Dịch vụ bản đồ trong điện toán đám mây và ứng dụng quản lý thông tin các cửa khẩu hải quan

Lê Duy Hưng Trường Đại học Quốc gia Hà Nội; Trường Đại học Công nghệ

Dịch vụ bản đồ trong điện toán đám mây và ứng dụng quản lý thông tin các cửa khẩu hải quan

Lê Duy Hưng

Trường Đại học Quốc gia Hà Nội; Trường Đại học Công nghệ Chuyên ngành: Công nghệ phần mềm; Mã số: 60 48 10 Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Như Sơn

Năm bảo vệ: 2012

Abstract Tổng quan cơ sở lý thuyết, mô hình, kiến trúc điện toán đám mây, trình bày một

số khái niệm, thành phần, kiến trúc, các ưu, nhược điểm và các nhà cung cấp điện toán đám mây Trình bày dịch vụ bản đồ trong điện toán đám mây, tìm hiểu các dịch vụ bản đồ hiện

có, đó là Bing Maps và Google Maps Đưa ra so sánh giữa các dịch vụ bản đồ hiện có, từ đó

sẽ đưa ra lựa chọn dịch vụ và công nghệ sử dụng để xây dựng ứng dụng “Quản lý thông tin các cửa khẩu hải quan” Xây dựng hệ thống quản lý thông tin các cửa khẩu hải quan, trên cơ

sở các kiến thức đã được tìm hiểu, chương này sẽ trình bày các bước xây dựng ứng “Quản

lý thông tin các cửa khẩu hải quan”, sử dụng dịch vụ bản đồ Google và công nghệ java kết hợp với javascript, trên nền Eclipse

Keywords: Truyền dữ liệu; Mạng truyền thông; Mạng hàng ngang; Cấu trúc

Content

Sự ra đời của phần mềm gắn liền với sự ra đời của máy tính Phần mềm hỗ trợ con người trong các công việc, làm tăng năng suất lao động và tạo đà thúc đẩy nhiều lĩnh vực khác cùng phát triển Ở giai đoạn ban đầu, mỗi người dùng sử dụng phần mềm như một cá thể độc lập Tuy nhiên càng về sau khi nhu cầu thay đổi, đi đôi với sự phát triển của công nghệ, xu hướng này nhanh chóng bị thay đổi Con người có nhu cầu hợp tác trong công việc, chia sẻ tài nguyên dữ liệu để tăng hiệu quả công việc Công nghệ phát triển góp phần vào việc xây dựng những hệ thống cho phép con người thỏa mãn được nhu cầu này Bên cạnh đó, những yêu cầu nghiệp vụ càng phức tạp cùng với những hoạt động nghiệp vụ với hiệu xuất cao, dữ liệu lớn đòi hỏi những hệ thống lớn cả về phần mềm và phần cứng Để thỏa mãn nhu cầu tất yếu này, ban đầu người ta thường phải đầu

tư những hệ thống tốn kém Làm thế nào để giảm đi những chi phí không cần thiết mà vẫn thỏa mãn được nhu cầu sử dụng là bài toán luôn đặt ra Điện toán đám mây xuất hiện đã giải quyết được bài toán trên Với những

gì mà điện toán đám mây hứa hẹn sẽ mang lại, có thể nói rằng một cuộc cách mạng lớn trong lĩnh vực công nghệ thông tin đã ra đời Người dùng sẽ không cần phải đầu tư những hệ thống lớn để đáp ứng nhu cầu, không cần phải cài đặt trực tiếp những ứng dụng nặng nề trên máy, hay lưu trữ lượng dữ liệu khổng lồ với việc quản trị phức tạp Việc tính toán, lưu trữ, quản trị được đẩy hoàn toàn về phía nhà cung cấp

Chương 1 – CƠ SỞ LÝ THUYẾT, MÔ HÌNH, KIẾN TRÚC ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY

Chương này sẽ tìm hiểu về mô hình điện toán đám mây, các loại điện toán đám mây, kiến trúc tổng thể của điện toán đám mây, các thành phần tham gia và ưu nhược điểm của điện toán đám mây Trên cơ sở đó đưa ra so sánh giữa mô hình điện toán đám mây với các mô hình khác Đồng thời chương này cũng tìm hiểu các mô hình điện toán đám mây đang có

