Điện toán đám mây là gì? Các đặc điểm chính và cách ứng dụng

Điện toán đám mây (Cloud Computing) đã trở thành một phần không thể thiếu trong kỷ nguyên số, thay đổi cách các doanh nghiệp và cá nhân lưu trữ, xử lý và truy cập dữ liệu. Vậy điện toán đám mây là gì? Cùng VinaHost tìm hiểu từ định nghĩa, lợi ích cho đến các ứng dụng thực tế để nắm bắt được sức mạnh và tiềm năng của công nghệ này.

1. Điện toán đám mây là gì?

Điện toán đám mây (hay cloud computing) là mô hình cung cấp tài nguyên máy tính (như máy chủ, lưu trữ, cơ sở dữ liệu, mạng, phần mềm) theo yêu cầu thông qua internet. Thay vì phải đầu tư và duy trì cơ sở hạ tầng vật lý tốn kém, người dùng có thể truy cập các dịch vụ này từ một nhà cung cấp đám mây (Cloud Service Provider – CSP) và chỉ trả tiền cho những gì họ sử dụng (pay-as-you-go). Điều này mang lại sự linh hoạt, khả năng mở rộng nhanh chóng và tiết kiệm chi phí đáng kể.

5 đặc điểm chung của Cloud Computing:

Điều gì làm cho điện toán đám mây khác biệt so với hạ tầng truyền thống? Đó là 5 đặc điểm cốt lõi sau:

• Tự phục vụ theo yêu cầu (On-demand self-service): Người dùng có thể tự động yêu cầu và quản lý tài nguyên (như máy chủ, dung lượng) mà không cần sự can thiệp của con người từ nhà cung cấp.

• Truy cập mạng rộng (Broad network access): Các dịch vụ luôn có sẵn qua Internet và có thể được truy cập từ mọi thiết bị (máy tính, điện thoại, máy tính bảng).

• Hồ chứa tài nguyên (Resource pooling): Nhà cung cấp gộp chung các tài nguyên vật lý để phục vụ nhiều khách hàng cùng lúc, giúp tối ưu hóa hiệu suất và chi phí.

• Co giãn linh hoạt (Rapid elasticity): Tài nguyên có thể được tăng hoặc giảm quy mô một cách nhanh chóng, thậm chí tự động, để đáp ứng nhu cầu thay đổi đột ngột.

• Dịch vụ đo lường được (Measured service): Mọi tài nguyên sử dụng đều được theo dõi, kiểm soát và báo cáo minh bạch. Bạn chỉ trả tiền cho những gì bạn thực sự dùng.

2. Cách thức hoạt động của điện toán đám mây

Sau khi đã hiểu “Điện toán đám mây là gì”, chúng ta hãy cùng “nhìn vào bên trong” để khám phá xem cỗ máy khổng lồ này thực sự hoạt động như thế nào. Cách giải thích đơn giản và dễ hình dung nhất là chia nó thành hai phần chính: Front End (Phần Giao Diện) và Back End (Phần Hạ Tầng). Chúng được kết nối với nhau qua Internet.

2.1 Front End – Những gì bạn nhìn thấy và tương tác

• Đây là phần của người dùng. Nó bao gồm mọi thứ bạn sử dụng để truy cập vào “đám mây”:
  Thiết bị của bạn: Máy tính, laptop, điện thoại thông minh, máy tính bảng.
  Trình duyệt web: Chrome, Firefox, Safari.
  Ứng dụng: Ứng dụng di động (app Netflix, app Google Drive) hoặc phần mềm cài trên máy tính.

Khi bạn thực hiện một hành động, ví dụ như tải một tệp lên Google Drive, bạn đang tương tác với Front End. Yêu cầu của bạn sau đó sẽ được gửi qua Internet đến phần Back End để xử lý.

2.2 Back End – Vận hành phía sau

Đây chính là “đám mây” thực sự. Nó là một mạng lưới khổng lồ gồm các trung tâm dữ liệu (data center) trên toàn thế giới. Mỗi trung tâm dữ liệu chứa hàng ngàn, thậm chí hàng triệu máy chủ, hệ thống lưu trữ và các thiết bị mạng.
Phần Back End này hoạt động dựa trên một công nghệ then chốt: Ảo hóa (Virtualization).

2.3 Quy trình hoat động theo từng bước

Hãy xem điều gì xảy ra khi bạn thực hiện một yêu cầu đơn giản, ví dụ như truy cập vào một tài liệu trên Google Docs.

