Kiến trúc dịch vụ web – mô hình chất lượng và áp dụng cho hệ thống sát hạch trắc nghiệm theo chuẩn QTI

l HÀ QUANG HỒNG KIẾN TRÚC DỊCH VỤ WEB-MƠ HÌNH CHẤT LƢỢNG VÀ ÁP DỤNG CHO HỆ THỐNG TRẮC NGHIỆM THEO CHUẨN QTI Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Công nghệ phần mềm Mã số: 60480103 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Đình Hóa Hà Nội - 2014 LỜI CẢM ƠN Trƣớc hết, tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS Nguyễn Đình Hóa ngƣời định hƣớng tận tình bảo cho tơi suốt thời gian làm luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa Công nghệ Thông tin, trƣờng Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội, ngƣời tận tình truyền đạt kiến thức, quan tâm, động viên suốt thời gian học tập nghiên cứu Trƣờng; Tôi xin cảm ơn gia đình, quan, bạn bè, đồng nghiệp cổ vũ động viên suốt thời gian học tập vừa qua Tuy có nhiều cố gắng nhƣng thời gian trình độ có hạn nên chắn luận văn cịn thiếu sót hạn chế định Kính mong nhận đƣợc góp ý thầy cô bạn để luận văn đƣợc hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn! Học viên Hà Quang Hồng LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Bản luận văn “Kiến trúc Web Service – Mơ hình chất lƣợng dịch vụ áp dụng cho hệ thống trắc nghiệm theo chuẩn QTI” cơng trình nghiên cứu dƣới hƣớng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Đình Hóa, tham khảo nguồn tài liệu rõ trích dẫn danh mục tài liệu tham khảo Các nội dung công bố kết trình bày luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố cơng trình Học viên Hà Quang Hồng LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC HÌNH DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT GIỚI THIỆU CHƢƠNG 1: CÔNG NGHỆ WEB SERVICE 1.1 Kiến trúc hƣớng dịch vụ SOA 1.1.1K 1.1.2N 1.2 Công nghệ Web Service 1.2.1K 1.2.2Đ 1.2.3C 1.2.4K 1.3 Các công nghệ dịch vụ Web 1.3.1N 1.3.2G 1.3.3N 1 1.3.4Đ 1 Chƣơng 2: MƠ HÌNH CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ WEB 2.1Mơ hình chất lƣợng dịch vụ Web 2.2Các yếu tố chất lƣợng dịch vụ Web 2.3Liên kết chất lƣợng dịch vụ Web 2.3.1N 2.4Hoạt động chất lƣợng web service 2.5Chất lƣợng đo mức dịch vụ Chƣơng 3: TỔNG QUAN VỀ CHUẨN IMS QTI 3.1Tổng quan IMS QTI (Question & Test Interoperability) 3.2Các tài liệu đặc tả IMS QTI 3.3Các đối tƣợng đặc tả IMS QTI 3.4Mơ hình User Case: Chƣơng 4: XÂY DỰNG MỘT SỐ DỊCH VỤ WEB TRONG HỆ THỐNG SÁT HẠCH TRẮC NGHIỆM THEO CHUẨN QTI VÀ ĐO ĐẠC THÔNG SỐ CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ WEB 4.1Xây dựng số dịch vụ web cung cấp tiện ích phục vụ trắc nghiệm máy tính theo chuẩn QTI 4.1.3 4.1.4 4.1.5 4.1.6 4.2Xây dựng hệ thống sát hạch trắc nghiệm theo kiến trúc hƣớng dịch vụ 4.3Sử dụng công cụ soapUI để đo chất lƣợng Web Service 4.3.1 4.3.2 4.3.3 4.3.4 KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1: Web Service cho phép truy cập tới code ứng dụng Hình Web Service cung cấp tầng trừu tƣợng Hình Cơ chế hoạt động dịch vụ Web Hình Phân tầng công nghệ dịch vụ Web Hình Mơ tả cấu trúc thông điệp XML Hình Mơ tả cấu trúc thông điệp SOAP Hình Mơ tả việc trao đổi thông điệp SOAP thông qua giao thức HTTP Hình Mơ hình chất lƣợng web service Hình 2 Các yếu tố chất lƣợng Web Service Hình Các liên kết chất lƣợng web services Hình Các thành phần tham gia hệ thống đặc tả IMS QTI Hình Cấu trúc thi đặc tả IMS QTI Hình Giao diện web service tạo Hình Giao diện trang web phía client sử dụng webservice tạo Hình 3Kết kiểm thử tải TestCase Hình 4 Kết kiểm thử tải TestCase Hình Sơ đồ kết kiểm thử tải chức createSimpleChoice Hình Sơ đồ kết kiểm thử tải chức createTextQuestion Hình Sơ đồ kết kiểm thử tải chức createYesNoQuestion