Sử dụng google app engine trong điện toán đám mây xây dựng hệ thống trao đổi dữ liệu

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu thân, đƣợc xuất phát từ u cầu phát sinh cơng việc để hình thành hƣớng nghiên cứu Các số liệu có nguồn gốc rõ ràng tuân thủ nguyên tắc kết trình bày luận văn thu thập đƣợc trình nghiên cứu trung thực chƣa đƣợc công bố trƣớc Hà Nội, tháng 02 năm 2015 Tác giả luận văn Dƣơng Thị Thúy MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG CƠ SỞ DỮ LIỆU DANH MỤC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU Lý nghiên cứu đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tƣợng nghiên cứu 3.2 Phạm vi nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu 10 Phƣơng pháp nghiên cứu 10 Cấu trúc luận văn 10 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 11 1.1 Một số khái niệm kiến trúc điện toán đám mây 11 1.2 Kiến trúc mơ hình giáo dục dịch vụ (EaaS) 13 1.2.1 Chức kiến trúc EaaS 13 1.2.2 Các dịch vụ kiến trúc EaaS 13 1.2.3 Nhiệm vụ thành viên chuyển giáo dục truyền thống sang giáo dục đám mây 16 1.3 Các sản phẩm khoa học cơng bố ứng dụng điện tốn đám mây lĩnh vực giáo dục: 16 1.3.1 Cloud-based storage (Lƣu trữ dựa đám mây) 17 1.3.3 Software as a Service (SaaS) : Phần mềm hoạt động nhƣ dịch vụ 17 1.3.4 Platform as a Service (PaaS) : Nền tảng nhƣ dịch vụ 17 1.3.5 Google Apps cho dạy học trực tuyến 18 1.4 Mơ hình kiến trúc điện toán đám mây giáo dục 18 1.4.1 Lý phải xây dựng hệ thống giáo dục tảng điện toán đám mây 18 1.4.2 Mơ hình kiến trúc điện toán đám mây giáo dục 21 Kết luận chƣơng 23 CHƢƠNG 2: CÔNG NGHỆ APPENGINE CỦA GOOGLE 24 2.1 Tổng quan Google App Engine 24 2.2 Các chức Google App Engine 25 2.2.1 Kho liệu (Datastore) 25 2.2.2 Môi trƣờng thực (runtime environment) 26 2.2.3 Các file server tĩnh (static file servers) 26 2.2.4 Các cơng cụ lập trình (programming tools) 27 2.2.5 Tài khoản Google (google accounts) 27 2.3 Các ứng dụng Google app engine 27 2.3.1 Mail 27 2.3.2 Memcache 28 2.3.3 API App engine 28 2.3.4 URL FETCH 29 2.3.5 Dịch vụ datastore với môi trƣờng thực thi Google App Engine 30 2.4 Cách thức đƣa dịch vụ lên Google AppEngine 30 Kết luận chƣơng 35 CHƢƠNG 3: PHÂN TÍCH THIẾT KÊ, XÂY DỰNG HỆ THỐNG CHIA SẺ FILE36 3.1 Mô tả 36 3.2 Mơ hình hóa yêu cầu 36 3.2.1 Các actor hệ thống 36 3.2.2 Đặc tả ca sử dụng (Usecases) 37 3.3 Phân tích hệ thống: 47 3.3.1:Usecase Gửi file cho lớp: 47 3.3.2 Quản l lớp: 48 3.3.3 Quản l nộp bài: 49 3.3.4 Sinh viên xin gia nhập lớp: 50 3.3.5 Sinh viên download tài liệu: 51 3.3.6 Sinh viên gửi tập: 52 3.3.7 Admin quản l thông tin Giảng viên Sinh viên: 53 3.3.8 Khách đăng k tài khoản Sinh viên: 53 3.4 Thiết kế hệ thống 54 3.4.1 Thiết kế lớp thực thể 54 3.4.2 Thiết kế lớp tầng DataAccess 55 3.4.3 Tƣơng tác gói: 55 3.4.4 Biểu đồ thành phần: 56 3.4.5 Biểu đồ triển khai: 56 3.4.6 Thiết kế thuật toán upload download file 57 3.4.7 Thiết kế sở liệu: 58 3.4.8 Thiết kế giao diện: 64 3.4.9 Hƣớng dẫn