1.1 Khái niệm điện toán đám mây

Điện toán đám mây (thuật ngữ tiếng Anh: Cloud computing, hay còn được biết đến với tên gọi “Điện toán máy chủ ảo”) là mô hình máy tính dựa trên nền tảng phát triển của internet, nơi được chia sẻ tài nguyên, phần mềm và thông tin cung cấp cho máy tình cũng như các thiết bị khác theo yêu cầu qua Internet [10]

Hình 1.2: Sơ đồ mô hình chung điện toán đám mây [1]

1.2 Mô hình dịch vụ trong điện toán đám mây

Hình 1.3: Các loại dịch vụ Cloud computing

Các dịch vụ có thể được phân thành ba nhóm: Dịch vụ hạ tầng (IaaS – Infrastructure as a Service), dịch vụ nền tảng (Paas – Platform as as Service), dịch vụ phần mềm (SaaS - Software as a Service)

1.2.1 Dịch vụ hạ tầng

Dịch vụ IaaS cung cấp dịch vụ cơ bản bao gồm năng lực tính toán, không gian lưu trữ, kết nối mạng tới khách hàng

1.2.2 Dịch vụ nền tảng

Dịch vụ PaaS có thể được cung cấp dưới dạng các ứng dụng giữa các lớp (middleware), các ứng dụng chủ (application server) cùng các công cụ lập trình với ngôn ngữ lập trình nhất định để xây dựng ứng dụng

Ưu điểm của PaaS:

 Cung cấp dịch vụ phần mềm có tích hợp các yếu tố về nền tảng hệ thống

 Có khả năng tích hợp nhiều nguồn của dịch vụ Web

 Giảm chi phí khi tích hợp các dịch vụ về bảo mật

Nhược điểm của PaaS:

 Ràng buộc bởi nhà cung cấp

 Giới hạn phát triển

1.2.3 Dịch vụ phần mềm

Dịch vụ SaaS cung cấp các ứng dụng hoàn chỉnh như một dịch vụ theo yêu cầu cho nhiều khách hàng với chỉ một phiên bản cài đặt

Chi tiết các tầng trong kiến trúc SaaS như sau:

 Cấp 1 (Custom): Là nơi khách hàng làm chủ phiên bản riêng của ứng dụng

 Cấp 2 (Configurable): Cung cấp sự linh hoạt cấu hình thông qua metadata

 Cấp 3 (Configurable, Multi-Tenant-Efficient): Cung cấp một chương trình duy nhất để phục vụ cho nhiều khách hàng cùng một lúc

 Cấp 4 (Scalable, configurable, Multi-Tenant-Efficient): Cung cấp hiệu quả một kiến trúc đa

Ưu điểm của SaaS:

 Tiết kiệm tiền, khách hàng của SaaS không cần quan tâm về việc cập nhật bản vá lỗi hay nâng cấp

 Tính linh hoạt và khả năng mở rộng cao

Nhược điểm của SaaS:

 Người dùng sẽ bị phụ thuộc vào công nghệ

1.3 Kiến trúc điện toán đám mây

Hình 1.7: Mô hình kiến trúc của điện toán đám mây [3]

Tất cả các tài nguyên dùng để tính toán (phần cứng, phần mềm) được tổ chức thành các dịch vụ (Service catalog)

Theo kiến trúc của điện toán đám mây, có thể xử lý theo lô (batch processing) nhiều công việc

1.4 Các thành phần tham gia điện toán đám mây

Các thành phần trong điện toán đám mây có chức năng cụ thể như sau:

- Infrastructure: Cơ sở hạ tầng của điện toán đám

- Storage: Kho dữ liệu lưu trữ

- Platform: Cung cấp nền tảng

- Application: Lớp ứng dụng ,có các đặc trưng:

- Service: Dịch vụ đám mây

- Clients: Khách gồm các phần cứng, phần mềm

1.5 Cách thức hoạt động của điện toán đám mây

Lớp Front-end: Cho phép người dùng sử dụng và thực hiện thông qua giao diện người dùng

Lớp Back-end: Được người dùng tác động thông qua giao diện đó

1.6 Các mô hình triển khai điện toán đám mây

Public cloud: Các ứng dụng khác nhau chia sẻ chung tài nguyên tính toán, mạng và lưu trữ Tuy nhiên, Public Cloud có một trở ngại là tính bảo mật và an toàn dữ liệu