Hình Sơ đồ kết kiểm thử tải chức validateQti Hình Sơ đồ kết kiểm thử tải TestCase1 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1 Bảng Các thành phần chín Các kiểu thao tác đƣ Bảng Bảng kết kiểm thử tải chức createSimpleChoice 51 Bảng Bảng kết kiểm thử tải chức createTextQuestion .52 Bảng Bảng kết kiểm thử tải chức createYesNoQuestion 53 Bảng 4 Bảng kết kiểm thử tải chức validateQti 54 Bảng Bảng kết kiểm thử tải TestCase1 55 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT STT Viết tắt API CORBA DARPA DCOM EDI HTML IEEE IETF LCMS 10 LMS 11 LOM 12 NASSL OASIS 13 14 QoS 15 QTI 16 RDF 17 RPC 18 SCORM 19 SOA 44 Hình Giao diện trang web phía client sử dụng webservice tạo 4.3 Sử dụng công cụ soapUI để đo chất lƣợng Web Service 4.3.1 Giới thiệu công cụ soapUI Chất lƣợng dịch vụ (QoS) ngày quan trọng với tăng nhanh việc sử dụng áp dụng web services Hiện có nhiều công cụ nhiều kỹ thuật cho việc đo đánh giá QoS Web services Các công cụ tạo điều kiện việc đo phân tích QoS hữu ích việc đánh giá chất lƣợng dịch vụ mạng thời gian thực Có thể kể đến số công cụ nhƣ: soapUI; LoadRunner; Jmeter nhiên lựa chọn công cụ soapUI công cụ khác để đo số thông số chất lƣợng web serivce mà xây dựng giai đoạn phát triển giai đoạn triển khai thử nghiệm thực tế Bởi lý sau: - soapUI công cụ kiểm thử mã nguồn mở cho kiến trúc hƣớng dịch vụ SOA kiểm thử web service Nó đƣợc phát triển SmartBear software đƣợc cung cấp miễn phí dƣới giấy phép GNU LGPL - soapUI có khả nhanh chóng tạo kiểm thử hiệu nâng cao thực thi chức cách tự động - SoapUI cung cấp giao diện dễ sử dụng khả thực đa dạng kiểm thử việc cung cấp số tính thƣơng mại soapUI nhận đƣợc số giải thƣởng: ATI Automation Honors, 2009, InfoWorld Best of Open Source Software Award, 2008 45 4.3.2 Điều kiện kiểm thử chất lƣợng Web Service Máy tính thực đo Web Service: - Toshiba satelite : Chip Intel (R) Pentium (R) Dual CPU T2310 @1.46Ghz; Ram: 2GB; Hệ điều hành : Win Ultimate; - soapUI pro 5.1.2 - Mạng internet FPT gói Mega You 8mbps HP DL380: Chip Intel Xeon 3.0; Ram: 8GB; Hệ điều hành Window Server 2008; apache Tomcat Mạng internet đƣờng truyền leaseline Vietel 12mbps Để thực đo chất lƣợng Web Service tiến hành xây dựng TestCase sau: TestCase1: Trƣờng hợp tạo thành công câu hỏi Với chức createSimpleChoice, createTextQuestion, createYesNoQuestion, validateQti, liệu đƣợc gửi lên hợp lệ - Với createSimpleChoice, Nội dung SOAP/Xml-RPC Data (Test Request) : question1 Bộ nhớ máy tính gồm có thành phần? question1.xml 2 1 2 3 4 46 : Với createTextQuestion, Nội dung SOAP/Xml-RPC Data (Test Request) textquestion.xml Trình bày sơ đồ cấu trúc máy tính Với createYesNoQuestion, Nội dung SOAP/Xml-RPC Data (Test Request) : câu hỏi YesNo Sơ đồ cấu trúc máy tính gồm có thành phần hay sai? yesno.xml yes - Với ValidateQuestion, Nội dung SOAP/Xml-RPC Data (Test Request) : 47 question1.xml TestCase 2: Trƣờng hợp không tạo thành công câu hỏi Với chức createSimpleChoice, createTextQuestion, createYesNoQuestion, validateQti, liệu đƣợc gửi lên không nên tạo thành công câu hỏi, lỗi tạo câu hỏi đƣờng dẫn lƣu tập tin xml câu hỏi không (không tồn thƣ mục ERROR) - Với createSimpleChoice, Nội dung SOAP/Xml-RPC Data (Test Request) : question1 Trong sơ đồ cấu trúc máy tính, Bộ nhớ gồm có thành phần? C:/ERROR/question1.xml 2 1 2 3 4 - Với createTextQuestion, Nội dung SOAP/Xml-RPC Data (Test Request) : 48 C:/ERROR/textquestion.xml Trình bày sơ đồ cấu trúc máy tính - Với createYesNoQuestion, Nội dung SOAP/Xml-RPC Data (Test Request) : câu hỏi YesNo Sơ đồ cấu trúc máy tính gồm có thành phần, hay sai? C:/ERROR/yesno.xml yes - Với validateQti, Nội