Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CNTT & TRUYỀN THÔNG
Đặng Thị Thùy Linh
TÌM HIỂU ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY VÀ THỬ NGHIỆM ỨNG DỤNG
TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN NHÀ TRƢỜNG
Chuyên ngành: Khoa học máy tính
Mã số: 60.48.01
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH
Thái Nguyên - 2013
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
LỜI CẢM ƠN
Để có thể tìm hiểu, hoàn thiện luận văn và có đƣợc kết quả nhƣ ngày hôm
nay, tôi xin chân thành bày tỏ lòng cảm ơn tới trƣờng Đại học công nghệ thông tin
và truyền thông – Đại học Thái Nguyên đã tạo môi trƣờng thật tốt cho tôi đƣợc học
Đặng Thị Thùy Linh
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
i
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
MỤC LỤC
Trang
CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT iv
DANH MỤC BẢNG vi
DANH MỤC HÌNH VẼ vii
MỞ ĐẦU 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY VÀ SỔ LIÊN LẠC
ĐIỆN TỬ 2
1.1. Tổng quan về mô hình điện toán đám mây. 2
1.1.1. Khái niệm điện toán đám mây. 2
1.1.2. Các mô hình dịch vụ của điện toán đám mây. 5
1.1.2.1. Phần mềm nhƣ một dịch vụ (SaaS - Software as a Service) 5
1.1.2.2. Nền tảng nhƣ một dịch vụ (PaaS - Platform as a Service) 7
1.1.2.3. Hạ tầng nhƣ một dịch vụ (IaaS - Infrastructure as a Service) 8
1.1.3. Các mô hình triển khai của điện toán đám mây. 8
1.1.3.1. Mô hình đám mây công cộng (Public Cloud) 9
1.1.3.2. Mô hình đám mây riêng (Private Cloud) 9
1.1.3.3. Mô hình đám mây lai (Hybrid Cloud) 10
1.1.4. Kiến trúc điện toán đám mây. 11
1.1.4.1. Kiến trúc tổng quát 11
2.2. Giải pháp điện toán đám mây của Google 37
2.2.1. Dịch vụ nền tảng điện toán đám mây của Google 37
2.2.2. Tổng quan về Google Apps 37
2.3. Công nghệ nền Google App Engine 41
2.3.1. Google App Engine 41
2.3.2. Các đặc điểm nổi bật của Google App Engine 42
2.3.3. Hạn chế 42
2.3.4. Thành phần của Google App Engine 43
2.3.5. Mô hình kiến trúc và các dịch vụ của Google App Engine 45
2.3.5.1. Tổ chức và lƣu trữ dữ liệu (Datastore) 46
2.3.5.2. Quản lý vùng nhớ đệm (Memcache) 51
2.3.5.3. Dịch vụ giao tiếp web (URL Fetch) 52
2.3.5.4. Dịch vụ thƣ điện tử (Mail) 52
2.3.5.5. Một số dịch vụ khác 52
iii
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
2.4. Các công cụ trên nền tảng công nghệ điện toán đám mây của Google 53
2.4.1. Môi trƣờng phát triển 53
2.4.2. Công cụ quản lý ứng dụng 54
2.4.3. Xây dựng và triển khai ứng dụng trên GAE 54
2.4.3.1. Xây dựng ứng dụng 54
2.4.3.2. Triển khai ứng dụng 57
CHƢƠNG 3:XÂY DỰNG HỆ THỐNG SỔ LIÊN LẠC ĐIỆN TỬ TRÊN NỀN
TẢNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY CỦA GOOGLE 58
3.1. Bài toán sổ liên lạc điện tử. 58
3.2. Phân tích thiết kế hệ thống 58
3.2.1. Mô hình tổng thể hệ thống 58
3.2.2. Các mô hình ca sử dụng. 59
CPU
Central Processing Unit
Đơn vị xử lý trung tâm
CSDLQH
Cơ Sở Dữ Liệu Quan Hệ
CSS
Cascading Style Sheets
Tập tin định kiểu theo tầng
EC2
Amazon Elastic Compute