Đám mây dùng riêng (Private Cloud) là mô hình trong đó hạ tầng đám mây được sở hữu bởi cá nhân hoặc tổ chức

Hybird Cloud là sự kết hợp của Public Cloud và Private Cloud

1.7 Ưu, nhược điểm của điện toán đám mây

1.7.1 Ưu điểm của điện toán đám mây

 Tốc độ xử lý nhanh, chi phí đầu tư ban đầu được giảm đến mức thấp nhất

 Chia sẻ tài nguyên và chi phí trên một địa bàn rộng lớn

 Đô tin cậy cao, các vấn đề đều được các chuyên gia xử lý

 Dữ liệu được tập trung ở một nơi

1.7.2 Nhược điểm của điện toán đám mây

 Tính riêng tư, bảo mật

 Tính sẵn sang, di động của dữ liệu

1.8 Các tác nhân tham gia điện toán đám mây

 Nhà cung cấp điện toán đám mây

 Người dùng là người sử dụng hệ thống điện toán đám mây

 Một số nhà sản xuất bán hay đưa sản phẩm và các dịch vụ làm tăng tính thuận lợi và sự phân phối, sự chấp nhận và sử dụng điện toán đám mây

 Các dịch vụ có thể cung cấp là thiết bị phần cứng hay các phần mềm

1.9 Một số nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây

1.9.1 IBM

Theo mô hình trên của IBM, một trung tâm điện toán đám mây được chia thành ba lớp: Lớp vật lý, lớp ảo hóa và lớp quản lý

1.9.2 Microsoft

Nền tảng dịch vụ Azure cung cấp một API dựa trên REST, HTTP và XML cho phép một nhà phát triển có thể tương tác với các dịch vụ cung cấp bởi Windows Azure Môi trường điều khiển của Windows Azure gọi là Fabric

1.9.3 Google

Google cung cấp nền tảng cho phép khách hàng xây dựng và triển khai các ứng dụng web lên Google App Engine (GAE) [14]

1.10 Bảo mật trong điên toán đám mây

 Bảo mật luồng thông tin đi vào trung tâm dữ liệu

 Bảo mật luồng thông tin lưu trữ và dịch chuyển trong trung tâm dữ liệu

1.11 Tổng kết chương

Lợi ích kinh tế mà điện toán đám mây sẽ mang lại: Sự tiết kiệm chi phí, tính an toàn trong bảo mật thông tin, tính khả thi, dễ triển khai và dễ sử dụng

Chương 2 - DỊCH VỤ BẢN ĐỒ TRONG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY

2.1 Bing Maps [16]

2.1.1 Tổng quan về Bing

Bing(trước đây là Live Search, Window Live Search và MSN Search) là một bộ máy tìm kiếm web(máy ra quyết định) và đại diện cho công nghệ tìm kiếm hiện nay của Microsoft

2.1.2 Dịch vụ Bing Maps:

Hình 2.2: Giao diện chính của Bing Maps

Bing Maps là dịch vụ bản đồ trực tuyến, được xây dựng với mục đích mang lại cho người dùng những

sự lựa chọn tính năng tuyệt vời nhất về bản đồ trực tuyến

2.2 Google Maps [9, 22]

Google Maps (GMaps) là một dịch vụ cung cấp giao diện trực quan, chi tiết về vị trí địa lý của các địa điểm và ảnh chụp vệ tinh của Google

Hình 2.3: Giao diện chính của Google Maps

Bản đồ Google Maps (GMaps) được đưa vào trong các ứng dụng thông qua việc sử dụng bộ thư viện API đã được cung cấp

2.3 Nền tảng công nghệ Microsoft [17]

2.3.1 Microsoft NET

Microsoft NET trợ giúp loại bỏ các thành phần riêng biệt khỏi một nền tảng và ứng dụng Ngoài ra .NET cung cấp một cách cho các ứng dụng khác nhau sử dụng phần mềm khác nhau trong những môi trường Web khác nhau để trao đổi và sử dụng thông tin

Tại mức cơ sở cơ sở hạ tầng NET xem những thành phần chương trình như những dịch vụ Web Cơ

sở hạ tầng NET tạo ra framework (khung) trên đó các dịch vụ Web được xây dựng Ba thành phần cho.NET framework bao gồm:

