Điện toán đám mây cung cấp tài nguyên theo mô hình nào?

Theo cách mô tả của NIST SP 800-145, mô hình này kết hợp truy cập theo nhu cầu, tài nguyên dùng chung, khả năng co giãn nhanh và đo lường mức sử dụng. Vì vậy, câu trả lời ngắn gọn cho câu hỏi “điện toán đám mây cung cấp tài nguyên theo mô hình nào?” là: theo mô hình on-demand qua mạng từ một pool tài nguyên dùng chung, với khả năng cấp phát và thu hồi linh hoạt. IaaS, PaaS và SaaS là các mô hình dịch vụ xác định người dùng nhận tài nguyên ở lớp nào.

Điện toán đám mây cung cấp tài nguyên theo nhu cầu

Trong hạ tầng CNTT truyền thống, một tổ chức thường phải chuẩn bị năng lực trước: mua hoặc thuê máy chủ, cấu hình mạng, bố trí lưu trữ rồi mới đưa hệ thống vào hoạt động. Điện toán đám mây thay đổi trình tự đó. Tài nguyên đã được nhà cung cấp tập hợp thành hạ tầng có thể phân bổ, còn người dùng yêu cầu phần tài nguyên cần thiết khi phát sinh nhu cầu.

NIST xác định năm đặc tính cốt lõi của cloud computing:

·         On-demand self-service: Người dùng có thể yêu cầu năng lực điện toán mà không cần nhà cung cấp xử lý thủ công từng yêu cầu

·         Broad network access: Dịch vụ được truy cập qua mạng bằng các cơ chế tiêu chuẩn

·         Resource pooling: Tài nguyên vật lý và logic được tập hợp để phục vụ nhiều khách hàng hoặc workload

·         Rapid elasticity: Năng lực có thể tăng hoặc giảm nhanh theo nhu cầu

·         Measured service: Việc sử dụng tài nguyên được đo lường và theo dõi

Năm đặc tính này làm rõ rằng “theo nhu cầu” không chỉ có nghĩa là đặt mua dịch vụ khi cần. Hệ thống còn phải có cơ chế phân bổ, kiểm soát, mở rộng và đo lường tài nguyên ở mức phù hợp với dịch vụ được cung cấp.

Measured service cũng không đồng nghĩa mọi dịch vụ đám mây đều bắt buộc tính tiền chính xác theo từng giây hoặc từng đơn vị tài nguyên. Đo lường mức sử dụng là đặc tính kỹ thuật; cách tính phí có thể là theo mức tiêu thụ, theo gói, theo cam kết dung lượng hoặc kết hợp nhiều phương thức.

Cơ chế cấp phát tài nguyên qua mạng hoạt động ra sao?

Phía sau một yêu cầu như “tạo máy chủ ảo”, “tăng dung lượng lưu trữ” hay “triển khai ứng dụng” là một chuỗi tự động hóa. Người dùng gửi yêu cầu qua giao diện quản trị, API hoặc công cụ triển khai. Lớp điều phối của nhà cung cấp kiểm tra quyền, chính sách và khả năng đáp ứng rồi gán tài nguyên từ pool hiện có.

Pool đó có thể bao gồm CPU, bộ nhớ, thiết bị lưu trữ, mạng và các dịch vụ phần mềm. Công nghệ ảo hóa thường được dùng để tách tài nguyên logic khỏi phần cứng vật lý, nhưng ảo hóa không phải điều kiện duy nhất để một dịch vụ được coi là đám mây. Container, bare-metal provisioning và nhiều dịch vụ quản lý cũng có thể tham gia kiến trúc cloud.

Khi workload tăng, hệ thống có thể bổ sung instance, dung lượng hoặc năng lực xử lý nếu chính sách và dịch vụ hỗ trợ. Khi nhu cầu giảm, phần tài nguyên không còn cần thiết có thể được thu hồi để quay lại pool. Cơ chế này tạo ra tính co giãn thay vì buộc mỗi workload giữ một lượng phần cứng cố định trong suốt vòng đời.

Tuy nhiên, “on-demand” không có nghĩa tài nguyên vô hạn. Quota tài khoản, công suất còn lại của vùng hạ tầng, loại phần cứng, chính sách nhà cung cấp và giới hạn kỹ thuật vẫn có thể quyết định một yêu cầu có được cấp phát ngay hay không.