Cloud
Nền tảng tính toán của Amazon
FTP
File Transfer Protocol
Giao thức truyền tập tin
GAE
Google App Engine
Công nghệ nền tảng điện toán
đám mây của Google
GFS
Google File System
Hệ thống lƣu trữ tệp của
Google
HTML
HyperText Markup Language
Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản
HTTP
HyperText Transfer Protocol
Giao thức truyền tin siêu văn bản
Platform as a Service
Nền tảng nhƣ một dịch vụ
SaaS
Software as a Service
Phần mềm nhƣ một dịch vụ
SDK
Software Development Kit
Bộ công cụ phát triển phần mềm
SOA
Service Oriented Architecture
Kiến trúc hƣớng dịch vụ
SOAP
Simple Object Access Protocol
Giao thức truy cập đối tƣợng
đơn giản
SMTP
Simple Mail Transfer Protocol
Giao thức truyền thƣ điện tử
đơn giản
SQL
Structured Query Language
Ngôn ngữ truy vấn có cấu trúc
TTDL
Data center
Trung Tâm Dữ Liệu
URL
Uniform Resource Locator
Địa chỉ truy cập tài nguyên
Internet
XML
Hình 1.3
Các mô hình triển khai đám mây
11
Hình 1.4
Mô hình kiến trúc điện toán đám mây
12
Hình 1.5
Các thành phần của điện toán đám mây
13
Hình 1.6
Cơ sở hạ tầng các tầng của điện toán đám mây
14
Hình 1.7
Mô hình grid computing
22
Hình 1.8
Mô hình Tính toán theo yêu cầu
25
Hình 1.9
Mô hình Web service
27
Hình 2.1
Kiến trúc GAE
45
Hình 2.2
Ánh xạ thƣ viện chuẩn Java vào các dịch vụ của App
Engine
46
Hình 2.3
Giao diện quản lý ứng dụng
Biểu đồ hoạt động cho chức năng đăng nhập
61
Hình 3.7
Biểu đồ hoạt động cho chức năng cập nhật điểm
61
Hình 3.8
Biểu đồ hoạt động cho chức năng xem điểm
62
Hình 3.9
Biểu đồ hoạt động cho chức năng gửi nhận xét
62
Hình 3.10
Biểu đồ tuần tự chức năng xem điểm
62
Hình 3.11
Biểu đồ tuần tự chức năng cập nhật điểm
63
Hình 3.12
Biểu đồ tuần tự chức năng gửi nhận xét
63
Hình 3.13
Biểu đồ tuần tự chức năng tạo sổ liên lạc
64
Hình 3.14
Biểu đồ tuần tự chức năng sửa thông tin học sinh
64
Hình 3.15
Giao diện đăng nhập hệ thống
65
Hình 3.16
của dữ liệu. Nếu có một nơi tin cậy giúp các doanh nghiệp quản lý tốt nguồn dữ liệu
đó, các doanh nghiệp sẽ không còn quan tâm đến cơ sở hạ tầng, công nghệ mà chỉ
tập trung chính vào công việc kinh doanh của họ thì sẽ mang lại cho họ hiệu quả và
lợi nhuận ngày càng cao hơn. Điện toán đám mây ra đời đã giúp giải quyết vấn đề
đó.
Điện toán đám mây là một xu thế phát triển tất yêu và ngày càng có tầm ảnh
hƣởng to lớn. Nhận thấy tính thiết thực của vấn đề này và đƣợc sự gợi ý của giáo
viên hƣớng dẫn, em đã chọn đề tài “Tìm hiểu điện toán đám mây và thử nghiệm
ứng dụng trong hệ thống thông tin nhà trường” cho luận văn tốt nghiệp của mình.
Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, luận văn đƣợc trình bày
trong 3 chƣơng, các nội dung cơ bản của luận văn đƣợc trình bày theo cấu trúc
nhƣ sau:
Chương 1: Tổng quan về điện toán đám mây và sổ liên lạc điện tử, trình bày
một số khái niệm cơ bản, kiến trúc điện toán đám mây, các dịch vụ và mô hình của
điện toán đám mây, tình hình ứng dụng công nghệ thông tin trong hệ thống thông
tin nhà trƣờng và ứng dụng sổ liên lạc điện tử.
