Lập trình trên mây - Tổng quan về Google Cloud Platform

I. Giới thiệu

Trong bối cảnh công nghệ truyền thống, các doanh nghiệp phải đầu tư một khoản vốn đáng kể để sở hữu và tự vận hành hạ tầng máy chủ vật lý, lưu trữ và mạng. Mô hình này đi kèm với nhiều thách thức: chi phí bảo trì cao, quy trình cung cấp tài nguyên chậm chạp, và khó khăn trong việc dự đoán và đáp ứng nhu cầu tăng đột biến.

Điện toán đám mây (Cloud Computing) ra đời như một giải pháp cho những thách thức này, đề xuất một mô hình tiêu thụ tài nguyên CNTT theo yêu cầu (on-demand) qua Internet với mô hình thanh toán theo mức sử dụng (pay-as-you-go).

II. Cloud Computing (Điện toán đám mây) là gì

Theo định nghĩa từ Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Hoa Kỳ (NIST), điện toán đám mây là một mô hình cho phép truy cập mạng thuận tiện, theo yêu cầu, đến một bể chứa tài nguyên tính toán có thể cấu hình dùng chung (ví dụ: mạng, máy chủ, lưu trữ, ứng dụng và dịch vụ) có thể được cung cấp và giải phóng nhanh chóng với nỗ lực quản lý tối thiểu hoặc tương tác của nhà cung cấp dịch vụ.

Các đặc tính cốt lõi của đám mây bao gồm:

• Tự phục vụ theo yêu cầu (On-demand self-service): Người dùng có thể tự động cung cấp tài nguyên mà không cần sự can thiệp của con người.

• Truy cập mạng rộng (Broad network access): Dịch vụ có sẵn qua mạng và được truy cập thông qua các cơ chế tiêu chuẩn.

• Hồ chứa tài nguyên (Resource pooling): Tài nguyên được gộp lại để phục vụ nhiều người dùng (multi-tenant), với tài nguyên vật lý và ảo được gán động theo nhu cầu.

• Co giãn nhanh (Rapid elasticity): Khả năng mở rộng (scale out) và thu hẹp (scale in) tài nguyên một cách nhanh chóng, thường là tự động.

• Dịch vụ đo lường được (Measured service): Việc sử dụng tài nguyên được theo dõi, kiểm soát và báo cáo, cung cấp sự minh bạch cho cả nhà cung cấp và người tiêu dùng.

III. Các nhà cung cấp cloud

Các hệ thống cloud (điện toán đám mây) lớn nhất thế giới hiện nay chủ yếu thuộc về ba nhà cung cấp hàng đầu, thường được gọi là "Big Three" (Ba Ông Lớn) trong lĩnh vực public cloud.

1. Amazon Web Services (AWS)

• Đây là nhà cung cấp dịch vụ cloud lớn nhất và chiếm thị phần thống trị trên toàn cầu (các báo cáo gần đây, như của Gartner, cho biết AWS chiếm hơn 41% thị phần).

• AWS cung cấp một loạt dịch vụ cực kỳ rộng lớn và toàn diện, từ máy chủ ảo (EC2), lưu trữ (S3) đến cơ sở dữ liệu, AI và IoT.

• Sự thống trị của AWS lớn đến mức các sự cố của họ (như sự cố kỹ thuật xảy ra vào ngày 20-21/10/2025 vừa qua) có thể gây ảnh hưởng đến hàng loạt dịch vụ và trang web lớn trên toàn cầu.

Link tham khảo

2. Microsoft Azure

• Azure là nhà cung cấp lớn thứ hai và đang phát triển rất nhanh.

• Thế mạnh lớn nhất của Azure là sự tích hợp sâu rộng với hệ sinh thái phần mềm doanh nghiệp của Microsoft (như Windows Server, SQL Server, Office 365) và các giải pháp hybrid cloud (đám mây lai).

Link tham khảo

3. Google Cloud (GCP)

• Google Cloud đứng ở vị trí thứ ba.

• GCP có thế mạnh đặc biệt trong các lĩnh vực như phân tích dữ liệu lớn (Big Data), trí tuệ nhân tạo (AI), máy học (Machine Learning) và là nơi khai sinh ra Kubernetes (công nghệ điều phối container hàng đầu hiện nay).

Các nhà cung cấp lớn khác:

Ngoài ba gã khổng lồ trên, thị trường còn có sự góp mặt của các công ty công nghệ lớn khác, bao gồm:

• Alibaba Cloud: Rất mạnh và chiếm thị phần lớn tại thị trường châu Á, đặc biệt là Trung Quốc.

• Oracle Cloud (OCI): Tập trung mạnh vào các dịch vụ cơ sở dữ liệu và các ứng dụng doanh nghiệp (ERP) mà Oracle vốn có thế mạnh.

• IBM Cloud: Tập trung vào các giải pháp đám mây lai (hybrid cloud) và các dịch vụ cho doanh nghiệp lớn.

Bài viết này sẽ tập trung đi sâu vào tìm hiểu điện toán đám mây của Google - GCP (Google Cloud Platform)

IV. Các dịch vụ của GCP

1. Compute engine

Compute Engine là dịch vụ cung cấp máy ảo (Virtual Machines - VMs), cho phép bạn tạo và chạy các VM trên cơ sở hạ tầng của Google, tương đương với Amazon EC2 và Azure Virtual Machines. Dịch vụ này cung cấp quy mô, hiệu suất và giá trị cho phép dễ dàng khởi chạy các cụm điện toán lớn.