chƣơng trình thử nghiệm chƣơng trình Internet (App Engine Google.com.vn) 69 Kết luận chƣơng 75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76 Kết luận 76 Dự kiến tƣơng lai 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT 10 11 12 13 14 15 16 Ký hiệu từ viết tắt Diễn giải AaaS EaaS GAE HTML HTTP IaaS LAN PaaS SaaS SDK SQL SQL URL CSDL ĐTĐM TBXH Application as a Service Education as a Service Google AppEngine HyperText Markup Language HyperText Transfer Protocol Infrastructure as a Service Local Are Network Platform as a Service Sofware as a Service Software development kit Select Query Language Structured Query Language Uniform Resource Locator Cơ sở liệu Điện toán đám mây Thƣơng Binh Xã hội DANH MỤC CÁC BẢNG CƠ SỞ DỮ LIỆU Bảng 3.4.7.1 FileBaiGiang 58 Bảng 3.4.7.2 GiảngViên 59 Bảng 3.4.7.3 SinhViên: 59 Bảng 3.4.7.4 Khách 60 Bảng 3.4.7.5 LớpHọc 60 Bảng 3.4.7.6 Đăng K : 61 Bảng 3.4.7.7 Bài Tập: 61 Bảng 3.4.7.8 Yêu Cầu Nhập Lớp: 62 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Kiến trúc điện toán đám mây .11 Hình 2: Thành phần điện toán đám mây 12 Hình 3: Kiến trúc EaaS 15 Hình 4: Năm thành phần biến đổi Giáo dục 19 Hình 5: Kiến trúc điện toán đám mây giáo dục .21 Hình Sơ đồ kiến trúc hoạt động GAE 25 MỞ ĐẦU Thuật ngữ CLOUD COMPUTING đời năm 2007 khơng phải để nói trào lƣu mới, mà khái quát lại hƣớng sở hạ tầng thông tin vốn diễn năm gần đây, cơng nghệ mới, nhƣng cách mạng làm thay đổi chất công nghệ thông tin tác động mạnh đến lĩnh vực có giáo dục Lý nghiên cứu đề tài * Cơ sở khoa học: - Điện tốn đám mây dịch vụ lƣu trữ tính toán theo yêu cầu cho đƣợc kết nối mạng Truy cập ứng dụng liệu nơi nào, lúc nào, từ thiết bị Vì triển khai trƣờng học: Giáo viên học sinh có thơng tin liên lạc nhanh chóng hiệu với lúc nào, truy cập nơi - Dịch vụ điện tốn đám mây thực theo mơ hình dịch vụ khác nhƣ tảng nhƣ dịch vụ (PaaS), lƣu trữ nhƣ dịch vụ phần mềm nhƣ dịch vụ (SaaS) IaaS PaaS đƣợc sử dụng để đáp ứng nhu cầu sở hạ tầng học sinh, giáo viên, sinh viên học giả nghiên cứu với số cấu hình phần cứng cụ thể cho nhiệm vụ cụ thể - Công nghệ App Engine Google hỗ trợ cho ứng dụng web chạy việc cung cấp hạ tầng sở, lƣu trữ liệu, đặc biệt khả đáp ứng đƣợc việc lƣu trữ truy cập với số lƣợng lớn liệu * Cơ sở thực tiễn: Trƣờng Trung Cấp nghề khí I Hà Nội đƣợc thành lập năm 2007 sở trƣờng công nhân khí kỹ thuật Hà Nội tổ chức liên doanh, liên kết tổ chức mở lớp đào tạo dài hạn ngắn hạn dạy nghề cho đối tƣợng thuộc thành phần kinh tế - xã hội theo với chƣơng trình dạy nghề Bộ Lao động TBXH bộ, ngành có liên quan quy định Với số lƣợng 3000 sinh viên, 100 cán công nhân viên trƣờng nghề đào tạo trƣờng, 100% gia đình có kết nối mạng Internet, Với đặc thù dạy lý thuyết (30%) cịn có phần thực hành (70%) địi hỏi nỗ lực không ngừng ngƣời học tất ngành nghề trƣờng Hệ thống tin học giảng dạy phòng ban thực công việc thủ công gây tốn nhiều thời gian, khơng phát huy tính tự chủ, tự rèn luyện học tập