Chương 2: Công nghệ điện toán đám mây của Google, trình bày về công nghệ
nguồn mở, giải pháp điện toán đám mây của Google với nền tảng là App Engine,
các dịch vụ của Google Apps
Chương 3: Xây dựng thử nghiệm sổ liên lạc điện tử trong hệ thống thông tin
nhà trƣờng trên nền tảng điện toán đám mây của Google
2
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY VÀ SỔ LIÊN LẠC ĐIỆN TỬ
1.1. Tổng quan về mô hình điện toán đám mây.
1.1.1. Khái niệm điện toán đám mây.
Ngày nay, đối với các công ty, doanh nghiệp, việc quản lý tốt, hiệu quả dữ liệu
Điện toán đám mây là khái niệm tổng thể bao gồm cả các khái niệm nhƣ phần
mềm dịch vụ, Web 2.0 và các vấn đề khác xuất hiện gần đây, các xu hƣớng công
nghệ nổi bật, trong đó đề tài chủ yếu của nó là vấn đề dựa vào Internet để đáp ứng
những nhu cầu tính toán của ngƣời dùng. Ví dụ, dịch vụ Google Apps cung cấp
những ứng dụng kinh doanh trực tuyến thông thƣờng, có thể truy nhập từ một trình
duyệt web, còn các phần mềm và dữ liệu đều đƣợc lƣu trữ trên các máy chủ. Với
các dịch vụ sẵn có trên Internet, doanh nghiệp không phải mua và duy trì hàng trăm,
thậm chí hàng nghìn máy tính cũng nhƣ các phần mềm. Họ chỉ cần tập trung sản
xuất bởi đã có ngƣời khác lo cơ sở hạ tầng và công nghệ thay họ. Cloud computing
cho phép ngƣời dùng tiếp cận đến các tài nguyên tính toán và lƣu trữ khối lƣợng dữ
liệu khổng lồ mà không cần biết chúng ở đâu và đƣợc cấu hình nhƣ thế nào.
Điện toán đám mây đã trở thành một dịch vụ mở phổ biến trong lĩnh vực dịch vụ
công nghệ thông tin.
Các cơ sở kỹ thuật của điện toán đám mây bao gồm kiến trúc hƣớng dịch vụ
(SOA) và công nghệ ảo hóa của phần cứng và phần mềm với mục tiêu là chia sẻ tài
nguyên giữa các ngƣời sử dụng dịch vụ đám mây, các đối tác điện toán đám mây và
các nhà cung cấp điện toán đám mây trong hệ thống.
Sự phát triển mạnh mẽ của điện toán đám mây đã thu hút rất nhiều nhà khoa
học, các trƣờng đại học và cả các công ty công nghệ thông tin đầu tƣ nghiên cứu.
Rất nhiều chuyên gia đã đƣa ra định nghĩa của mình về điện toán đám mây. Mỗi
nhóm nghiên cứu đƣa ra định nghĩa theo cách hiểu, cách tiếp cận của riêng mình
nên rất khó tìm ra đƣợc một định nghĩa tổng quát nhất của điện toán đám mây. Dƣới
đây là một số ví dụ định nghĩa về điện toán đám mây.
4
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hình 1.1. Mô hình “Cloud Computing” [3]
Điện toán đám mây là một mô hình xử lý dựa trên cơ sở Internet, nơi được chia
dịch vụ (PaaS - Platform as a Service) và cơ sở hạ tầng nhƣ một dịch vụ (IaaS -
Infrastructure as a Service).
Hình 1.2. Các mô hình dịch vụ điện toán đám mây [3]
1.1.2.1. Phần mềm nhƣ một dịch vụ (SaaS - Software as a Service)
Phần mềm hoạt động nhƣ một dịch vụ (SaaS - Software as a Service) là một
mô hình triển khai phần mềm đƣợc phát triển và hoạt động trên nền tảng Internet
đƣợc quản lý bởi nhà cung cấp và cho phép ngƣời dùng truy cập từ xa. Đối với các
phần mềm đóng gói truyền thống, ngƣời sử dụng thƣờng phải cài đặt vào hệ thống
máy tính cá nhân hoặc các máy chủ của họ. Còn dịch vụ SaaS, nhà cung cấp phần
mềm dịch vụ sẽ sở hữu phần mềm này và chạy phần mềm đó trên hệ thống máy tính
6
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
ở trung tâm dữ liệu của nhà cung cấp. Khách hàng không sở hữu phần mềm này
nhƣng họ có thể thuê nó để tiết kiệm chi phí cho việc mua máy chủ và bản quyền
phần mềm.
Với mô hình cung cấp phần mềm truyền thống, nhà cung cấp cố gắng đáp ứng
các yêu cầu của ngƣời dùng thì với SaaS nhà cung cấp đƣa ra các giải pháp “một
cho tất cả”. Nghĩa là tất cả các khách hàng của một nhà cung cấp sản phẩm phần
mềm dịch vụ SaaS sẽ dùng chung một phần mềm. Mã chƣơng trình đƣợc dùng cho
tất cả khách hàng là giống nhau và không thể tuỳ chỉnh. Dựa trên những phản hồi
của khách hàng mà các nhà cung cấp SaaS thêm vào các tính năng hay chức năng
vào phần mềm nhằm cung cấp một phần mềm thích hợp nhất phục vụ cho số đông.
