Cơ sở hạ tầng đám mây là gì? Tìm hiểu về Cloud Infrastructure

Trong kỷ nguyên chuyển đổi số, cơ sở hạ tầng đám mây (Cloud Infrastructure) đóng vai trò nền tảng trong việc triển khai và vận hành hệ thống công nghệ thông tin hiện đại. Vậy cơ sở hạ tầng đám mây là gì, hoạt động như thế nào và mang lại lợi ích gì cho doanh nghiệp? Bài viết dưới đây sẽ giúp bạn hiểu rõ các nội dung quan trọng về cloud infrastructure.

Cơ sở hạ tầng đám mây là gì?

Cơ sở hạ tầng đám mây (Cloud Infrastructure) là tập hợp các thành phần phần cứng và phần mềm như máy chủ, hệ thống lưu trữ, mạng, công nghệ ảo hóa, API và công cụ quản lý, được xây dựng nhằm đáp ứng nhu cầu xử lý và cung cấp dịch vụ trong mô hình điện toán đám mây.

Các nhà cung cấp dịch vụ đám mây như Amazon Web Services (AWS), Google Cloud, Microsoft Azure (Thế giới), VNPT Cloud (Việt Nam),... chịu trách nhiệm quản lý các trung tâm dữ liệu của họ. Mô hình vận hành tập trung giúp doanh nghiệp linh hoạt mở rộng hoặc thu hẹp hạ tầng, tối ưu chi phí và nâng cao hiệu quả vận hành. Vì vậy, cơ sở hạ tầng đám mây được xem là nền tảng cốt lõi của điện toán đám mây và đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển đổi số hiện nay.

Thành phần của cơ sở hạ tầng đám mây

Hạ tầng điện toán đám mây không chỉ bao gồm máy chủ đặt trong trung tâm dữ liệu mà còn là sự kết hợp toàn diện giữa phần cứng, phần mềm, mạng, bảo mật và hệ thống quản lý. Việc hiểu rõ các thành phần của cloud infrastructure giúp doanh nghiệp lựa chọn nền tảng phù hợp, tối ưu hiệu suất vận hành và đảm bảo an toàn dữ liệu. Trong phần này, chúng ta sẽ tìm hiểu chi tiết các yếu tố cốt lõi tạo nên một hệ thống hạ tầng đám mây hiện đại.

Trung tâm dữ liệu (Data Center)

Trung tâm dữ liệu là nền tảng vật lý quan trọng nhất của hạ tầng đám mây. Các nhà cung cấp lớn thường xây dựng trung tâm dữ liệu siêu quy mô hyperscale để xử lý khối lượng công việc khổng lồ.

Đặc điểm chính của trung tâm dữ liệu đám mây gồm:

• Ứng dụng công nghệ tự động hóa trong vận hành và giám sát.
• Hệ thống làm mát, cấp điện và kết nối mạng tối ưu.
• Vị trí đặt tại khu vực có nguồn điện ổn định, chi phí thấp, gần các nút mạng lớn.
• Nhiều lớp bảo mật vật lý và kiểm soát ra vào nghiêm ngặt.
• Giải pháp dự phòng cho sự cố cháy nổ, mất điện, thiên tai.

Nhờ đó, trung tâm dữ liệu đảm bảo hoạt động liên tục, ổn định và hạn chế rủi ro gián đoạn dịch vụ.

Máy chủ và phần cứng

Phần cứng là yếu tố trực tiếp tạo ra năng lực xử lý cho hệ thống cơ sở hạ tầng đám mây (cloud infrastructure). Trong trung tâm dữ liệu đám mây, nhà cung cấp triển khai hàng nghìn máy chủ và thiết bị hỗ trợ.

Các thành phần phần cứng chính bao gồm:

• Máy chủ sử dụng CPU và GPU hiệu năng cao.
• Thiết bị mạng, hệ thống nguồn và làm mát.
• Thiết bị lưu trữ như HDD, SSD và hệ thống lưu trữ dạng mảng.

Những thiết bị này phục vụ cả nhu cầu lưu trữ chính và sao lưu, phục hồi dữ liệu. Việc mở rộng dung lượng và nâng cấp phần cứng được nhà cung cấp thực hiện tập trung, giúp doanh nghiệp không phải tự đầu tư hạ tầng.

Công nghệ ảo hóa (Virtualization)

Ảo hóa là nền tảng giúp khai thác tối đa tài nguyên phần cứng trong hạ tầng đám mây. Thông qua công nghệ này, một máy chủ vật lý có thể vận hành nhiều máy ảo (Virtual Machine) độc lập.