 Thực thi ngôn ngữ chung CLR

 Các lớp lập trình hợp nhất

 ASP.NET

Tóm lại, NET cho phép các nhà phát triển tạo ra các ứng dụng và các dịch vụ Web mà nó hoạt động

không phụ thuộc vào các ngôn ngữ lập trình và nền tảng nào

2.3.2 Net Platform

Platform là nền để có thể chạy các ứng dụng đã được xây dựng trên đó

2.3.3 Bing Map SDK

Bing Maps SDK cung cấp các thư viện hỗ trợ để có thể truy cập và lấy thông tin về tọa độ, vị trí, khoảng cách… giữa các điểm trên bản đồ Bing

2.3.4 Sử dụng Windows Azure thể hiện ứng dụng Bing Map [18]

Ứng dụng sử dụng sau khi được xây dựng sẽ được lưu trữ trên Windows Azure, sử dụng nền tảng cơ

sở dữ liệu Windows SQL Azure

2.3.4.1 Tổng quan về Windows Azure [5]

Kiến trúc nền tảng dịch vụ Azure là một platform dịch vụ đám mây có khả năng mở rộng trên Internet

ở các trung tâm dữ liệu Microsoft

2.3.4.2 Các thành phần chính của nền tảng dịch vụ Azure

Window Azure có khả năng lưu trữ và tính toán theo yêu cầu để lưu trữ cho phép những người phát triển phần mềm có thể mở rộng và quản lý Internet hay các ứng dụng đám mây.Đối với các ứng dụng Windows Azure thực hiê ̣n lưu trữ theo cách truyền thống , nền tảng Windows Azure cung cấp c ơ sở dữ liệu SQL Azure

2.4 Google App Engine

2.4.1 Tổng quan

Google App Engine có nền tảng là mô hình điên toán đám mây dựa trên mô hình PaaS

2.4.2 Môi trường phát triển

Môi trường phát triển ứng dụng của GAE là Java hoặc Python

2.4.3 Mô hình kiến trúc và các dịch vụ của App Engine

Hình 2.19: Mô hình kiến trúc GAE

Cơ chế hoạt động của GAE: Các thiết bị như máy tính để bàn, máy tính xách tay, điện thoại … sẽ gửi Request(yêu cầu) tới GAE thông qua Front End(lối vào) Trên hệ thống sẽ có một máy chủ ứng dụng(App Master) thực hiện nhiệm vụ điều khiển, lập lịch làm việc cho các yêu cầu được gửi tới Nếu yêu cầu truy cập đến Static Files(các tập tin tĩnh) thì yêu cầu sẽ được gửi đến các tập tin tĩnh Ngược lại, nếu yêu cầu đến các tập tin động thì yêu cầu sẽ được gửi đến ứng dụng trên GAE

2.5 So sánh Google Maps và Bing Maps

 Google Maps: Xây dựng ứng dụng dựa trên GAE

 Bing Maps: Hỗ trợ ngôn ngữ lập trình của Microsoft

2.6 Tổng kết chương

Với tốc độ phát triển của internet như hiện nay thì việc sử dụng các công cụ tìm kiếm và tra cứu trên mạng ngày càng trở nên phổ biến và tiện dụng Tìm kiếm thông tin dựa trên bản đồ là một trong những phương thức tìm kiếm hiện nay đang được sử dụng và rất phổ biến

Chương 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG QUẢN LÝ THÔNG TIN CÁC CỬA KHẨU HẢI QUAN

3.1 Tổng quan hệ thống tra cứu thông tin cửa khẩu hải quan

Hệ thống quản lý thông tin các cửa khẩu hải quan được xây dựng để giúp cho các cá nhân hoặc doanh nghiệp có thể dễ dàng tra cứu được thông tin về các cửa khẩu hải quan