• Bước 1: Gửi yêu cầu (Front End): Bạn mở trình duyệt, đăng nhập và nhấp vào tệp tài liệu. Yêu cầu của bạn được gửi đi qua Internet.
• Bước 2: Tiếp nhận yêu cầu (Back End): Yêu cầu đến một trong các trung tâm dữ liệu của Google.
• Bước 3: Phần mềm quản lý xử lý: Một hệ thống phần mềm quản lý trung tâm (control plane) sẽ tiếp nhận yêu cầu này. Nó giống như một “tổng đài viên” thông minh, biết chính xác dữ liệu của bạn đang được lưu ở đâu và cần những tài nguyên nào để xử lý.
• Bước 4: Phân bổ tài nguyên: Hệ thống sẽ ngay lập tức tìm một máy ảo (hoặc một container – một dạng ảo hóa nhẹ hơn) đang rảnh rỗi để xử lý yêu cầu của bạn.
• Bước 5: Truy xuất dữ liệu và thực thi: Máy ảo đó sẽ truy cập vào hệ thống lưu trữ khổng lồ để lấy dữ liệu tệp tài liệu của bạn, tải nó lên và chạy ứng dụng Google Docs.
• Bước 6: Trả kết quả (Back End -> Front End): Toàn bộ giao diện và nội dung của tài liệu được gửi ngược lại qua Internet về trình duyệt của bạn.
• Bước 7: Hiển thị cho người dùng (Front End): Bạn thấy tài liệu của mình hiện ra trên màn hình.

Toàn bộ quá trình phức tạp này diễn ra chỉ trong vài giây, tạo ra một trải nghiệm liền mạch và tức thời cho người dùng.

3. Các loại dịch vụ điện toán đám mây phổ biến nhất hiện nay

Loại 1: Phân loại theo mô hình cung cấp dịch vụ

Có 3 mô hình dịch vụ điện toán đám mây chính là IaaS, PaaS và SaaS. Chúng được phân loại dựa trên mức độ kiểm soát và trách nhiệm của người dùng đối với hạ tầng và ứng dụng. Mỗi mô hình cung cấp một tập hợp các tài nguyên và chức năng khác nhau, phù hợp với các nhu cầu sử dụng đa dạng của doanh nghiệp. Cụ thể như sau:

Dịch vụ Cơ sở Hạ tầng (IaaS) mang lại quyền truy cập linh hoạt đối với các tài nguyên cơ bản của điện toán, bao gồm máy chủ vật lý và ảo, kết nối mạng và lưu trữ, thông qua Internet theo mô hình trả tiền khi sử dụng. IaaS cho phép người dùng mở rộng hoặc thu hẹp tài nguyên theo nhu cầu, giảm chi phí đầu tư cao, tránh việc sở hữu cơ sở hạ tầng không cần thiết và tránh tình trạng mua sắm quá nhiều tài nguyên để đáp ứng nhu cầu tăng cao đột ngột.

Khác với SaaS và PaaS (cũng như các mô hình điện toán PaaS tiên tiến như container và serverless), IaaS mang đến cho người dùng quyền kiểm soát tài nguyên điện toán ở mức độ thấp nhất trong đám mây.

Nền tảng dưới dạng Dịch vụ (PaaS) đem đến cho các nhà phát triển phần mềm một nền tảng linh hoạt theo yêu cầu, bao gồm phần cứng, phần mềm toàn diện, cơ sở hạ tầng, và thậm chí cả các công cụ phát triển. Điều này giúp họ có khả năng chạy, phát triển và quản lý ứng dụng mà không gặp phải sự phức tạp và chi phí lớn như IaaS.

Hiện nay, PaaS thường tích hợp các containers, một mô hình điện toán ảo hóa loại bỏ một bước từ máy chủ ảo. Containers giúp ứng dụng đóng gói với các dịch vụ hệ điều hành cần thiết để chạy trên bất kỳ nền tảng nào mà không cần sửa đổi và phần mềm trung gian.

Phần mềm dưới dạng Dịch vụ (SaaS), hay còn gọi là phần mềm đám mây hoặc ứng dụng đám mây, là những ứng dụng phần mềm được lưu trữ trên đám mây. Người dùng có thể truy cập chúng thông qua trình duyệt web, ứng dụng đặc biệt cho máy tính để bàn, hoặc API tích hợp với hệ điều hành của máy vi tính hoặc các thiết bị di động.

Thông thường, người dùng SaaS sẽ trả phí theo hình thức đăng ký hàng tháng hoặc hàng năm; một số cung cấp mô hình giá pay-as-you-go (dùng bao nhiêu trả bấy nhiêu) dựa trên tần suất sử dụng thực tế của họ.

SaaS là mô hình phân phối phổ biến cho hầu hết các phần mềm thương mại hiện nay, với hàng trăm nghìn giải pháp SaaS có sẵn từ các ứng dụng ngành và tổ chức, đến cơ sở dữ liệu mạnh mẽ và phần mềm Trí tuệ Nhân tạo (AI).