IaaS, PaaS và SaaS xác định lớp tài nguyên được cung cấp

IaaS, PaaS và SaaS trả lời một câu hỏi khác với “tài nguyên có được cấp phát theo nhu cầu hay không”. Ba mô hình này xác định người dùng nhận dịch vụ ở lớp nào và phần nào của hệ thống do nhà cung cấp quản lý.

IaaS cung cấp hạ tầng điện toán

Infrastructure as a Service cung cấp các thành phần nền tảng như năng lực xử lý, máy ảo hoặc máy chủ, lưu trữ và mạng. Nhà cung cấp chịu trách nhiệm cho hạ tầng vật lý và lớp tài nguyên cơ sở, trong khi khách hàng vẫn kiểm soát phần lớn hệ điều hành, phần mềm triển khai, cấu hình và dữ liệu của mình.

IaaS phù hợp khi tổ chức cần mức kiểm soát tương đối cao nhưng không muốn tự xây dựng toàn bộ trung tâm dữ liệu. Việc sử dụng cloud trong trường hợp này không loại bỏ công việc quản trị hệ thống; nó chủ yếu chuyển trách nhiệm vận hành phần hạ tầng cơ sở sang nhà cung cấp.

PaaS cung cấp nền tảng để chạy ứng dụng

Platform as a Service nâng mức trừu tượng lên cao hơn. Nhà cung cấp quản lý hạ tầng và các thành phần nền tảng cần thiết để ứng dụng chạy, còn khách hàng tập trung vào mã nguồn, dữ liệu và cấu hình ứng dụng thuộc phạm vi dịch vụ.

Khác biệt quan trọng so với IaaS nằm ở trách nhiệm vận hành. Người dùng PaaS thường không cần trực tiếp quản lý từng máy chủ hoặc toàn bộ hệ điều hành bên dưới. Đổi lại, họ phải làm việc trong các runtime, phiên bản, giới hạn và cách cấu hình mà nền tảng hỗ trợ.

SaaS cung cấp ứng dụng hoàn chỉnh

Software as a Service đưa mức trừu tượng lên lớp ứng dụng. Người dùng truy cập phần mềm qua mạng và chủ yếu quản lý tài khoản, dữ liệu, quyền sử dụng hoặc các tùy chọn mà ứng dụng cho phép. Nhà cung cấp vận hành gần như toàn bộ stack bên dưới ứng dụng.

Vì vậy, IaaS, PaaS và SaaS không phải ba cách thay thế cho nguyên tắc on-demand. Chúng là ba mức cung cấp dịch vụ khác nhau trên cùng logic chung của điện toán đám mây: tài nguyên hoặc năng lực được cung cấp qua mạng thay vì khách hàng phải trực tiếp sở hữu và vận hành toàn bộ hạ tầng tạo ra chúng.

Cloud khác hạ tầng truyền thống ở cách tiếp cận năng lực

Khác biệt thực tế nhất nằm ở mối quan hệ giữa nhu cầu và năng lực. Với hạ tầng tự sở hữu, doanh nghiệp thường phải quyết định trước sẽ mua bao nhiêu máy chủ, lưu trữ hoặc thiết bị mạng. Nếu dự báo thấp hơn thực tế, hệ thống có thể thiếu năng lực; nếu dự báo quá cao, một phần tài sản có thể không được khai thác thường xuyên.

Cloud đưa quá trình cấp phát gần hơn với thời điểm phát sinh nhu cầu. Một workload có thể bắt đầu với lượng tài nguyên nhỏ, sau đó tăng hoặc giảm theo chính sách vận hành và khả năng của dịch vụ. Tài nguyên không nhất thiết phải gắn cố định với một phần cứng mà khách hàng sở hữu.

Điều này không có nghĩa cloud luôn rẻ hơn. Chi phí còn phụ thuộc vào mức sử dụng, thiết kế kiến trúc, lưu lượng dữ liệu, thời gian duy trì tài nguyên, hình thức cam kết và bảng giá của nhà cung cấp. Lợi thế cốt lõi của mô hình là khả năng tiếp cận và điều chỉnh năng lực linh hoạt, không phải một cam kết rằng tổng chi phí luôn thấp hơn hạ tầng tự vận hành.

