BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGUYỄN LỘC THẮNG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÔ HÌNH ĐIỆN TOÁN ĐÁM
MÂY XÂY DỰNG HỆ THỐNG QUẢN LÝ NGHIÊP VỤ Ở
CÁC TRƢỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ

Chuyên ngành:

Lý luận và phương pháp dạy học

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM KỸ THUẬT
Chuyên sâu: Sư phạm Kỹ thuật Điện tử

NGƢỜI HƢỚNG DẪN
PGS-TS. NGÔ TỨ THÀNH

Hà Nội, tháng 3 năm 2016


MỤC LỤC

Trang
DANH MỤC BẢNG , BIỂU ĐỒ, HÌNH VẼ .....................................................................7
MỞ ĐẦU...................................................................................................................................9
1. Lý do chọn đề tài ................................................................................................................9
3. Mục đích nghiên cứu ...................................................................................................... 10
4. Giả thuyết khoa học.........................................................................................................11
5. Nhiệm vụ nghiên cứu.......................................................................................................11

2.1. Nền tảng dịch vụ Google App Engine [5] ..................................................... 32
2.1.1. Giới thiệu ................................................................................................... 32
2.1.2. Kiến trúc hoạt động .................................................................................. 33
2.1.3. Các thành phần và chức năng.................................................................. 35
2.1.3.1. Môi trường thực thi (runtime environment) ................................... 35
2.1.3.2. Các file server tĩnh (static file servers).......................................... 36
2.1.3.3. Kho dữ liệu (datastore) .................................................................... 36
2.1. 3.4. Các dịch vụ (services) ...................................................................... 38
2.1.3.5. Tài khoản Google (google accounts) ............................................. 39
2.1.3.6. Các công cụ lập trình (programming tools) .................................... 39
2.4. Hạn chế của App Engine ............................................................................. 41
2.5. Các dịch vụ của Google App Engine......................................................... 41
2.6. Google Cloud SQL và Google Cloud Storage .............................................. 42
2.6.1. Google Cloud SQL ................................................................................... 42
2.6.2. Google Cloud Storage ............................................................................ 44
Chƣơng 3:Phân tích thiết kế,xây dựng hệ thống chia sẻ file...................................... 47
3.1. Mô tả .................................................................................................................. 47
3.2. Mô hình hóa yêu cầu........................................................................................ 47
3.2.1. Các actor của hệ thống ............................................................................. 47
2


3.2.2. Đặc tả các ca sử dụng (Usecases) ........................................................... 48
3.2.2.1. Biểu

usecase ................................................................................ 48

3.2.2.2. Usecase 1: Gửi file cho lớp ............................................................. 49
3.2.2.3. Usecase 2:Quản lý lớp ..................................................................... 51
3.2.2.5. Usecase 4: Sinh viên xin gia nhập lớp........................................... 54

Sinh viên ........................................................ 64

3.4. Thiết kế hệ thống .............................................................................................. 64
3.4.1. Thiết kế lớp thực thể ................................................................................ 64
3.4.2. Thiết kế các lớp tầng DataAccess........................................................... 65
3.4.4.

thành phần ................................................................................... 66

3.4.5.

triển khai ..................................................................................... 66

3.4.6. Thiết kế các thuật toán upload và download file .................................. 67
3.4.6.1. Upload file .............................................................................................. 67
3.4.6.2. Download file ................................................................................... 67
3


3.4.7. Thiết kế cơ sở dữ liệu ..............................................................................68
3.4.7.1. File bài giảng .................................................................................... 68
3.4.7.2. Giảng viên ......................................................................................... 69
3.4.7.3. Sinh viên............................................................................................ 70
3.4.7.4. Khách ................................................................................................. 70
3.4.7.5. Lớp học.............................................................................................. 71
3.4.7.6. Đăng

............................................................................................ 71

3.4.7.7. Bài tập................................................................................................ 72

5


LỜI CAM ĐOAN

và nghiên
thể.

phương tiện thông tin
nào.

đây.

Hà nội, tháng 03 năm 2016
Học viên

Nguyễn Lộc Thắng

6


DANH MỤC BẢNG , BIỂU ĐỒ, HÌNH VẼ
Hình 1: Kiến trúc của điện toán đám mây ..................................................................... 14
Hình 2: Thành phần của điện toán đám mây .................................................................14
Hình 3: Kiến trúc của EaaS ............................................................................................. 18
Hình 4: Kiến trúc hệ thống e-learning dựa trên “mây” ................................................ 23
Hình 5: Mô hình sử dụng dịch vụ kiến trúc e-learning đám mây ............................ 24
Hình 6. Chế độ tương tác của kiến trúc e-learning đám mây ......................................26
Hình 7. Năm thành phần biến đổi Giáo dục ..................................................................27
Hình 8a & 8b: Mô hình kiến trúc điện toán đám mây trong giáo dục....................... 30