3.2 Phân tích thiết kế hệ thống

3.2.1 Mô hình tổng thể hệ thống

User

User

Web App

Google App Engine

Hình 3.1: Mô hình thiết kế ứng dụng

3.2.2 Các ca sử dụng chi tiết của hệ thống

3.2.2.1 Ca sử dụng chức năng quản lý thông tin cửa khẩu hải quan

Hình 3.3: Ca sử dụng chức năng quản lý thông tin CKHQ

3.2.2.2 Ca sử dụng tìm kiếm thông tin cửa khẩu hải quan trên bản đồ

Hình 3.4: Ca sử dụng chức năng tìm kiếm thông tin CKHQ

3.2.3 Mô tả các ca sử dụng chi tiết

3.2.3.1 Ca sử dụng chức năng thêm mới thông tin CKHQ

 Biểu đồ lớp thực thi ca sử dụng

Hình 3.6: Biểu đồ lớp thực thi ca sử dụng chức năng thêm mới thông tin CKHQ

3.2.3.2 Ca sử dụng chức năng sửa thông tin CKHQ

 Biểu đồ lớp thực thi ca sử dụng:

Hình 3.8: Biểu đồ lớp thực thi ca sử dụng chức năng sửa thông tin CKHQ

3.2.3.3 Ca sử dụng chức năng xóa thông tin CKHQ

 Biểu đồ lớp thực thi ca sử dụng:

Hình 3.10: Biểu đồ lớp thực thi ca sử dụng chức năng xóa thông tin CKHQ

3.2.3.4 Ca sử dụng chức năng tìm kiếm thông tin CKHQ

 Biểu đồ lớp thực thi ca sử dụng:

Hình 3.12: Biểu đồ lớp thực thi ca sử dụng chức năng tìm kiếm thông tin CKHQ

3.2.3.5 Ca sử dụng chức năng tìm kiếm đường đi

 Biểu đồ lớp thực thi ca sử dụng:

Hình 3.14: Biểu đồ lớp thực thi ca sử dụng chức năng tìm đường

3.3 Phát triển mã nguồn của ứng dụng

Ứng dụng được xây dựng bằng cách sử dụng Elipse, xây dựng trên nền web form Mã nguồn chương trình viết bằng ngôn ngữ java kết hợp với javascript và có sử dụng thông tin dịch vụ bản đồ của Google

3.4 Kết quả của xây dựng ứng dụng demo

Ứng dụng sau khi xây dựng được đưa lên GAE và có thể truy cập qua địa chỉ:

http://qlckhq.appspot.com

 Màn hình giao diện chính của chương trình:

Hình 3.21: Màn hình giao diện chính của hệ thống

 Màn hình chức năng tìm kiếm đường đi:

3.5 Tổng kết chương

Chương này đã trình bày quá trình phân tích, thiết kế cài đặt ứng dụng sử dụng bản đồ

 Ưu điểm của ứng dụng:

 Cho phép thực hiện tìm kiếm và hiển thị vị trí của các điểm cần tìm, người quản trị không cần lo lắng về việc sao lưu phục hồi dữ liệu

 Nhược điểm của ứng dụng:

 Việc duy trì hệ thống phụ thuộc vào Google

 Vấn đề bảo mật dữ liệu cũng bị phụ thuộc vào nhà cung cấp dịch vụ, tốc độ truy cập bị ảnh hưởng

 Tính khả thi của ứng dụng: Ứng dụng được xây dựng nhằm cung cấp một công cụ tìm kiếm nhằm phục vụ nhu cầu của NSD

KẾT LUẬN

Luận văn đã tìm hiểu các thông tin về dịch vụ bản đồ đã có hiện nay Bing Maps và Google Maps là hai dịch vụ bản đồ số phổ biến trên thế giới hiện nay và được nhiều người sử dụng Các thông tin đã tìm hiểu bao gồm: Thông tin về dịch vụ bản đồ, cách sử dụng cũng như các công nghệ chính được sử dụng để xây dựng ứng dụng có sử dụng các dịch vụ bản đồ Trên cơ sở các thông tin tìm hiểu được sẽ rút ra ưu nhược điểm của từng dịch vụ Qua đó sẽ lựa chọn một dịch vụ để xây dựng ứng dụng “Quản lý thông tin các cửa khẩu hải quan”, có áp dụng mô hình điện toán đám mây vào đó

Sự phát triển và cạnh tranh giữa các dịch vụ bản đồ số khác nhau sẽ đem lại cho người dùng nhiều tiện ích sử dụng hơn trong tương lai Hiện tại thì Google Maps chiếm ưu thế hơn do sự phổ biến và tính tiện dụng của nó Tuy nhiên, trong tương lai gần thì Bing Map và một số dịch vụ bản đồ số khác sẽ phát triển và cạnh tranh mạnh mẽ với Google Maps