Amazon S3 là gì? Hướng dẫn của bạn về lưu trữ đám mây có khả năng mở rộng

Không có gì ngạc nhiên khi lượng dữ liệu được tạo ra trên toàn cầu đang tăng vọt. Theo nghiên cứu của Statista, tổng lượng dữ liệu được tạo ra trên toàn cầu vào khoảng 2 zettabyte vào năm 2010 nhưng dự kiến sẽ đạt 181 zettabyte vào năm 2025. Nếu bạn chưa rõ zettabyte là gì, hãy hình dung thế này: một zettabyte bằng một tỷ terabyte, đủ để lưu trữ mọi bộ phim, bài hát và cuốn sách từng được tạo ra nhiều lần.

Vì vậy, khi dữ liệu tăng vọt, nhu cầu về các giải pháp lưu trữ đáng tin cậy, có khả năng mở rộng và tiết kiệm chi phí cũng tăng theo. Đó là lúc Amazon S3 phát huy tác dụng.

Amazon S3 (S3 là viết tắt của Simple Storage Service) là dịch vụ lưu trữ đối tượng chủ lực của Amazon Web Services. Nó cung cấp dung lượng lưu trữ gần như không giới hạn, độ bền cao và mức giá linh hoạt (nhưng khá phức tạp). Trong bài viết này, bạn sẽ tìm hiểu S3 là gì, cách thức hoạt động, các tính năng chính và vì sao đây là giải pháp ưa chuộng cho doanh nghiệp ở mọi quy mô. Và nếu bạn muốn nắm tổng quan, hãy thử hai khóa học giàu thông tin của chúng tôi: Understanding Cloud Computing và AWS Concepts.

Amazon S3 là gì?

Amazon S3 là dịch vụ lưu trữ đối tượng được quản lý hoàn toàn, lần đầu ra mắt bởi AWS vào năm 2006. Mục tiêu khi thiết kế là tạo ra một dịch vụ có thể lưu trữ, xử lý và truy xuất bất kỳ lượng dữ liệu nào từ bất kỳ nơi nào trên web, trở thành thành phần thiết yếu của nhiều ứng dụng hiện đại dựa trên dữ liệu. Dưới đây là các thành phần cốt lõi của S3:

• Objects: Dữ liệu được lưu dưới dạng “đối tượng” — các tệp thuộc bất kỳ loại hoặc kích thước nào, kèm siêu dữ liệu mô tả tệp. Mỗi đối tượng có thể có kích thước tối đa 5 TB.
• Buckets: là các vùng chứa đối tượng. Nếu bạn muốn lưu trữ dữ liệu trong Amazon S3, bạn trước hết phải tạo một bucket và chỉ định tên bucket cùng Khu vực AWS. Sau đó, dữ liệu sẽ được tải lên dưới dạng đối tượng trong bucket Amazon S3.  
• Keys: Mỗi đối tượng trong một bucket được nhận diện bởi một “khóa” duy nhất, tương tự như tên tệp.

Các thành phần cốt lõi của Amazon S3. Nguồn: Hình ảnh bởi Napkin AI

Các tính năng chính của Amazon S3

Giờ hãy xem các tính năng chính theo thứ tự ngẫu nhiên:

1. Khả năng mở rộng

Với AWS S3, bạn có thể lưu trữ bất kỳ khối lượng dữ liệu và lưu lượng nào tại bất kỳ thời điểm nào. Dù bạn đang lưu vài gigabyte dữ liệu hay petabyte, xây dựng website hay lưu trữ dữ liệu học máy, tính đàn hồi của S3 mang đến giải pháp lưu trữ an toàn, có thể mở rộng và dễ sử dụng.

2. Độ bền và tính sẵn sàng

Amazon S3 lưu các bản sao dữ liệu của bạn trên nhiều vị trí, giúp khả năng mất dữ liệu gần như không xảy ra. Nhờ thiết kế này, dịch vụ đạt độ bền 99,999999999% (Amazon gọi là “11 số 9”), giảm thiểu rủi ro mất mát dữ liệu. S3 cũng cung cấp các Thỏa thuận Mức Dịch vụ (SLA) mạnh mẽ cho phép bạn truy cập dữ liệu khi cần.