.......................................................................................63
sinh viên...............................63
sinh viên ...................................................... 64

thực thể .................................................................................64
tầng DataAccess........................................................... 65
các gói ............................................................................ 65
phần ................................................................................... 66
triển khai ..................................................................................... 66
3.4.6.1:Upload file ............................................................................................. 67
3.4.6.2:Download file........................................................................................ 67
dữ liệu .............................................................................. 68
8


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Ngày nay mô hình giáo dục truyền thống dường như đã lạc hậu

đứng trước

thách thức phải thay đổi. Với sự bùng nổ của khoa học công nghệ, thông tin được
cung cấp nhiều hơn từ nhiều
trực tuyến với sự ra đời của nhiều nhà cung cấp dịch vụ. Nhiệm vụ đặt ra là làm sao
để người học tiếp
khác nhau.Xây dựng một hệ thống sử dụng được
các cơ sở giáo dục bằng cách ảo hóa

tài nguyên, dữ liệu của

sẻ file mà tác giả xây dựng sẽ giúp tăng khả năng tương tác giữa giáo viên và học
sinh, và giữa học sinh với nhau.
2.Cơ sở lý luận

của riêng mình thì bây giờ đã không còn như vậy nữa. với cách coi cơ sở hạ tầng là
tài sản sẽ dẫn đến lãng phí (lãng phí về chi phí, lãng phí về tài nguyên, nhân công).
Với sự phát triển ngày càng lớn mạnh của công nghệ thông tin, vi

phí. Từ đó khái niệm điện toán đám mây ra đời.

đến cơ sở hạ tầng, không cần phải có hiểu biết về công nghệ thông tin.
Thực trạng ở các trường hiện nay: kiến thức không còn bó hẹp ở một hay
một số ít trường mà là của toàn xã hội.
3. Mục đích nghiên cứu
Tìm hiểu về điện toán đám mây

lợi thế của điện toán đám mây trong

giáo dục. Ứng dụng điện toán đám mây để xây dựng hệ thống chia sẻ
với nhiều tài liệu học tập,nâng cao khả năng quản lý
của giáo viên, phát huy hiệu quả dạy

trường.

10


4. Giả thuyết khoa học
Nếu xây dựng


Chương 3: Phân tích, thiết kế, xây dựng hệ thống chia sẻ file.
 Phần tổng kết

12


Chƣơng 1 . Tổng quan điện toán đám mây trong giáo dục

lưu trữ được cung cấp như những dịch vụ trên mạng. Người dùng không cần biết
hay có kinh nghiệm điều khiển và vận hành những công nghệ này [1].

Phần mềm hoạt động như dịch vụ (SaaS: Software as a service)
Nền tảng như một dịch vụ (Paas: Platform as a Service)
Cơ sở hạ tầng như một dịch vụ (Infrastructure as a Service :IaaS) ….
Tuỳ

mây, phân tích các nhiệm vụ chính của các thành phần SaaS, PaaS, IaaS . . khi
giáo dục truyền thống chuyển sang giáo dục điện toán đám mây.
1.1. Một số khái niệm cơ bản trong kiến trúc điện toán đám mây

đám mây (Cloud Service), cơ sở hạ tầng đám mây (Cloud Infrastructure), lưu trữ
đám mây (Cloud Storage).

13


Hình 1 . Kiến trúc điện toán đám mây
Người sử dụng dịch vụ không sở hữu cơ sở hạ tầng mà chỉ phải trả phí (tiền)
cho những gì họ đã


Nó giúp giáo viên xây dựng kế hoạch bài học và cho phép sinh viên chia sẻ một
máy chủ duy nhất có bàn phím nhiều chiều (bàn phím ảo, nhiều người cùng sử dụng
máy chủ nhờ các bàn phím khác nhau). Nó cho phép các nhà giáo dục và học sinh
truy cập các tập tin và ứng dụng của họ từ bất kỳ máy tính nào thông qua một máy
tính ảo để bàn. Nó kết hợp cơ sở hạ tầng, phần mềm và các công cụ phát triển
chuyên nghiệp để thiết kế đặc biệt cho giáo dục, để giúp giáo dục giảng dạy bằng
các phương tiện điện tử.

bất cứ lúc nào.
1.2.2 Các dịch vụ trong kiến trúc EaaS

IaaS ( Infrastructure as a Service ) : Cơ sở hạ tầng như một dịch vụ (IaaS)
cho phép người sử dụng thuê máy chủ và lưu trữ dữ liệu bằng

hủ và các thành
phần mạng. Các nhà cung cấp dịch vụ sở hữu thiết bị và chịu trách nhiệm vận hành
máy và duy trì nó. Khách hàng thường trả tiền trên cơ sở mỗi lần sử dụng.
SaaS :(Software as a Service) : Phần mềm như một dịch vụ (SaaS) là một
mô hình mới,

trên cơ sở thuê bao (hàng tháng

dịch vụ mà không phải mua bản quyền. SaaS
16

nhanh và chi phí hiệu quả hơn khi


còn các nhà cung cấp SaaS liên tục cập nhật mới, sửa lỗi cho các ứng dụng ngay
lập tức khi khách hàng truy cập.

ngoài.