Giao diện Compute Engine

2. Cloud Run (Serverless cho Container)

Cloud Run là một nền tảng được quản lý hoàn toàn (fully managed environment) để chạy các ứng dụng đóng gói (containerized apps), giúp xây dựng ứng dụng hoặc trang web một cách nhanh chóng. Nó kết hợp tính linh hoạt của container với sự đơn giản của serverless.

Giao diện Cloud Run

3. Cloud Storage (Lưu trữ Đối tượng)

Cloud Storage là dịch vụ lưu trữ đối tượng (Object storage) được quản lý, bảo mật, bền bỉ và có khả năng mở rộng. Đây là dịch vụ lưu trữ dữ liệu phi cấu trúc (unstructured data) dưới dạng objects trong các buckets.

Giao diện Cloud Storage

Tính năng Nổi bật
• Tối ưu hóa Chi phí: Bạn có thể tự động chuyển đổi các đối tượng sang các lớp lưu trữ lạnh hơn dựa trên thời gian truy cập gần nhất bằng cách sử dụng Object Lifecycle Management (OLM) và Autoclass.
• Hỗ trợ AI/Analytics: Dữ liệu trong Cloud Storage có thể dễ dàng được kết nối với BigQuery (data warehouse), Dataproc (phân tích mã nguồn mở), hoặc Vertex AI (xây dựng mô hình ML).
• Anywhere Cache: Cung cấp bộ nhớ đệm đọc dựa trên SSD, được quản lý hoàn toàn và thông minh, giúp tăng hiệu suất truy cập dữ liệu cho các workloads AI/ML và phân tích dữ liệu (lên đến 20 Tbps).
• Bảo mật: Bao gồm các tính năng như Soft delete (cung cấp khả năng bảo vệ tốt hơn chống lại việc xóa dữ liệu do tai nạn hoặc độc hại), kiểm soát truy cập (Cloud IAM), và mã hóa bằng khóa do khách hàng quản lý (Customer-managed encryption keys) hoặc cung cấp (Customer-supplied encryption keys).

4. Các dịch vụ khác

V. Thực hành hosting một trang web qua Cloud Computing

Phần này dựa theo khóa học Google về Cloud

Enable the Compute Engine API

gcloud services enable compute.googleapis.com

Create a Cloud Storage bucket

gsutil mb gs://fancy-store-qwiklabs-gcp-00-2c43fd2141d8

Clone a source repository
Chúng ta sẽ sử dụng repo Fancy-Store ecommerce làm nền tảng
Sau đó đi vào thư mục gốc và tải các thư viện cần thiết

Products microservice listening on port 8082!
Frontend microservice listening on port 8080!
Orders microservice listening on port 8081!

Code có thể chạy được ở localhost ở bước này

Create the Compute Engine instances

1. Tạo Script Khởi động và Chuẩn bị Mã nguồn 🛠️

#!/bin/bash
# Cài đặt Docker
sudo apt update
sudo apt install -y docker.io
# ... (các lệnh còn lại trong script)
# Khởi động microservice backend
sudo docker build -t backend-image /opt/backend-app
sudo docker run -d -p 80:8080 backend-image

2. Tải Mã nguồn lên Cloud Storage

# Đóng gói mã nguồn
tar -czvf backend-app.tar.gz backend-app/

# Tải lên Cloud Storage (Thay thế YOUR_BUCKET_NAME)
gsutil cp backend-app.tar.gz gs://YOUR_BUCKET_NAME/

3. Triển khai Backend Compute Engine Instance

gcloud compute instances create backend-instance \
    --project=YOUR_PROJECT_ID \
    --zone=YOUR_ZONE \
    --machine-type=e2-small \
    --tags=http-server,backend-service \
    --metadata-from-file=startup-script=backend-startup.sh \
    --scopes=https://www.googleapis.com/auth/devstorage.read_only

4. Reconfigure Frontend và Triển khai Frontend Instance
   Lấy IP nội bộ của backend

gcloud compute instances describe backend-instance --zone=YOUR_ZONE --format='json(networkInterfaces[0].networkIP)'

Thay IP trong file env để kết nối frontend và backend

5. Cấu hình Mạng (Firewall)
   Cho phép truy cập bên ngoài vào

gcloud compute firewall-rules create allow-http-frontend \
    --direction=INGRESS \
    --rules=tcp:80,tcp:443 \
    --source-ranges=0.0.0.0/0 \
    --target-tags=http-server

Truy cập frontend và backend

gcloud compute firewall-rules create allow-backend-port \
    --direction=INGRESS \
    --rules=tcp:8080 \
    --source-tags=http-server \
    --target-tags=backend-service

Kết quả khi thực hiện xong

Kết

Tóm lại, Cloud Computing nói chung, Google Cloud Platform nói riêng không chỉ là một tập hợp các công cụ; đó là nền tảng cho sự đổi mới không giới hạn. Với sức mạnh của cơ sở hạ tầng toàn cầu, các dịch vụ AI/ML tiên tiến, và mô hình thanh toán linh hoạt, GCP cho phép các tổ chức không chỉ hiện đại hóa mà còn định hình lại tương lai của họ. Giờ là lúc để chúng ta bắt đầu khám phá và tận dụng những khả năng này.