Cách làm điện toán di động về chat

ThS. Đàm Mỹ HạnhĐiện toán đám mây di động (MCC) đã tạo nên một cuộc cách mạng trong cách sử dụng dịch vụ trong khi di chuyển của các thuê bao di động khắp thế giới. MCC là sự kết hợp của điện toán di động và điện toán đám mây nhằm khắc phục những vấn đề liên quan đến kết nối của thiết bị di động và môi trường truyền dẫn…Bài báo sẽ giới thiệu về mô hình cơ bản của MCC, các thách thức và giải pháp cho MCC cũng như các vấn đề còn để ngỏ đòi hỏi cần nghiên cứu sâu hơn trong tương lai.

1.GIỚI THIỆU

Thị trường điện thoại di động đang tăng trưởng một cách nhanh chóng. Sự tăng trưởng này đã thay đổi cuộc sống chúng ta một cách chưa từng thấy. Theo Cisco IBSG, việc gần 80% dân số thế giới sử dụng điện thoại di động và những thiết bị mới như điện thoại thông minh iPhone, Android, pam-tốp và máy tính bảng đã mang một loạt ứng dụng vào “lòng bàn tay con người”. Cùng lúc đó, Điện toán đám mây nổi lên như là một phương thức mới để phân phối các dịch vụ và chức năng IT.

Không giống như các công nghệ điện toán di động thông thường, tài nguyên trong điện toán đám mây di động được ảo hóa và được gán cho một nhóm các máy tính phân tán khổng lồ. Nhiều ứng dụng dựa trên Điện toán đám mây di động như gmail của Google, các hệ thống Định vị và Bản đồ cho di động, tìm kiếm bằng giọng nói và một số ứng dụng trên nền tảng Android, MobileMe của Apple, LiveMesh của Microsoft và Motoblur của Motorola, đã được phát triển và phục vụ người sử dụng. Kiến trúc tổng quát của Điện toán Đám mây Di động được thể hiện ở Hình 1.

Phân phối các dịch vụ đám mây trong môi trường di động sẽ gặp phải nhiều thách thức. Một thiết bị di động cũng không thể thường xuyên online nên cũng cần xem xét đến giải pháp offline. Sự thiếu vắng các chuẩn, tính bảo mật và tính riêng tư, yêu cầu về các ứng dụng di động linh hoạt có thể là cản trở đối sự phát triển của Điện toán đám mây di động (ĐTĐMDĐ).

Kế thừa những ưu điểm của điện toán đám mây và điện toán di động, ĐTĐMDĐ mở ra một giai đoạn mới từ năm 2009. Ở một khía cạnh đơn giản, điện toán đám mây di động có thể được xem như là một cơ sở hạ tầng, trong đó số liệu và quá trình xử lý có thể diễn ra ở bên ngoài thiết bị di động, cho phép các loại ứng dụng mới như mạng xã hội di động nhận thức – bối cảnh. Kết quả là nhiều ứng dụng đám mây di động không bị hạn chế ở các điện thoại thông minh mà còn được hỗ trợ trên cả các điện thoại di động phổ thông. Các thiết bị di động có thể là máy tính xách tay, PDA, điện thoại thông minh và những thứ có thể kết nối với trạm gốc hoặc hotspot thông qua liên kết vô tuyến như 3G, Wi-Fi hoặc GPRS. Những người sử dụng di động gửi các yêu cầu dịch vụ lên mây thông qua một trình duyệt web hoặc ứng dụng desktop. Thành phần quản lý của đám mây sau đó sẽ phân bổ tài nguyên theo yêu cầu để thiết lập kết nối trong khi các chức năng kiểm tra và tính toán của đám mây di động được thực hiện để đảm bảo QoS cho đến khi kết nối được hoàn thành.

2. KIẾN TRÚC ĐIỆN TOÁN MÂY DI ĐỘNG

Kiến trúc Điện toán Đám mây Di động điển hình được giới thiệu ở Hình 2.

Các thiết bị di động kết nối đến các mạng di động thông qua các trạm gốc, các trạm gốc này thiết lập và điều khiển các kết nối và các giao diện chức năng giữa các mạng và các thiết bị di động. Yêu cầu và thông tin của người sử dụng di động được truyền đến các bộ xử lý trung tâm được kết nối đến các máy chủ mà cung cấp các dịch vụ mạng di động. Ở đây, các dịch vụ như Nhận thực, Cấp phép và Tính toán AAA có thể được cung cấp đến người sử dụng dựa trên Home Agent (HA) và dữ liệu thuê bao lưu trữ trong cơ sở dữ liệu. Sau đó, các yêu cầu của thuê bao được chuyển lên đám mây thông qua Internet. Các bộ điều khiển đám mây ở trong đám mây, xử lý các yêu cầu để cung cấp cho người sử dụng di động các dịch vụ đám mây tương ứng. Những dịch vụ này được phát triển dựa trên các khái niệm điện toán tiện dụng, ảo hóa và kiến trúc hướng dịch vụ.