3. Bảo mật

Bảo mật là ưu tiên hàng đầu. Với S3, bạn có:

• An toàn dữ liệu với mã hóa tích hợp và công cụ quản lý truy cập. Dịch vụ tự động mã hóa mọi đối tượng bạn tải lên bất kỳ bucket nào.
• Bạn có thể chặn truy cập công khai tới tất cả đối tượng của mình ở cả cấp bucket và tài khoản bằng S3 Block Public Access.
• S3 đáp ứng nhiều tiêu chuẩn tuân thủ (PCI-DSS, HIPAA/HITECH, FedRAMP, Chỉ thị Bảo vệ Dữ liệu EU và FISMA) để hỗ trợ bạn thực hiện nghĩa vụ pháp lý.
• AWS cung cấp khả năng kiểm toán để bạn theo dõi ai đang cố truy cập tài nguyên S3 của mình.
• Kiểm soát truy cập chi tiết thông qua IAM, chính sách bucket, v.v.

4. Hiệu năng

Amazon S3 được thiết kế để phân phối nhanh lượng dữ liệu lớn, rất phù hợp cho các ứng dụng xử lý khối lượng công việc nặng. Thông lượng cao và độ trễ thấp khiến nó lý tưởng cho các ứng dụng đòi hỏi dữ liệu. Bạn cũng có thể cải thiện hiệu năng hơn nữa bằng cách chọn phương thức đọc/ghi phù hợp, chia nhỏ tệp lớn khi tải lên và gửi nhiều yêu cầu song song.

5. Hiệu quả chi phí

Nhờ mô hình trả theo mức sử dụng, bạn chỉ trả tiền cho những gì mình dùng về dung lượng lưu trữ, số yêu cầu và truyền dữ liệu. Mức phí bạn bị tính phụ thuộc vào kích thước đối tượng, thời gian bạn lưu trữ đối tượng trong tháng và lớp lưu trữ. Tính linh hoạt này cho phép doanh nghiệp mở rộng hoặc thu hẹp theo nhu cầu, tránh chi phí hạ tầng ban đầu lớn. Bạn có thể ước tính chi phí bằng AWS Pricing Calculator. 

Các lớp lưu trữ của Amazon S3 là gì?

Amazon S3 cung cấp các lớp lưu trữ khác nhau để phù hợp với kiểu truy cập dữ liệu và yêu cầu chi phí của bạn:

Các lớp lưu trữ Amazon S3: Nguồn: Tác giả

S3 Standard

S3 Standard là tùy chọn lưu trữ đáng tin cậy, hiệu năng cao, hoàn hảo cho các tệp bạn cần truy cập thường xuyên. Nó mang lại thời gian phản hồi nhanh và xử lý khối lượng dữ liệu lớn, rất phù hợp từ ứng dụng đám mây, website động đến trò chơi di động và phân tích dữ liệu lớn.

S3 Intelligent-Tiering

Amazon S3 Intelligent-Tiering nổi bật vì tự động giảm chi phí lưu trữ ngay khi mẫu truy cập dữ liệu của bạn thay đổi, mà không làm chậm hiệu năng hay tăng thêm việc cho bạn. Nó liên tục theo dõi mức sử dụng dữ liệu và chuyển dữ liệu sang tầng tiết kiệm chi phí nhất khi nhu cầu truy cập thay đổi.

S3 Express One Zone

Lớp lưu trữ trong một vùng khả dụng duy nhất này tập trung vào tốc độ, cung cấp khả năng truy cập ở mức đơn vị mili giây cho dữ liệu bạn truy xuất thường xuyên và cho các ứng dụng nhạy cảm với độ trễ. Bạn có thể đạt tốc độ truy cập dữ liệu nhanh gấp 10 lần và trả ít hơn tới 50% chi phí yêu cầu so với S3 Standard.

S3 Glacier

Được thiết kế cho lưu trữ lưu trữ dài hạn với chi phí thấp nhất, các lớp lưu trữ S3 Glacier mang lại hiệu năng cao, tùy chọn truy xuất linh hoạt và khả năng mở rộng gần như không giới hạn — tất cả với độ bền 99,999999999% (11 số 9). Chúng cho phép bạn chọn tốc độ truy cập dữ liệu lưu trữ dựa trên nhu cầu và ngân sách.