học sinh, sinh viên; trao đổi thầy - trị cịn mang tính đơn điệu, chiều khơng phát huy đƣợc tính sáng tạo học sinh Vì vậy, trình triển khai đào tạo, việc trao đổi thông tin giảng viên - sinh viên - nhà quản lý nhu cầu tất yếu, địi hỏi phải có mơi trƣờng để sinh viên tìm kiếm tài liệu học tập, tra cứu tin tức thơng tin có ích cho việc học tập Xuất phát từ vấn đề nêu trên, tác giả chọn đề tài nghiên cứu :”Sử dụng Google App Engine điện toán đám mây xây dựng hệ thống trao đổi liệu” nhằm giúp cho việc giảng dạy, truyền tải thông tin đƣợc dễ dàng Mục đích nghiên cứu Xây dựng thử nghiệm hệ thống để chia sẻ file Google App Engine Trên sở tập trung xây dựng hệ thống trao đổi liệu cho giáo viên học sinh trƣờng học Hệ thống cho phép ngƣời dùng (bao gồm giáo viên lẫn học sinh) tìm kiếm, download tài liệu, upload tài liệu, tập nộp… nâng cao chất lƣợng trao đổi thông tin thầy cô trò Nghiên cứu cách đƣa liệu lên Cloud truy xuất đến chúng, áp dụng vào toán đƣa sở liệu có cấu trúc lên Cloud SQL liệu khơng có cấu trúc lên Cloud Storage Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tƣợng nghiên cứu Hệ thống tin học hỗ trợ cơng tác hành giảng dạy trƣờng Trung cấp nghề khí I Hà Nội 3.2 Phạm vi nghiên cứu Do phạm vi công nghệ sử dụng mơ hình điện tốn đám mây rộng, luận văn sâu cụ thể vào tất cơng nghệ triển khai mơ hình điện tốn đám mây riêng mà chủ yếu nghiên cứu chất mơ hình điện tốn đám mây, lợi ích, số kỹ thuật sử dụng mơ hình điện tốn đám mây kết hợp với triển khai thực tế phần vào mơ hình ĐTĐM phạm vi nhỏ để đƣa đề xuất, triển khai, kiểm thử, đƣa kinh nghiệm, khuyến nghị triển khai mơ hình ĐTĐM trƣờng Trung cấp nghề khí I Hà Nội Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu tổng quan điện tốn đám mây nói chung cơng nghệ Google App Engine nói riêng Xây dựng thử nghiệm hệ thống để chia sẻ file Google App Engine Ứng dụng hệ thống chia sẻ file phục vụ công tác dạy học trƣờng học nhằm nâng cao chất lƣợng trao đổi thông tin Thầy Trị Phƣơng pháp nghiên cứu Tập trung tìm hiểu cơng nghệ điện tốn đám mây GAE cách lƣu trữ GAE Sử dụng ngôn ngữ Java JSP đƣợc Google hỗ trợ để xây dựng ứng dụng GAE Nghiên cứu trình ứng dụng hệ thống chia sẻ file liệu phục vụ công tác dạy học trƣờng Cấu trúc luận văn Ngoài mở đầu, kết luận kiến nghị, nội dung luận văn đƣợc trình bày chƣơng: Chƣơng 1: Tổng quan điện toán đám mây Chƣơng 2: Cơng nghệ App Engine Google Chƣơng 3: Phân tích thiết kế, xây dựng hệ thống chia sẻ file 10 MaBT INT(11) NULL FOREIGN Mã tập KEY MaLop NVARCHAR(50) NULL FOREIGN Mã lớp KEY SoLuongPhan INT(11) NULL Số lƣợng phần Bảng 3.4.7.10 Bài Giảng Lớp: BaiGiangLop Thuộc tính Kiểu liệu Allow null Constraint MaFile INT(11) NOT NULL PRIMARY KEY Chú thích Mã file FOREIGN KEY MaLop NVARCHAR(50) NOT NULL PRIMARY KEY FOREIGN KEY 63 Mã lớp 3.4.8 Thiết kế giao diện: 3.4.8.1 Giao diện hệ thống 3.4.8.2 Giao diện trang giảng viên: 64 3.4.8.3.Thêm giảng viên: 3.4.8.4 Danh sách sinh viên: 3.4.8.5 65 