3. THÁCH THỨC VÀ GIẢI PHÁP

Mục đích chính của điện toán đám mây di động là để cung cấp một phương pháp nhanh chóng và thuận tiện cho người sử dụng truy nhập và thu số liệu từ đám mây hay truy nhập tài nguyên điện toán đám mây một cách hiệu quả bằng cách sử dụng các thiết bị di động. Tuy nhiên, chính những giới hạn và hạn chế của thiết bị di động và mạng vô tuyến sẽ là những thách thức cho việc triển khai điện toán đám mây di động. Vì vậy, việc thiết kế ứng dụng, lập trình và triển khai trên các thiết bị phân bổ và di động phức tạp hơn trên các thiết bị đám mây cố định. Trong môi trường điện toán đám mây di động, các giới hạn của các thiết bị di động, chất lượng của truyền thông không dây, các loại ứng dụng và hỗ trợ từ điện toán đám mây cho di động, tất cả đều là các yếu tố ảnh hưởng đến sự truy nhập từ điện toán đám mây. Bảng 1 đưa ra tổng quan về các thách thức và một số giải pháp cho điện toán đám mây di động.

Các giới hạn của thiết bị di động: Mặc dù các điện thoại thông minh rõ ràng đã được cải thiện trên nhiều khía cạnh như khả năng của CPU và bộ nhớ, lưu trữ, kích thước màn hình, truyền thông không dây, công nghệ cảm biến, các hệ điều hành nhưng vẫn có những giới hạn quan trọng như khả năng điện toán và nguồn năng lượng trong triển khai các ứng dụng phức tạp. So với PC và máy tính xách tay ở những điều kiện nêu trên, những điện thoại thông minh như iPhone, Android, Windows Mobile giảm 3 lần khả năng xử lý, 8 lần về bộ nhớ, 5 đến 10 lần khả năng lưu trữ và 10 lần về độ rộng băng tần của mạng. Thông thường, điện thoại thông minh cần sạc mỗi ngày để thực hiện cuộc gọi, gửi tin nhắn, lướt Internet và các ứng dụng Internet khác. Theo các xu hướng đã phát triển trước đây, khả năng điện toán đám mây di động tăng và sự phát triển nhanh chóng của công nghệ màn hình sẽ dẫn đến ngày càng nhiều các ứng dụng phức tạp được triển khai trên điện thoại thông minh. Nếu công nghệ pin không thể cải thiện trong một thời gian ngắn thì việc tiết kiệm công suất pin trên điện thoại thông minh một cách hiệu quả là vấn đề hàng đầu hiện nay. Khả năng xử lý, lưu trữ, thời lượng pin và truyền thông của các điện thoại thông minh sẽ được cải thiện với sự phát triển của điện toán đám mây. Tuy nhiên, chúng vẫn sẽ tiếp tục là một trong số những thách thức chủ yếu của điện toán đám mây di động.

Chất lượng truyền thông: Trái ngược với mạng hữu tuyến sử dụng kết nối vật lý để đảm bảo băng thông, tốc độ truyền số liệu trong môi trường điện toán đám mây di động liên tục thay đổi và kết nối bị gián đoạn do khoảng trống đang tồn tại trong vùng phủ sóng mạng. Hơn thế nữa, trung tâm số liệu ở các hãng lớn và tài nguyên của các nhà cung cấp dịch vụ Internet thường ở xa so với những người sử dụng cuối, đặc biệt là những người sử dụng di động. Trong mạng vô tuyến, độ trễ của mạng có thể là 200 ms ở “dặm cuối” nhưng chỉ 50 ms ở mạng hữu tuyến truyền thống. Một số vấn đề khác như sự thay đổi của thông lượng ứng dụng, tính di động của người sử dụng và thậm chí là thời tiết đều dẫn đến sự thay đổi về độ rộng băng tần và vùng phủ sóng của mạng. Do đó, độ trễ chuyển giao trong mạng di động cao hơn trong mạng hữu tuyến.

Phân chia các dịch vụ ứng dụng: Trong môi trường điện toán đám mây di động, do tài nguyên là hữu hạn, một số ứng dụng yêu cầu nhiều tính toán hoặc nhiều số liệu không thể triển khai trên các thiết bị di động hoặc chúng có thể tiêu thụ một lượng năng lượng khổng lồ. Do đó, chúng ta phải chia các ứng dụng và sử dụng khả năng của điện toán đám mây để đạt được những mục đích trên, đó là: nhiệm vụ tính toán cốt lõi được xử lý trên mây và những thiết bị di động chịu trách nhiệm cho những nhiệm vụ đơn giản. Trong quá trình xử lý này, các vấn đề chủ yếu ảnh hưởng là: xử lý số liệu ở trung tâm số liệu và thiết bị di động, trễ chuyển giao mạng và thời gian phân phối số liệu. Với các chuẩn đã có, khi cung cấp một dịch vụ đám mây với chất lượng đảm bảo nên xem xét đến các yếu tố sau: phân chia ứng dụng giữa đám mây và thiết bị di động một cách tối ưu, tương tác giữa độ trễ thấp và offload mã, độ rộng băng tần lớn giữa đám mây và thiết bị di động cho truyền dẫn số liệu tốc độ cao, màn thực thi ứng dụng đám mây định hướng người sử dụng và tiêu thụ công suất tối ưu, và chi phí hoạt động của thiết bị di động và các máy chủ đám mây.