S3 Glacier Instant Retrieval

S3 Glacier Instant Retrieval là lớp lưu trữ lưu trữ dành cho dữ liệu bạn hiếm khi cần nhưng vẫn muốn truy cập trong vòng mili giây. Ví dụ, nếu bạn chỉ xem dữ liệu ba tháng một lần, bạn có thể tiết kiệm tới 68% chi phí lưu trữ so với S3 Standard-Infrequent Access (S3 Standard-IA). Dù chi phí thấp hơn, bạn vẫn có thông lượng nhanh và truy cập mức mili giây như S3 Standard hoặc S3 Standard-IA.

Khác

Đối với tùy chọn rẻ nhất tuyệt đối, S3 Glacier Deep Archive cung cấp lưu trữ dài hạn và bảo tồn số, nhưng thường mất vài giờ để truy xuất dữ liệu của bạn. 

Amazon S3 cũng có các lớp lưu trữ chạy trên AWS Dedicated Local Zones. Đây là các hạ tầng AWS đặc thù do AWS quản lý nhưng được thiết lập dành riêng cho bạn hoặc cộng đồng của bạn, và có thể đặt tại trung tâm dữ liệu bạn chọn. Điều này giúp đáp ứng yêu cầu quy định dễ dàng hơn vì dữ liệu của bạn nằm đúng nơi cần thiết. 

Ngoài ra, S3 on Outposts cung cấp một lớp lưu trữ gọi là “OUTPOSTS.” Nó sử dụng các API S3 tiêu chuẩn và được thiết kế để bảo vệ dữ liệu của bạn bằng cách lưu trữ các bản sao trên nhiều thiết bị và máy chủ trong Outposts của bạn.

Chính sách vòng đời

Bạn có thể thiết lập các chính sách vòng đời để quyết định điều gì sẽ xảy ra với tệp theo thời gian. Ví dụ, khi dữ liệu cũ đi, các quy tắc này có thể tự động chuyển đối tượng sang lớp lưu trữ rẻ hơn hoặc xóa hẳn khi không còn cần thiết. Cách này giúp tiết kiệm tiền bằng cách chỉ giữ dữ liệu ưu tiên cao hoặc truy cập thường xuyên trong các lớp lưu trữ đắt hơn.

Amazon S3 hoạt động như thế nào?

Hãy cùng khám phá cách S3 hoạt động chi tiết hơn.

Kiến trúc

S3 được xây dựng trên kiến trúc phân tán, sao chép dữ liệu của bạn trên nhiều Vùng sẵn sàng (AZ) trong một khu vực AWS. Thiết lập này ngăn dữ liệu bị mất hoặc không thể truy cập nếu một AZ gặp sự cố. Đây cũng là thiết kế cho phép S3 lưu trữ một cách đáng tin cậy hàng trăm nghìn tỷ đối tượng trên toàn cầu, như được nêu trong bài blog ByteByteGo này. Về cơ bản, kiến trúc của S3 đảm bảo rằng bạn luôn có thể truy cập tệp của mình, bất kể điều gì xảy ra ở một trung tâm dữ liệu đơn lẻ.

Amazon S3 hoạt động như thế nào? Nguồn: Hình ảnh bởi Napkin AI

Mô hình nhất quán dữ liệu

Với tính nhất quán đọc-sau-ghi mạnh, ngay sau khi bạn tải lên hoặc cập nhật tệp trong S3, bạn có thể truy cập ngay phiên bản mới nhất. Điều này cũng áp dụng cho xóa và ghi đè, nên không cần chờ đợi hay thao tác bổ sung để đảm bảo bạn luôn làm việc với dữ liệu mới nhất.

Phiên bản và sao chép

Bạn cũng có thể thiết lập sao chép để tự động sao chép tệp sang một bucket khác trong cùng khu vực AWS (Same-Region Replication, hay SRR) hoặc sang bucket ở khu vực khác (Cross-Region Replication, hay CRR), tăng cường bảo vệ và hỗ trợ đáp ứng yêu cầu quy định.