3.4.8.6 T 7G 3.4.8.8 b v v t ổi m t khẩu: p: 66 3.4.8.9 Tạo lớp mới: 3.4.8.10 C p nh t lớp: 3.4.8.11 Ra t p cho lớp: 67 3.4.8.12 v 3.4.8.13 Sinh vi p: ổi m t khẩu: 3.4.8.14 Giao diện sinh viên download: 68 3.4.8.15 Giao diện sinh viên upload: 3.4.9 Hƣớng dẫn chƣơng trình v thử nghiệm chƣơng trình Internet (App Engine Google.com.vn) 3.4.9.1 SDK 22.2.1 Platform SDK (Platform Software Developement Kit) dịch công cụ phát triển phần mềm, công cụ tảng để phát triển phần mềm, game ngơn ngữ lập trình (Java, C++, C# ) "Platform SDK" cung cấp cho ngƣời sử dụng thƣ viện, công cụ tài liệu liên quan để phát triển phần mềm, game thông qua ngơn ngữ lập trình SDK dành cho lập trình viên dùng - SDK mơi trƣờng Net bao gồm tools nhƣ ASP.NET IIS Registration Tool, Installer Tool, Debugger Tools, - JDK SDK dùng cho java cung cấp JVM(máy ảo java) API để lập trình java - Android SDK: cơng cụ phát triển ứng dụng tảng android 3.4.9.2 C Bƣớc 1: bướ Đăng sử dụng Google App Engine k tài khoản Google, vào trang https://appengine.google.com để bắt đầu tạo ứng dụng Google bắt ngƣời sử dụng xác minh tài khoản số điện thoại di động; Sau xác minh xong tạo ứng dụng ; 69 * Chú ý: Application Id phải tồn hệ thống GAE chƣa có dùng: - Bƣớc 2: Cài đặt môi trƣờng phát triển - Ngƣời sử dụng cần IDE Eclipse, chƣa tải http://www.eclipse.org/downloads - Cài đặt thêm plugin Google App Engine cho Eclipse 4.2 (Juno): - Trên trình đơn vụ chọn Help > Install New Software… - Trong ô “Work with”, nhập vào “https://dl.google.com/eclipse/plugin/4.2” - (Nếu ngƣời dùng Eclipse cũ xem thêm thơng tin trang web sau: https://developers.google.com/appengine/docs/java/tools/eclipse ) 70 - Khởi động lại Eclipse sau thêm xong plugin a) Tạo project Eclipse - Trên trình đơn chọn File > New > Web Application Project 71 - Đến bắt tay vào code ứng dụng b) Chạy ứng dụng người sử dụng local - Nhấp chuột phải vào project chọn Run as… > Web Application 72 - Ứng dụng đƣợc chạy cổng 8080 (hoặc cổng khác phụ thuộc vào cấu hình ngƣời sử dụng), chạy trình duyệt với URL: http://localhost:8080/hellogoogleapp c) Deploy ứng dụng lên Server Google App - Trƣớc tiên cần cấu hình Application Id cho Eclipse Nhấp chuột phải vào project chọn Properties > Google > App Engine nhập Application Id ngƣời dùng 73 - Để triển khai ứng dụng, nhấp chuột phải vào project > Google > Deploy to app engine Khi thực xong, thực vào: http://hellogoogleapp.appspot.com để xem ứng dụng vừa tạo Đư mã d t r 74 Kết luận chƣơng Trong chƣơng tác giả xây dựng thử nghiệm hệ thống chia sẻ file Google AppEngine Trên sở trọng tâm xây dựng hệ thống trao đổi liệu giảng viên sinh viên trƣờng học Công việc thực trao đổi điện toám đám mây Thầy Trị thuận lợi: tìm kiếm, download tài liệu, đọc tài liệu, nộp kiểm tra… Nâng cao chất lƣợng học chất lƣợng trao đổi thông tin 75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Luận văn đƣợc đƣợc yêu cầu đặt ra: - Nghiên cứu lý thuyết kết thực nghiệm để