Hệ thống ảo hóa trong cloud infrastructure gồm:

• Hypervisor quản lý và phân bổ tài nguyên.
• Các máy ảo chạy trên hypervisor.
• Phần mềm quản lý hạ tầng ảo hóa.
• Cụm máy chủ vật lý để gom tài nguyên và phân bổ cho máy ảo

Nhờ ảo hóa, doanh nghiệp có thể triển khai hệ thống linh hoạt, tiết kiệm chi phí và dễ dàng mở rộng khi cần thiết.

Hệ thống mạng (Networking)

Hạ tầng mạng đóng vai trò kết nối người dùng với các dịch vụ đám mây và liên kết các thành phần nội bộ trong trung tâm dữ liệu.

Các thành phần mạng chính bao gồm:

• Hệ thống kết nối Internet cho khách hàng.
• Mạng nội bộ giữa máy chủ và thiết bị lưu trữ.
• Bộ định tuyến (Router), bộ chuyển mạch (switch) và cân bằng tải (load balancer). 

Hệ thống mạng được thiết kế tối ưu giúp giảm độ trễ, tăng tốc độ truy cập và đảm bảo khả năng mở rộng cho các ứng dụng trực tuyến.

Hệ thống bảo mật (Security)

Bảo mật là yếu tố then chốt trong hạ tầng điện toán đám mây, đặc biệt khi dữ liệu doanh nghiệp được lưu trữ trên môi trường bên ngoài.

Các giải pháp bảo mật phổ biến gồm:

• Tường lửa và hệ thống phát hiện xâm nhập.
• Mã hóa dữ liệu khi truyền tải và lưu trữ.
• Kiểm soát truy cập và phân quyền người dùng.
• Cô lập dữ liệu giữa các khách hàng.

Trong một số trường hợp, nhà cung cấp còn hỗ trợ phần cứng chuyên dụng để đáp ứng yêu cầu bảo mật cao của doanh nghiệp.

Hệ thống quản lý và vận hành

Để vận hành hiệu quả hạ tầng đám mây, nhà cung cấp sử dụng các nền tảng quản lý chuyên biệt.

Hệ thống quản lý cho phép:

• Tự động tạo và quản lý tài khoản khách hàng.
• Cấp phát, mở rộng hoặc thu hồi tài nguyên.
• Giám sát hiệu suất hệ thống theo thời gian thực.
• Tính phí chi tiết theo mức sử dụng.

Nhờ các công cụ này, dịch vụ đám mây có thể vận hành ổn định, minh bạch và tối ưu chi phí cho người dùng.

Cách hoạt động của cơ sở hạ tầng đám mây

Hạ tầng điện toán đám mây hoạt động dựa trên sự kết hợp giữa phần cứng, phần mềm, công nghệ ảo hóa và hệ thống mạng. Khi người dùng yêu cầu tài nguyên như máy chủ ảo hoặc dung lượng lưu trữ, hệ thống sẽ tự động cấp phát từ kho tài nguyên chung của nhà cung cấp và cho phép truy cập chỉ trong vài phút qua Internet.

Toàn bộ hạ tầng được vận hành tập trung tại các trung tâm dữ liệu, trong khi công nghệ ảo hóa và phần mềm quản lý giúp phân bổ, cân bằng và giám sát tài nguyên một cách linh hoạt. Nhờ đó, doanh nghiệp có thể triển khai hệ thống nhanh chóng, dễ mở rộng và tối ưu chi phí.

Lợi ích của cơ sở hạ tầng đám mây

Dưới đây là những lợi ích nổi bật của cloud infrastructure:

Tối ưu chi phí vận hành

Việc xây dựng trung tâm dữ liệu riêng đòi hỏi doanh nghiệp đầu tư lớn vào phần cứng, phần mềm, mặt bằng và chi phí bảo trì. Hơn nữa, hệ thống thường phải thiết kế để đáp ứng nhu cầu cao nhất, dù phần lớn thời gian không sử dụng hết công suất.

Hạ tầng điện toán đám mây cho phép mở rộng hoặc thu hẹp tài nguyên theo nhu cầu thực tế. Chi phí hàng tháng được tính dựa trên mức sử dụng, giúp doanh nghiệp kiểm soát ngân sách hiệu quả hơn.

Hỗ trợ khôi phục thảm họa

Các nhà cung cấp cloud infrastructure thường xây dựng hệ thống sao lưu và phục hồi tự động với độ tin cậy cao, giúp giảm thiểu thời gian gián đoạn khi xảy ra sự cố.

Dữ liệu được lưu trữ tại nhiều trung tâm dữ liệu khác nhau, hạn chế rủi ro từ thiên tai, cháy nổ hoặc sự cố hạ tầng. Đồng thời, người dùng vẫn có thể truy cập hệ thống từ xa để duy trì công việc.