Các trường hợp sử dụng hàng đầu cho Amazon S3

Các trường hợp sử dụng của Amazon S3. Nguồn: Hình ảnh bởi Napkin AI

1. Sao lưu và khôi phục dữ liệu: Dễ dàng đáp ứng mục tiêu khôi phục và nhu cầu tuân thủ với các tính năng sao chép mạnh mẽ của Amazon S3, bảo vệ dữ liệu qua AWS Backup và nhiều giải pháp đối tác AWS. 
2. Lưu trữ lưu trữ (Archival): Tổ chức có thể lưu trữ dữ liệu lưu trữ trong các lớp S3 Glacier để cắt giảm chi phí, đơn giản hóa quản trị và khai mở thông tin giá trị. Ví dụ, BBC, đài phát thanh truyền hình công cộng của Vương quốc Anh, đã chuyển kho lưu trữ 100 năm của mình sang Amazon S3 Glacier Instant Retrieval một cách an toàn, đảm bảo truy cập nhanh và tin cậy vào nội dung lịch sử.
3. Phân phối và lưu trữ nội dung: Nhiều người dùng lưu trữ website tĩnh trực tiếp từ một bucket S3. S3 cũng dễ dàng tích hợp với CloudFront (CDN của AWS) để phân phối nội dung toàn cầu.
4. Khôi phục thảm họa: Bạn có thể sao chép dữ liệu giữa các khu vực để xây dựng kế hoạch DR vững chắc khi hệ thống gặp trục trặc, giảm thiểu thời gian gián đoạn và mất dữ liệu khi xảy ra sự cố theo vùng.
5. Dữ liệu lớn và phân tích: S3 cũng đóng vai trò như một data lake và tích hợp liền mạch với các dịch vụ như Amazon Athena, AWS Glue và Amazon EMR để thực hiện phân tích nâng cao trên dữ liệu lớn.
6. Phân phối phần mềm và đối tượng: Nhiều doanh nghiệp sử dụng S3 để phân phối gói phần mềm, bản cập nhật ứng dụng và tài sản media một cách đáng tin cậy và ở quy mô lớn.
7. AI sinh tạo: Amazon S3 xử lý hơn 350 nghìn tỷ đối tượng và hơn 100 triệu yêu cầu mỗi giây, là lựa chọn mạnh mẽ để lưu trữ lượng dữ liệu khổng lồ. Với khả năng mở rộng và độ tin cậy, nó có thể là điểm khởi đầu hoàn hảo cho hành trình AI sinh tạo của một tổ chức.

Các tính năng nâng cao và tích hợp của Amazon S3

S3 Object Lambda

S3 Object Lambda cho phép bạn tùy biến định dạng dữ liệu cho các ứng dụng khác nhau mà không cần thêm máy chủ, proxy hoặc tạo bản sao dữ liệu. Thay vào đó, nó dùng AWS Lambda để tự động chỉnh sửa dữ liệu khi được yêu cầu từ S3.

Cách hoạt động:

• Khi một ứng dụng yêu cầu dữ liệu (GET, HEAD hoặc LIST) từ S3, S3 Object Lambda kích hoạt một hàm AWS Lambda để xử lý và chuyển đổi trước khi gửi phản hồi.
• AWS Lambda là hoàn toàn không máy chủ, nên không cần quản lý hạ tầng — nó chỉ chạy mã của bạn khi cần.

Bắt đầu rất dễ:

• Trong AWS Management Console, bạn có thể gắn một hàm Lambda vào S3 Object Lambda Access Point chỉ với vài bước đơn giản.
• Sau khi thiết lập, mọi yêu cầu dữ liệu thông qua access point đó sẽ tự động chạy hàm Lambda của bạn, cung cấp dữ liệu tùy biến cho ứng dụng.

Với S3 Object Lambda, bạn có thể điều chỉnh dữ liệu theo thời gian thực mà không cần thêm lưu trữ hay thiết lập phức tạp, giúp ứng dụng hoạt động hiệu quả và linh hoạt hơn.

Thông báo sự kiện

Với Amazon S3 Event Notifications, bạn có thể nhận cảnh báo cho các dịch vụ như Lambda, SQS hoặc SNS bất cứ khi nào xảy ra sự kiện cụ thể trong bucket S3 của bạn. Để thiết lập, chỉ cần thêm cấu hình thông báo, chỉ định sự kiện bạn muốn theo dõi và nơi gửi thông báo. Thiết lập này được lưu trong tài nguyên phụ notification của bucket và có thể quản lý dễ dàng bằng Amazon S3 API.