Các nhà cung cấp cho thuê dịch vụ SaaS cung cấp đồng thời một sản phẩm cho
nhiều khách hàng, giúp cho các nhà cung cấp sản phẩm phần mềm dịch vụ có thể
cung cấp cho khách hàng những sản phẩm thích hợp hơn với giá cả thấp hơn, nhờ
đó khách hàng có thể tiết kiệm chi phí hiệu quả và luôn đảm bảo chắc chắn sản
phẩm họ dùng sẽ đƣợc nâng cấp lên những phiên bản mới nhất.
phải có hệ thống máy chủ khổng lồ, nguồn tài chính hùng mạnh và hệ thống phải
đƣợc phân bố ở nhiều nơi. Vì vậy, chỉ có các hãng công nghệ lớn trên thế giới mới
có thể đáp ứng đƣợc những yêu cầu đó nhƣ Microsoft, Google, IBM,
Amazon,Yahoo, …
- Chi phí bảo trì, phát triển và cả trách nhiệm cho các sản phẩm phần mềm
cùng đội ngũ nhân viên sẽ tăng dần theo khối lƣợng dữ liệu khách hàng.
- Với các ứng dụng đƣợc triển khai trực tuyến trên mạng Internet, nếu đƣờng
truyền Internet bị gián đoạn thì công việc của khách hàng sẽ bị ảnh hƣởng.
Trƣớc những ƣu thế vƣợt trội của mô hình SaaS, đã có nhiều nhà cung cấp
dịch vụ SaaS, điển hình là Google. Hãng đã cung cấp bộ phần mềm gồm cả miễn
phí lẫn tính phí là Google Apps. Bộ phần mềm này có nhiều chức năng bao gồm thƣ
điện tử (Gmail), lịch trực tuyến (Google Calendar), trao đổi trực tuyến (Google
Talk), … và đặc biệt là gói phần mềm văn phòng (Google Documents &
Spreadsheets) thực hiện soạn thảo, bảng tính, [1]
1.1.2.2. Nền tảng nhƣ một dịch vụ (PaaS - Platform as a Service)
Khi khách hàng cần một môi trƣờng để phát triển ứng dụng, PaaS là một sự
lựa chọn tốt nhất. Nó mang đến môi trƣờng phát triển nhƣ một dịch vụ, phục vụ yêu
8
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
cầu của khách hàng. Khách hàng sẽ xây dựng ứng dụng chạy trên cơ sở hạ tầng của
nhà cung cấp và phân phối tới ngƣời sử dụng thông qua máy chủ của nhà cung cấp
đó. Khách hàng không cần phải quản lý hoặc kiểm soát các cơ sở hạ tầng bên dƣới
bao gồm cả mạng, máy chủ, hệ điều hành, lƣu trữ, các công cụ, môi trƣờng phát
triển ứng dụng. Đặc biệt, PaaS sẽ giải quyết bài toán “địa lý” khi nhóm phát triển
ứng dụng ở những vùng địa lý khác nhau. Khi khách hàng cần môi trƣờng để triển
khai một ứng dụng, khách hàng sẽ gửi yêu cầu tài nguyên về CPU, bộ nhớ và dung
lƣợng lƣu trữ thông qua trình duyệt, hệ thống của nhà cung cấp sẽ đáp ứng yêu cầu
tài nguyên cho khách hàng. Từ đó khách hàng có thể triển khai ứng dụng nhanh
Trong mô hình đám mây công cộng (Public cloud), các hoạt động, chức năng
công nghệ thông tin đƣợc cung cấp nhƣ là các dịch vụ trên Internet, cho phép truy
cập tới các dịch vụ đƣợc hỗ trợ bởi công nghệ mà không cần phải biết, không yêu
cầu phải có kinh nghiệm hoặc phải làm chủ hạ tầng công nghệ để thực hiện các dịch
vụ đó. Nó còn đƣợc gọi là đám mây bên ngoài “external cloud.”
Các dịch vụ trên mô hình đám mây công cộng đƣợc nhà cung cấp dịch vụ
cung cấp cho mọi ngƣời sử dụng rộng rãi. Các dịch vụ đƣợc cung cấp và quản lý
bởi một nhà cung cấp dịch vụ và các ứng dụng của ngƣời dùng đều nằm trên hệ
thống đám mây.
Ngƣời sử dụng dịch vụ sẽ đƣợc lợi là chi phí đầu tƣ thấp, giảm thiểu rủi ro do
nhà cung cấp dịch vụ đã gánh vác nhiệm vụ quản lý hệ thống, cơ sở hạ tầng, bảo
mật, … Một lợi ích khác của mô hình này là cung cấp khả năng co giãn theo yêu
cầu của ngƣời sử dụng.