Để khắc phục các thách thức này, một số các chiến lược có thể được sử dụng, bao gồm:

- Tăng băng thông cho kết nối vô tuyến, tạo ra những nội dụng web phù hợp cho mạng di động hơn bằng cách sử dụng các trung tâm số liệu địa phương.

- Triển khi nút xử lý ứng dụng ở “rìa” của đám mây để giảm thời gian phân phối số liệu.

- Sao chép từ các thiết bị di động lên mây bằng cách sử dụng các công nghệ hình ảnh và ảo hóa, để xử lý Điện toán Số liệu – Cao độ (DIC) và Tiêu thụ Công suất – Cao độ như quét vi-rút ở các thiết bị di động.

- Đẩy các ứng dụng tối ưu hóa động lên mây và phân chia giữa các thiết bị di động.

Ngoài ra, đã có một số dự án nghiên cứu và được triển khai trên thế giới ví dụ như hệ thống CloneCloud của B. Chun, nền tảng AlfredO của I. Giurgiu và Cloudlet của M. Satyanarayanan…. Tuy nhiên, để đưa ra triển khai thương mại thì vẫn còn một con đường dài phía trước và một số khía cạnh sau còn phải được xem xét thêm:

1.Phân phối số liệu: Do tính năng hạn chế tài nguyên, các thiết bị di động có các thách thức tiềm ẩn trong truy nhập đám mây, truy nhập ổn định, truyền dẫn số liệu và…. Những thách thức như vậy có thể được giải quyết bằng sử dụng : ứng dụng (dịch vụ) đặc biệt và middle-ware (cung cấp một nền tảng cho tất cả các hệ thống điện toán đám mây di động)

2.Phân chia nhiệm vụ: Các nhà nghiên cứu phân chia các nhiệm vụ (ứng dụng) từ các thiết bị di động thành nhiều nhiệm vụ nhỏ và phân phối một số chúng để chạy trên mây, đây là một giải pháp hay cho vấn đề tài nguyên giới hạn của các thiết bị di động. Tuy nhiên, chúng ta không có một chiến lược hoặc thuật toán tối ưu để làm thế nào phân chia những nhiệm vụ này xem nhiệm vụ nào được xử lý trên mây và nhiệm vụ nào được xử lý ở thiết bị di động.

3.Dịch vụ tốt hơn: Mục đích ban đầu của điện toán đám mây di động là để cung cấp các dịch vụ giống như ở PC cho các thiết bị đầu cuối di động. Tuy nhiên, do các tính năng khác nhau giữa các thiết bị di động và PC, chúng ta không thể trực tiếp cấy các dịch vụ từ nền tảng PC sang thiết bị di động. Do đó, nên nghiên cứu sâu hơn đưa ra các phương pháp làm thế nào để cung cấp các dịch vụ tương tác thân thiện và phù hợp cho các thiết bị di động.

Kết luận

Điện toán đám mây di động (MCC), sự phát triển và mở rộng của điện toán di động và điện toán đám mây đang trở thành một chủ đề rất được quan tâm những năm gần đây. Tuy vẫn có những thách thức cho MCC như các giới hạn của thiết bị di động, chất lượng truyền thông và sự phân chia các dịch vụ ứng dụng, nhưng có thể khắc phục những thách thức này bằng cách sử dụng công nghệ hình ảnh và ảo hóa cũng như di chuyển nhiệm vụ từ thiết bị đầu cuối sang đám mây. Bên cạnh đó, do chất lượng của truyền thông trong các mạng hữu tuyến thì tốt hơn trong các mạng vô tuyến, vì vậy, giảm tỉ lệ số liệu phân bổ trong môi trường không dây cũng là một cách hữu hiệu để cải thiện chất lượng. Ngoài ra, việc tăng băng thông cũng là một giải pháp giải quyết những thách thức này tuy nhiên sẽ làm tăng chi phí đối với người sử dụng. Triển khai cơ chế phân chia ứng dụng linh hoạt và hiệu quả dường như là giải pháp tốt nhất để bảo đảm dịch vụ ứng dụng ở MCC tuy phức tạp nhưng lại rất hứa hẹn.

Tài liệu tham khảo

[1]PRAGYA GUPTA, SUDHA GUPTA, Mobile Cloud Computing: The Future of Cloud,International Journal of Advanced Research in Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering Vol. 1, Issue 3, 09/2012

[2] HAN QI, ABDULLAH GANI, Research on Mobile Cloud Computing: Review,Trend and Perspectives, Digital Information and Communication Technology and it's Applications (DICTAP), 2012