• Công cụ hợp tác. Giảng viên và sinh viên có thể tương tác với nhau bằng
cách sử dụng các công cụ hợp tác như nhắn tin, vv,
•

giữ và biểu

diễn trong ứng dụng và nội dung được tổ chức ra sao.
•
phát hiện các lỗi. Phát hiện, cảnh báo được gửi đến nhóm hỗ trợ thích hợp.
18


•
tỷ lệ phần
trăm.
1.2.3. Nhiệm vụ mới của các thành viên khi chuyển giáo dục truyền thống sang
giáo dục đám mây
Nhân viên - Sử dụng một máy chủ đám mây dựa trên hệ thống phân phối quản
lý khối lượng công việc, nhân viên có thể được cân đối trên toàn bộ Hệ thống giáo
dục.
Giáo viên - Thiết lập các lớp học ảo để xử lý công việc lớp học nhỏ hơn hoặc
mở rộng khi giáo viên phải đảm nhận.
Sinh viên - sử dụng học tập điện toán đám mây để làm bài tập, cho phép sinh
viên cộng tác với một phạm vi rộng lớn. Các sinh viên có thể làm việc trên đám mây,
hợp tác với các thành viên trong nhóm và chia sẻ kiến thức. Khi họ ở trên đám mây,

Các trường cao đẳng và đại học cho phép sinh viên có quyền truy cập vào các
ứng dụng kỹ thuật

trên một đĩa CD hay DVD.

- Khái niệm tương tự cũng được áp dụng trong việc cung cấp môi trường thử
nghiệm trong các công ty phần mềm. Ví dụ một số bài báo khoa học công bố kết
quả nghiên cứu này :
- Dalibor Dobrilovic, và Borislav Odadžic. "Công nghệ ảo hóa làm công cụ
giảng dạy mạng máy tính." Tạp chí Quốc tế Khoa học Xã hội vol. 1, trang
20

138-


142. , 2007.
- Brian Hay. "Ứng dụng ảo hóa đối với Giáo dục số." Kỷ yếu Hội nghị quốc tế
về Khoa học hệ thống lần thứ 43, Hawaii . Washington, DC, Hoa Kỳ, trang 1-7, 5-8
tháng 1 năm 2010.
- />1.3.3. Software as a Service (SaaS) : Phần mềm hoạt động nhƣ dịch vụ
Người sử dụng truy cập

giảm chi phí của các trường đại học và c
nào. Một số ví dụ của việc sử dụng SaaS trong các giáo dục dựa trên Google Apps Education Edition :
Trang đã giới thiệu lợi
ích chính thu được từ việc sử dụng phương pháp
Dự án trên là một ví dụ khác hiện đang được sử
dụng trong Khoa Thông tin - Đại học Cairo để quản lý một số dự án tốt nghiệp.

1.3.4. Platform as a Service (PaaS) : nền tảng nhƣ một dịch vụ

Microsoft Azure ( />& Google App Engine ( />Mô hình dịch vụ này mang lại lợi ích cho sinh viên và giảng viên khoa học
máy tính, vì không cần phải dành nhiều thời gian thiết lập môi trường phát triển.


DOI:

10.1109/TE.2010.2100097, .
Frank Doelitzscher,: Anthony Sulistio, Christoph Reich, Hendrik Kuijs, và
David Wolf. "Private Cloud Dịch vụ Hợp tác và e-Learning: IaaS & SaaS." vol. 91,
tập 1, trang 23-42. , Tháng 1 năm 2011.
Mladen Vouk, et al " - Sử dụng phòng thí nghiệm máy tính ảo (VCL) trong
công nghệ điện toán đám mây". Kỷ yếu Hội nghị quốc tế lần thứ 2 về Sáng kiến
máy tính ảo. Bắc Carolina, Hoa Kỳ, trang 1-10, 16-17 tháng 5 năm 2008
1.3.5. Infrastructure as a Service (IaaS) : Cơ sở hạ tầng nhƣ một dịch vụ

mềm cần
trong lĩnh vực này :
-

Đại

học

Purdue

TeraGrid

và

dự

án