Tương tự, việc dùng máy chủ đặt ở trung tâm dữ liệu bên ngoài chưa đủ để chứng minh một hệ thống là cloud. Một máy chủ thuê cố định mà mọi thay đổi tài nguyên đều phải xử lý thủ công có thể là dịch vụ hosting, nhưng không thể hiện đầy đủ các đặc tính on-demand, pooling, elasticity và measured service của mô hình đám mây.

“Mô hình cung cấp” không nên nhầm với “mô hình triển khai”

Khi nói về mô hình của điện toán đám mây, ba nhóm khái niệm thường bị trộn lẫn.

Mô hình cung cấp tài nguyên mô tả cơ chế cốt lõi: người dùng truy cập tài nguyên dùng chung qua mạng và có thể yêu cầu, điều chỉnh hoặc giải phóng chúng theo nhu cầu.

Mô hình dịch vụ xác định lớp năng lực được cung cấp. Theo phân loại kinh điển của NIST, đó là IaaS, PaaS và SaaS.

Mô hình triển khai mô tả môi trường cloud được tổ chức cho ai và theo phạm vi nào. NIST phân biệt private cloud, community cloud, public cloud và hybrid cloud. Chẳng hạn, public cloud và private cloud có cách tổ chức quyền sở hữu hoặc phạm vi sử dụng khác nhau nhưng vẫn có thể dựa trên nguyên tắc cấp phát tài nguyên theo nhu cầu.

Sự phân biệt này đặc biệt quan trọng khi đọc cụm “cloud cung cấp tài nguyên theo mô hình nào”. Nếu đang hỏi cơ chế cung cấp, câu trả lời là on-demand qua mạng từ pool tài nguyên có khả năng co giãn và đo lường. Nếu đang hỏi lớp dịch vụ được cung cấp, câu trả lời là IaaS, PaaS hoặc SaaS. Nếu đang hỏi cách môi trường cloud được triển khai, đó lại là nhóm public, private, community hoặc hybrid cloud.

Giới hạn cần hiểu khi nói tài nguyên được cung cấp theo nhu cầu

On-demand không đồng nghĩa “muốn bao nhiêu cũng có ngay”. Tài nguyên thực tế luôn chịu giới hạn về công suất, quota, vị trí địa lý, loại dịch vụ và chính sách vận hành. Khả năng co giãn chỉ hoạt động trong phạm vi mà hạ tầng và cấu hình cho phép.

Cloud cũng không chuyển toàn bộ trách nhiệm kỹ thuật sang nhà cung cấp. Mức trách nhiệm thay đổi theo IaaS, PaaS hay SaaS. Với IaaS, khách hàng vẫn phải quản lý nhiều lớp phần mềm và cấu hình hơn; với SaaS, phạm vi nhà cung cấp quản lý lớn hơn nhưng khách hàng vẫn chịu trách nhiệm cho những yếu tố như tài khoản, quyền truy cập, dữ liệu và cách sử dụng dịch vụ trong phạm vi của mình.

Một giới hạn khác là việc tài nguyên có thể cấp phát nhanh không đảm bảo ứng dụng tự động co giãn tốt. Ứng dụng phải được thiết kế, cấu hình và giám sát phù hợp thì mới tận dụng được khả năng bổ sung hoặc thu hồi năng lực của nền tảng.

Do đó, đặc tính quyết định của điện toán đám mây không phải “máy chủ ở trên Internet” hay “không cần sở hữu phần cứng”. Bản chất nằm ở cơ chế cung cấp năng lực điện toán qua mạng, từ tài nguyên được tập hợp và quản lý để có thể cấp phát, điều chỉnh, đo lường và thu hồi theo nhu cầu.

Điện toán đám mây là mô hình truy cập tài nguyên công nghệ qua mạng theo nhu cầu thay vì phải chuẩn bị và sở hữu cố định toàn bộ hạ tầng cần thiết. Tài nguyên được lấy từ một pool dùng chung, được cấp phát hoặc thu hồi linh hoạt và được đo lường trong quá trình sử dụng.

Nếu xét theo lớp dịch vụ, tài nguyên cloud được cung cấp qua IaaS, PaaS và SaaS. Nếu xét theo cơ chế cốt lõi, cả ba đều dựa trên nguyên tắc on-demand network access; còn public, private, community và hybrid cloud mô tả cách triển khai môi trường chứ không thay đổi bản chất cấp phát theo nhu cầu.