Phân tích và thông tin chuyên sâu

Các công cụ như S3 Storage Lens, Storage Class Analysis và Inventory Reports giúp bạn hiểu cách sử dụng lưu trữ và chi phí. S3 Storage Lens cung cấp khả năng quan sát trên toàn tổ chức, phân tích mức sử dụng và xu hướng lưu trữ, đồng thời đưa ra gợi ý thực tế để bảo mật dữ liệu và giảm chi phí. Đây là giải pháp phân tích đầu tiên cho lưu trữ đám mây mang đến một cái nhìn toàn diện, hợp nhất trên nhiều tài khoản.

S3 Inventory tạo báo cáo hàng ngày hoặc hàng tuần để theo dõi và quản lý đối tượng, bao gồm siêu dữ liệu như lớp lưu trữ, mã hóa và trạng thái sao chép. Các báo cáo này hỗ trợ tối ưu hóa quy trình dữ liệu lớn, kiểm toán bảo mật và tuân thủ.

S3 Storage Class Analysis giúp bạn quyết định có nên chuyển dữ liệu sang lớp lưu trữ kinh tế hơn dựa trên việc theo dõi mẫu truy cập. Có thể tự động hóa quy trình này bằng S3 Intelligent-Tiering, vốn tự động chuyển dữ liệu giữa các tầng truy cập dựa trên mức sử dụng, hoặc các quy tắc S3 Lifecycle.

Bảo mật, tuân thủ và các lợi ích khác của Amazon S3

Chúng ta không thể bỏ qua bảo mật và tuân thủ:

Quản lý truy cập

Với Identity and Access Management (IAM) của AWS, chính sách bucket, Danh sách kiểm soát truy cập (ACL) và Access Points, bạn có thể quyết định ai có thể truy cập dữ liệu và họ được phép làm gì. Điều này đặc biệt hữu ích cho các tổ chức lớn hoặc môi trường dùng chung.

Chứng nhận tuân thủ

Amazon S3 hỗ trợ các tiêu chuẩn tuân thủ lớn như PCI DSS, HIPAA, FedRAMP, v.v., phù hợp cho các ngành đòi hỏi bảo mật dữ liệu nghiêm ngặt và tuân thủ quy định.

Phương thức mã hóa

Bạn có thể mã hóa dữ liệu khi lưu trữ bằng khóa do AWS quản lý hoặc do khách hàng quản lý (SSE-S3, SSE-KMS). Đối với dữ liệu truyền tải, S3 đảm bảo truyền tệp an toàn với mã hóa SSL/TLS. Thực hành tốt như bật versioning và dùng MFA-delete có thể tăng cường hơn nữa chiến lược bảo vệ dữ liệu của bạn.

Với các tính năng này, Amazon S3 mang đến giải pháp lưu trữ an toàn, tuân thủ và linh hoạt cho doanh nghiệp ở mọi quy mô.

Kết luận

Amazon S3 là một trong những giải pháp lưu trữ đám mây mạnh mẽ và đáng tin cậy nhất hiện có. Nó có khả năng mở rộng, an toàn và được trang bị nhiều tính năng phù hợp từ xây dựng ứng dụng lớn đến tạo data lake hoặc sao lưu tệp quan trọng. Tính linh hoạt và hiệu quả chi phí khiến đây là lựa chọn tuyệt vời cho doanh nghiệp mọi quy mô.

Khi AWS tiếp tục phát triển lưu trữ S3, các tính năng và tích hợp mới sẽ ngày càng giúp quản lý dữ liệu dễ dàng hơn. Ví dụ, chúng ta có thể kỳ vọng các xu hướng mới như thông tin chuyên sâu về dữ liệu do AI hỗ trợ, tích hợp sâu hơn với công nghệ container và không máy chủ, cùng các tính năng bổ sung để tự động hóa tuân thủ. Nếu bạn muốn tìm hiểu sâu hơn về AWS và điện toán đám mây, hãy xem các tài nguyên sau trên DataCamp để nâng cao kỹ năng:

• Hướng dẫn lưu trữ AWS: Giới thiệu thực hành về S3 và EFS
• Khóa học AWS Concepts
• Khóa học Streaming Data with AWS Kinesis and Lambda
• Lộ trình AWS Cloud Practitioner (CLF-C02)