Tuy nhiên, mô hình này có một trở ngại, đó là vấn đề mất kiểm soát về dữ liệu
và vấn đề an toàn dữ liệu. Trong mô hình đám mây công cộng, mọi dữ liệu đều nằm
trên đám mây và do nhà cung cấp dịch vụ đám mây đó bảo vệ và quản khiến cho
khách hàng, nhất là các công ty lớn cảm thấy không an toàn đối với những dữ liệu
quan trọng của mình khi sử dụng các dịch vụ trên mô hình này.
1.1.3.2. Mô hình đám mây riêng (Private Cloud)
Trong mô hình đám mây riêng (Private cloud), các hoạt động, chức năng công
nghệ thông tin đƣợc cung cấp nhƣ là các dịch vụ trên mạng nội bộ Intranet. Nó
đƣợc xây dựng cho các chủ sở hữu của một tổ chức, và mọi giao dịch đƣợc thực
hiện bên trong tƣờng lửa (firewall) của tổ chức (thay cho Internet). Chủ đám mây
10
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
riêng không chia sẻ tài nguyên với các công ty, tổ chức khác. Nó còn đƣợc gọi là
đám mây bên trong “internal cloud.”.
Trong mô hình đám mây riêng, cơ sở hạ tầng và các dịch vụ đƣợc xây dựng để
khai cùng một ứng dụng trên cả hai phía “đám mây công cộng” và “đám mây riêng”
mà nó vẫn có thể kết nối, trao đổi dữ liệu và hoạt động một cách hiệu quả.
Doanh nghiệp có thể chọn để triển khai các ứng dụng trên đám mây công
cộng, đám mây riêng hay đám mây lai tùy theo nhu cầu cụ thể. Mỗi mô hình đều có
điểm mạnh và yếu riêng. Các doanh nghiệp phải cân nhắc đối với các mô hình điện
toán đám mây mà họ chọn. Đồng thời, họ có thể sử dụng nhiều mô hình để giải
quyết các vấn đề khác nhau. Nhu cầu về một ứng dụng có tính tạm thời có thể triển
khai trên đám mây công cộng bởi vì nó giúp tránh việc phải mua thêm thiết bị để
giải quyết một nhu cầu tạm thời. Tƣơng tự, nhu cầu về một ứng dụng thƣờng trú
hoặc một ứng dụng có những yêu cầu cụ thể về chất lƣợng dịch vụ hay vị trí của dữ
liệu thì nên triển khai trên đám mây riêng hoặc đám mây lai.
1.1.4. Kiến trúc điện toán đám mây.
1.1.4.1. Kiến trúc tổng quát
Phầ n lớ n h ạ tầng cơ sở của điện toán đám mây hiện nay là sự kết hợp của
những dịch vụ đáng tin cậy đƣợc phân phối thông qua các trung tâm dữ liệu (Data
center) đƣợc xây dựng trên những máy chủ với những cấp độ khác nhau của các
công nghệ ảo hóa. Những dịch vụ này có thể đƣợc truy cập từ bất kỳ đâu trên thế
giới, trong đó “đám mây” là một điểm truy cập duy nhất cho tất cả các máy tính có
nhu cầu của khách hàng.
12
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hình 1.4. Mô hình kiến trúc điện toán đám mây [3]
Tất cả các tài nguyên tính toán (phần cứng, phần mềm) đƣợc tổ chức thành
catalog các dịch vụ (Services Catalog). Các dịch vụ này đƣợc cung cấp lên mạng
Internet ở các Server trong các đám mây thông qua các công cụ cung cấp dịch vụ
(Provisioning Tool). Các dịch vụ đƣợc tƣơng tác với ngƣời sử dụng thông qua các
phần giao diện tƣơng tác ngƣời sử dụng (User Interaction Interface). Tất cả các dịch
yêu cầu phần cứng, nhu cầu phần mềm. Ví dụ nền dịch vụ nhƣ khung ứng dụng
Web (Web application frameworks), Web hosting,
- Application: Ứng dụng đám mây là một đề xuất về kiến trúc phần mềm sẵn
sàng phục vụ nhằm loại bỏ sự cần thiết phải mua phần mềm, cài đặt, vận hành và
duy trì ứng dụng tại máy bàn/ thiết bị (desktop/device) của ngƣời sử dụng. Ứng
dụng đám mây loại bỏ đƣợc các chi phí,tài nguyên để bảo trì và vận hành các
chƣơng trình ứng dụng.
Copyright: Tài liệu đại học ©