Tính sẵn sàng cao

Hạ tầng đám mây được thiết kế với hệ thống điện, làm mát và mạng dự phòng, giúp duy trì hoạt động liên tục ngay cả khi một thành phần gặp sự cố.

Nhiều nền tảng cung cấp hệ thống không có điểm lỗi đơn lẻ (single point of failure), đảm bảo dịch vụ luôn sẵn sàng cho các ứng dụng quan trọng. Nhờ các cải tiến kiến trúc mới, chi phí cho mô hình này ngày càng hợp lý hơn.

Tăng cường bảo mật hệ thống

Các nhà cung cấp dịch vụ đám mây sở hữu đội ngũ bảo mật chuyên sâu cùng hệ thống công cụ hiện đại, vượt trội so với đa số trung tâm dữ liệu nội bộ. Hạ tầng đám mây được tích hợp sẵn nhiều cơ chế bảo mật quan trọng như mã hóa dữ liệu, kiểm soát truy cập theo vai trò, các chứng chỉ tuân thủ bảo mật quốc tế và mô hình bảo mật Zero Trust. 

Nhờ đó, hệ thống có thể hạn chế tối đa rủi ro truy cập trái phép, tăng cường khả năng phòng chống tấn công mạng và đảm bảo an toàn cho dữ liệu doanh nghiệp trong suốt quá trình vận hành.

Khác nhau giữa cơ sở hạ tầng đám mây và kiến trúc đám mây

Mặc dù hai khái niệm hạ tầng đám mây (cloud infrastructure) và kiến trúc đám mây (cloud architecture) có nhiều điểm liên quan đến nhau, nhưng chúng không hoàn toàn giống nhau.

Cloud infrastructure bao gồm toàn bộ các thành phần vật lý và ảo tạo nên nền tảng đám mây, như máy chủ, lưu trữ, mạng và hệ thống ảo hóa. Những thành phần này thường do nhà cung cấp dịch vụ đám mây trực tiếp quản lý và vận hành.

Trong khi đó, cloud architecture tập trung vào việc thiết kế, tích hợp và quản lý tài nguyên, nhằm quyết định cách hạ tầng đám mây được xây dựng, cấu hình và sử dụng. Kiến trúc đám mây giúp tối ưu hiệu suất, độ ổn định và khả năng mở rộng của hệ thống.

Câu hỏi liên quan đến cơ sở hạ tầng đám mây (Cloud Architecture)

Thách thức của cơ sở hạ tầng đám mây là gì?

Một trong những thách thức lớn của cơ sở hạ tầng đám mây là quản lý chi phí do mô hình tính phí theo mức sử dụng có thể phát sinh khoản ngoài dự kiến nếu không kiểm soát tốt tài nguyên. Bên cạnh đó, doanh nghiệp còn phải đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về tuân thủ pháp lý, vị trí lưu trữ dữ liệu và tiêu chuẩn bảo mật theo từng ngành nghề, khu vực. 

Ngoài ra, việc vận hành hệ thống đám mây đòi hỏi đội ngũ IT phải có chuyên môn phù hợp về nền tảng cloud, công cụ quản lý và bảo mật, khiến nhiều tổ chức cần đầu tư thêm cho đào tạo và phát triển nhân lực.

Cloud Infrastructure và IaaS giống nhau không? 

Không hoàn toàn. Cloud Infrastructure là nền tảng vật lý và ảo hóa (phần cứng, phần mềm). Còn IaaS (Infrastructure as a Service) là mô hình dịch vụ cho thuê các thành phần hạ tầng đó. Có thể hiểu Cloud Infrastructure là "sản phẩm", còn IaaS là "cách thức phân phối" sản phẩm đó đến khách hàng.

Doanh nghiệp nên tự xây dựng hạ tầng hay thuê dịch vụ đám mây?

Tự xây dựng (On-premise) giúp kiểm soát dữ liệu tuyệt đối nhưng tốn kém chi phí đầu tư ban đầu và vận hành. Thuê dịch vụ đám mây (như VNPT Cloud) giúp chuyển đổi chi phí đầu tư (CapEx) sang chi phí vận hành (OpEx), linh hoạt mở rộng và tận dụng được các công nghệ bảo mật mới nhất mà không cần đội ngũ chuyên trách quá lớn.

Như vậy, việc hiểu rõ cơ sở hạ tầng đám mây là gì không chỉ giúp doanh nghiệp nắm bắt được nền tảng công nghệ cốt lõi mà còn mở ra cơ hội tối ưu hóa vận hành và bứt phá trong kỷ nguyên số. Để khai thác tối đa tiềm năng này, doanh nghiệp cần cân nhắc lựa chọn những đơn vị cung cấp hạ tầng uy tín, sở hữu trung tâm dữ liệu đạt chuẩn và giải pháp bảo mật toàn diện để vững bước trên hành trình chuyển đổi số.