Loại 2: Phân loại theo phương án triển khai

Có 4 loại phương án triển khai  bao gồm Public Cloud, Private Cloud, Hybrid Cloud và Community Cloud. Mỗi mô hình cung cấp một mức độ kiểm soát, bảo mật và chi phí khác nhau.

Public Cloud (đám mây công cộng) là một mô hình điện toán đám mây trong đó tài nguyên máy tính như máy ảo, lưu trữ, và dịch vụ khác được cung cấp bởi một nhà cung cấp đám mây và được chia sẻ qua Internet. Người dùng của public cloud có thể truy cập và sử dụng các tài nguyên này thông qua mạng Internet, thường là qua mô hình trả tiền theo sử dụng.

Private Cloud (đám mây riêng) là một mô hình điện toán đám mây trong đó tài nguyên máy tính được triển khai và quản lý trong một môi trường đám mây riêng tư, thường là trong data center của tổ chức hoặc doanh nghiệp. Điều này có nghĩa là cơ sở hạ tầng đám mây chỉ sẵn có cho một số ít người dùng nội bộ trong tổ chức và không chia sẻ với công cộng.

Hybrid Cloud (đám mây kết hợp) là một mô hình điện toán đám mây kết hợp cả hai yếu tố: public cloud và private cloud. Trong mô hình này, tổ chức có thể sử dụng cả những nguồn tài nguyên đám mây công cộng và riêng tư, kết hợp chúng để đáp ứng nhu cầu cụ thể của họ.

Community Cloud (đám mây cộng đồng) là một mô hình điện toán đám mây được chia sẻ giữa nhiều tổ chức hoặc doanh nghiệp có mục tiêu và nhu cầu chung. Trong mô hình này, các thành viên của một cộng đồng cụ thể, thường là các tổ chức trong cùng một ngành công nghiệp hoặc có các yêu cầu và chuẩn mực chung, cùng sử dụng và chia sẻ các nguồn tài nguyên đám mây.

4. Ai nên sử dụng điện toán đám mây?

Cloud computing phù hợp với những ai đang có nhu cầu:

• Muốn giảm thiểu chi phí đầu tư ban đầu về phần cứng server và hạ tầng mạng.
• Nhu cầu về tài nguyên biến đổi nhanh theo yêu cầu triển khai phần mềm.
• Có yêu cầu cao về độ sẵn sàng của hệ thống (>99.9%).
• Cần kết nối mạng cao và ổn định.
• Mong muốn hệ thống server và hạ tầng mạng được giám sát 24/7.
• Cần hỗ trợ nhanh chóng 24/7/365.

Các đối tượng phù hợp như:

• Doanh nghiệp và tổ chức: Các doanh nghiệp lớn và nhỏ đều có thể tận dụng điện toán đám mây để giảm chi phí cơ sở hạ tầng, tăng cường linh hoạt và dễ dàng mở rộng theo nhu cầu.
• Startups và doanh nghiệp nhỏ: Điện toán đám mây giúp các doanh nghiệp mới và nhỏ tiết kiệm chi phí khởi đầu và tận dụng nguồn lực mạnh mẽ mà không cần đầu tư lớn vào hạ tầng.
• Nhà phát triển ứng dụng: Các nhà phát triển có thể sử dụng các dịch vụ đám mây để phát triển, kiểm thử và triển khai ứng dụng một cách nhanh chóng và hiệu quả.
• Cá nhân và người dùng cuối: Người dùng cá nhân có thể sử dụng lưu trữ đám mây để lưu trữ và chia sẻ dữ liệu, sử dụng ứng dụng dựa trên web và truy cập tài nguyên từ mọi nơi.
• Các tổ chức nghiên cứu và giáo dục: Trong lĩnh vực nghiên cứu và giáo dục, điện toán đám mây cung cấp nguồn tài nguyên mạnh mẽ và linh hoạt cho việc nghiên cứu và học tập.
• Các tổ chức y tế: Các tổ chức y tế có thể sử dụng điện toán đám mây để lưu trữ và chia sẻ dữ liệu y tế, phân tích dữ liệu lớn và cải thiện quản lý thông tin y tế.

5. Lợi ích khi sử dụng Cloud Computing

Ưu điểm của điện toán đám mây mang lại nhiều lợi ích đối với doanh nghiệp và cá nhân, điều này cũng khiến cho điện toán đám mây trở thành một lựa chọn hấp dẫn đối với nhiều đối tượng người dùng.

