NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP MỞ RỘNG KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CHO HỆ THỐNG THI TRỰC TUYẾN CỦA MOODLE DỰA TRÊN MÔ HÌNH ĐÁM MÂY LAI

Abstract

Sự phát triển mạnh mẽ của giáo dục trực tuyến trong những năm gần đây đã đặt ra yêu cầu ngày càng cao đối với hạ tầng công nghệ thông tin tại các cơ sở giáo dục. Hệ thống quản lý học tập Moodle [1], được sử dụng rộng rãi với hơn 500 triệu người dùng trên toàn thế giới, là một trong những nền tảng phổ biến nhất phục vụ việc giảng dạy và tổ chức thi cử trực tuyến. Tuy nhiên, một thách thức phổ biến mà các cơ sở giáo dục thường gặp phải là sự chênh lệch rất lớn giữa lượng tải bình thường và lượng tải đỉnh trong các kỳ thi, dẫn đến tình trạng hoặc lãng phí tài nguyên phần cứng, hoặc hệ thống bị quá tải đúng vào thời điểm quan trọng nhất. Luận văn này nghiên cứu và triển khai một giải pháp đám mây lai (Hybrid Cloud) [2] kết hợp kỹ thuật mở rộng đám mây (Cloud Bursting) [3] nhằm giải quyết bài toán mở rộng khả năng chịu tải cho Moodle. Ý tưởng cốt lõi của giải pháp là sử dụng hạ tầng tại chỗ (On-Premise) hiện có được triển khai trên nền tảng ảo hóa Proxmox VE [4], để xử lý tải cơ bản, đồng thời tự động mở rộng sang môi trường đám mây công cộng (Public Cloud) cụ thể là DigitalOcean [5] mỗi khi tải vượt ngưỡng cho phép. Quá trình kiểm thử và đánh giá được thực hiện qua các kịch bản mô phỏng người dùng truy cập vào Moodle, tham gia vào bài thi trực tuyến, trong đó hệ thống mở rộng tài nguyên tự động khi tải tăng. Kết quả cho thấy hệ thống có khả năng tự động mở rộng và thu hồi tài nguyên đám mây, tự động chuyển đổi dự phòng khi xảy ra sự cố, duy trì phiên đăng nhập liên tục của người dùng, và đảm bảo hiệu năng ổn định giữa hạ tầng tại chỗ và đám mây thông qua cơ chế bản sao đọc (read replica). Bên cạnh đó, chi phí hạ tầng đám mây được kiểm soát hiệu quả nhờ cơ chế chỉ sử dụng tài nguyên khi cần thiết. Kết quả thực nghiệm đã chứng minh tính khả thi và hiệu quả kinh tế của giải pháp, cho thấy đây là một hướng tiếp cận phù hợp để triển khai tại các cơ sở giáo dục có phần cứng sẵn có hạn chế. The rapid growth of online education in recent years has imposed increasing demands on information technology infrastructure in educational institutions. The Moodle learning management system, widely used by over 500 million users worldwide, is one of the most popular platforms supporting online teaching and examination. However, a common challenge faced by institutions is the significant disparity between normal system load and peak load during examination periods, which may result in either underutilized hardware resources or system overload at critical moments. This thesis proposes and implements a hybrid cloud solution combined with cloud bursting techniques to address the scalability challenges of Moodle. The core idea is to leverage existing on-premise infrastructure, deployed on the Proxmox VE virtualization platform, to handle baseline workloads, while automatically extending to a public cloud environment, specifically DigitalOcean, whenever the system load exceeds a predefined threshold. The testing and evaluation process was conducted through simulated scenarios in which users access Moodle and participate in online examinations, with the system dynamically scaling resources under increased load conditions. The results demonstrate that the system can automatically provision and release cloud resources, perform failover in case of failures, maintain uninterrupted user sessions, and ensure stable performance across on-premise and cloud environments through a read-replica mechanism. In addition, cloud infrastructure costs are effectively controlled by allocating resources only when necessary. The experimental results confirm the feasibility and cost-effectiveness of the proposed solution, indicating that it is a suitable approach for deployment in educational institutions with limited existing hardware resources.