chứng minh toán trao đổi liệu tảng đám mây có nghĩa quan trọng việc tổ chức, quản l nhƣ tìm kiếm thông tin nguồn tài nguyên lớn - Xây dựng thử nghiệm hệ thống để chia sẻ file Google appEngine Trên sở tập trung xây dựng hệ thống trao đổi liệu cho Giáo viên học sinh viên trƣờng học Hệ thống cho phép ngƣời dùng (bao gồm giáo viên lẫn học sinh) tìm kiếm, download tài liệu, upload tài liệu, tập nộp… nâng cao chất lƣợng trao đổi thơng tin Thầy trị - Nghiên cứu cách đƣa liệu lên Cloud truy xuất đến chúng, áp dụng vào toán đƣa sở liệu có cấu trúc lên Cloud SQL liệu khơng có cấu trúc lên Cloud Storage Tuy nhiên, kết luận văn cịn khiêm tốn, mang tính nghiên cứu, chƣa đƣợc triển khai thực tế Dự kiến tƣơng lai Sau thử nghiệm sử dụng Google App Engine điện toán đám mây xây dựng hệ thống trao đổi liệu Đề tài hữu ích cho toàn thể cán nhân viên, giáo viên, học sinh trƣờng Trung cấp nghề khí I Hà Nội Trong thời gian tới, tác giả xin đƣợc hoàn chức hệ thống tiếp tục nghiên cứu, triển khai sâu rộng nội dung vào ngành nghề nhà trƣờng 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đỗ Thị Phƣơng “Điện toán đám mây Google ứng dụng xây dựng hệ thống quản lý dịch vụ” luận văn Thạc sĩ-Đại học công nghệ Đại học Công nghệ ĐHQG HN, 2012 [2] Lê Minh Thanh, Xây dựng hệ thống giáo dục tảng điện toán đám mây, Tạp chí khoa học Đại học Sƣ phạm Hà Nội, 2013, Vol 58, No 8, pp 59-70 [3] Ngơ Tứ Thành, Ứng dụng điện tốn đám mây giáo dục – xu tất yếu, Báo giaoducdientuonline ngày 28/05/2012 [4] Nguyễn Đức Thiệp “Nền tảng Google App Engine ứng dụng xây dựng cổng thông tin điện tử trƣờng cao đẳng nghề số “, luận văn thạc sĩ , Đại học Công nghệ thông tin & truyền thông – ĐHTN 2012 [5].http://www.hoaiphan.com/?q=forum/giới-thiệu-về-google-app-engine [6] Nguyễn Hồ Yến Nhi, Trịnh Văn Qui, Võ Hà Tiến “Nghiên cứu triển khai ứng dụng Web tảng App Engine Google”, trang 26, Luận văn đƣợc bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN CỬ NHÂN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HCM ngày 31 tháng năm 2011 [7] http://igoo.vn /hƣớng-dẫn-sử-dung-upload-lên-google-app-engine.html [8] http://dlc.hcmute.edu.vn/ArticleId/ /google-apps-cho-day-hoc-truc-tuyen [9] Kyle Roche, Jeff Douglas, Beginning java google app engine – Apress, 2009 [10] Eugene Ciurana, Developing with google app engine,2009 77 ... cứu :? ?Sử dụng Google App Engine điện toán đám mây xây dựng hệ thống trao đổi liệu? ?? nhằm giúp cho việc giảng dạy, truyền tải thông tin đƣợc dễ dàng Mục đích nghiên cứu Xây dựng thử nghiệm hệ thống. .. cứu Nghiên cứu tổng quan điện toán đám mây nói chung cơng nghệ Google App Engine nói riêng Xây dựng thử nghiệm hệ thống để chia sẻ file Google App Engine Ứng dụng hệ thống chia sẻ file phục vụ... quan điện toán đám mây Chƣơng 2: Công nghệ App Engine Google Chƣơng 3: Phân tích thiết kế, xây dựng hệ thống chia sẻ file 10 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY Điện toán đám mây (ĐTĐM) phát triển