• Tiết kiệm chi phí: Doanh nghiệp không cần đầu tư lớn vào cơ sở hạ tầng máy tính vì họ có thể sử dụng và trả tiền theo mô hình pay-as-you-go (dùng bao nhiêu trả bấy nhiêu). Điều này giúp giảm chi phí ban đầu và chi phí duy trì.
• Linh hoạt và mở rộng dễ dàng: Các nguồn tài nguyên đám mây có thể linh hoạt mở rộng hoặc hạ cấp theo nhu cầu thực tế của doanh nghiệp. Điều này mang lại sự linh hoạt cho doanh nghiệp khi gặp phải các biến động về kinh doanh.
• Truy cập từ mọi nơi: Người dùng có thể truy cập dữ liệu và ứng dụng từ mọi nơi có kết nối Internet, giúp tăng cường tính di động và khả năng làm việc từ xa.
• Cập nhật tự động: Các nhà cung cấp cloud thường cung cấp các dịch vụ được cập nhật tự động, điều này bảo đảm rằng phần mềm và hạ tầng luôn bảo mật và an toàn.
• Bảo mật cao: Các nhà cung cấp đám mây thường có các biện pháp bảo mật mạnh mẽ như tường lửa, mã hóa dữ liệu, kiểm soát truy cập và giải pháp bảo mật mạng, giúp bảo vệ thông tin quan trọng. Hơn nữa, để đảm bảo an toàn dữ liệu ở mức cao nhất và phòng chống các sự cố mất mát, việc sử dụng các giải pháp Cloud Backup chuyên dụng là một phần không thể thiếu trong chiến lược bảo mật toàn diện của doanh nghiệp.
• Dễ quản lý: Việc quản lý hạ tầng và dịch vụ đám mây thường được chuyển giao cho nhà cung cấp, giảm bớt gánh nặng quản lý cho doanh nghiệp.
• Bảo vệ môi trường: Sử dụng tài nguyên đám mây có thể giảm lượng phát thải carbon và tiêu tốn ít năng lượng hơn so với sử dụng máy chủ vật lý và duy trì trung tâm dữ liệu.
• Tích hợp dịch vụ: Các nhà cung cấp đám mây thường cung cấp một loạt các dịch vụ khác nhau, từ lưu trữ đến xử lý dữ liệu và phân tích, giúp tổ chức tích hợp các giải pháp bổ trợ nhau dễ dàng hơn.

6. Ứng dụng của Cloud Computing trong kinh doanh

Điện toán đám mây có nhiều ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống, hãy cùng VinaHost điểm qua các ứng dụng tiêu biểu nhất nhé:

• Lưu trữ và quản lý dữ liệu: Dịch vụ lưu trữ đám mây như Dropbox, Google Drive và Microsoft OneDrive cho phép người dùng lưu trữ, chia sẻ và truy cập dữ liệu từ bất kỳ nơi nào, chỉ cần có kết nối Internet.
• Phần mềm ứng dụng: Sử dụng các ứng dụng đám mây như Google Workspace, Microsoft 365, hay các ứng dụng CRM đám mây giúp tăng cường khả năng cộng tác và quản lý công việc.
• Dịch vụ lưu trữ hình ảnh và video: Các dịch vụ như Google Photos hay Flickr cung cấp không gian lưu trữ đám mây cho hình ảnh và video, giúp tiết kiệm dung lượng trên thiết bị
• Phát triển ứng dụng và test: Điện toán đám mây cung cấp môi trường phát triển và kiểm thử cho các nhà phát triển, giảm bớt gánh nặng về đầu tư cơ sở hạ tầng và tăng tính linh hoạt triển khai.
• Dịch vụ tiền điện tử và blockchain: Các ứng dụng blockchain thường sử dụng điện toán đám mây để lưu trữ và quản lý dữ liệu, đồng thời cung cấp khả năng mở rộng.
• Phân tích dữ liệu và trí tuệ nhân tạo: Các dịch vụ đám mây như AWS, Azure, và Google Cloud cung cấp nguồn tài nguyên mạnh mẽ cho phân tích dữ liệu và triển khai mô hình trí tuệ nhân tạo.
• Dịch vụ Internet of things (iot): Điện toán đám mây là nền tảng lý tưởng cho việc lưu trữ và xử lý dữ liệu từ các thiết bị IoT, giúp quản lý và phân tích thông tin từ các nguồn khác nhau.
• Video và âm nhạc trực tuyến: Dịch vụ streaming video và nhạc trực tuyến như Netflix, Spotify sử dụng cơ sở hạ tầng đám mây để phục vụ nhanh chóng cho hàng triệu người dùng.
• Quản lý dự án và công việc: Các công cụ quản lý dự án trực tuyến như Trello, Asana, và Jira được triển khai trên nền tảng đám mây để hỗ trợ quản lý công việc và dự án.
• Dịch vụ máy tính và đồ họa: Các dịch vụ đám mây cung cấp tài nguyên máy tính mạnh mẽ cho việc xử lý đồ họa và tính toán phức tạp, thích hợp cho các ứng dụng đòi hỏi năng lực tính toán cao.
• Máy chủ ảo: Sức mạnh của điện toán đám mây được thể hiện rõ qua các dịch vụ máy chủ ảo, chẳng hạn như Cloud Server Linux, Cloud GPU…