viên tạo ra ứng dụng được gọi là web mesh (mesh-enabled web
application). Loại ứng dụng này được xây dựng sử dụng công nghệ đa nền tảng như
Microsoft Silverlight và truy cập dữ liệu qua Live Operating Environment. Vì sự giới
hạn này, một web mesh có thể xử lý trên bất kỳ máy nào trong mesh của người dùng
và dữ liệu luôn được truy cập giống nhau. Để giúp người dùng tìm kiếm những ứng
dụng này, Live Operating Environment cung cấp danh mục các ứng dụng. Người dùng
có thể duyệt danh mục này, chọn một ứng dụng và cài đặt.
Live Framework cung cấp tập hợp các chức năng có thể được sử dụng theo nhiều
cách khác nhau:
Một ứng dụng Java chạy trên Linux có thể nhờ Live Framework để truy cập
thông tin liên lạc của người dùng.
Một ứng dụng .NET framework có thể yêu cầu người dùng tạo ra mesh, rồi sử
dụng Live Framework như một bộ đệm dữ liệu và dịch vụ đồng bộ. Khi ứng dụng
chạy trên máy tính có kết nối Internet, ứng dụng truy cập một bản sao của dữ liệu
trong đám mây. Khi máy không được nối với Internet, ứng dụng truy cập bản sao cục
bộ của cùng dữ liệu đó. Các thay đổi với bản sao dữ liệu được truyền bởi Live
Operating Environment.