dung SOAP/Xml-RPC Data (Test Request) : 49 C:/ERROR/question1.xml 4.3.3 Kiểm thử chức (Function Test) Với TestCase 1, kết trả là:  createSimpleChoiceReturn: Thành Công  createTextQuestionReturn:Thành Công  createYesNoReturn:Thành Cơng  validateQtiReturn: File Theo chuan QTI Hình 3Kết kiểm thử tải TestCase Thời gian trả TestCase1 là: 354ms 50 Với TestCase2, kết trả là:  createSimpleChoiceReturn: Có lỗi tạo File  createTextQuestionReturn: Có lỗi tạo File  createYesNoReturn: Có lỗi tạo File  validateQtiReturn: File Not Found Hình 4 Kết kiểm thử tải TestCase Thời gian trả TestCase2 là: 380ms Nhƣ Web Service thực đƣợc nhƣ chức thiết kế 4.3.4 Kiểm thử tải (Load Test) soapUI cung cấp chiến lƣợc kiểm thử tải khác nhƣ:  Strategy - Simple: TestCase thực với độ trễ cấu hình đƣợc  Strategy - Variance: TestCase thực nhiều thay đổi số lƣợng thread theo thời gian  Strategy- Burst: TestCase thực trong"bursts"  Strategy - Thread: TestCase thực với số lƣợng thread cố định thay đổi đƣợc  Fixed-Rate: thực TestCase tỉ lệ cố định Trong luận văn mình, tơi tiến hành kiểm thử tải theo chiến lƣợc StrategySimple chiến lƣợc Simple hoàn hảo với kiểm thử Sử dụng để kiểm tra hiệu suất web service xác thực vấn đề khóa nguồn tài ngun khơng có luồng Gia tăng số lƣợng threads bạn muốn thực 51 kiểm thử tải phức tạp sử dụng chiến lƣợc cho kiểm thử ngâm với thời gian thực lâu Tiến hành kiểm thử tải với Web Services xây dựng đƣợc triển khai server Trung tâm học liệu Thái Nguyên địa chỉ: http://125.214.0.117:8080/WS_Utilities_Qti/services/Tools_Qti?wsdl Phƣơng án kiểm thử: Thời gian kiểm thử 3s, random 0.5, delay: 1000ms với số lƣợng use khác (1,10,30,50 ) Kết nhận đƣợc là: - createSimpleChoice User Test Step createSimpleChoice Request createSimpleChoice 10 Request createSimpleChoice 30 Request createSimpleChoice 50 Request createSimpleChoice 70 Request createSimpleChoice 100 Request createSimpleChoice 1000 Request Bảng Bảng kết kiểm thử tải chức createSimpleChoice Hình Sơ đồ kết kiểm thử tải chức createSimpleChoice 52 - createTextQuestion user 10 30 50 70 100 1000 Test Step createTextQuestion Request createTextQuestion Request createTextQuestion Request createTextQuestion Request createTextQuestion Request createTextQuestion Request createTextQuestion Request Bảng Bảng kết kiểm thử tải chức createTextQuestion Hình Sơ đồ kết kiểm thử tải chức createTextQuestion 53 - createYesNoQuestion user 10 30 50 70 100 1000 Test Step createYesNoQuestion Request createYesNoQuestion Request createYesNoQuestion Request createYesNoQuestion Request createYesNoQuestion Request createYesNoQuestion Request createYesNoQuestion Request Bảng Bảng kết kiểm thử tải chức createYesNoQuestion Hình Sơ đồ kết kiểm thử tải chức createYesNoQuestion 54 - validateQti user 10 30 50 70 100 1000 Test Step validateQti Request validateQti Request validateQti Request validateQti Request validateQti Request validateQti Request validateQti Request Bảng 4 Bảng kết kiểm thử tải chức validateQti Hình Sơ đồ kết kiểm thử tải chức validateQti 55 TestCase1 user 10 Test Step TestCase1: TestCase1: 30 TestCase1: 50 TestCase1: 70 TestCase1: 100 TestCase1: 1000 TestCase1: Hình Sơ đồ kết kiểm thử tải TestCase1 Từ kết kiểm thử tải ta thấy rằng, số lƣợng ngƣời sử dụng 100 thực 3s web services mà tơi xây dựng có số lỗi nhƣ đáp ứng đƣợc yêu cầu chất lƣợng web service 56 KẾT LUẬN Kiến trúc hƣớng dịch vụ nói chung dịch vụ Web nói riêng mơ hình phát triển ứng dụng Web tiên tiến, cho phép xây dựng hệ thống hoàn chỉnh từ nhiều thành phần dịch vụ khác Đã có nhiều hệ thống eLearning, nhiều hệ thống sát hạch trắc nghiệm máy tính ứng dụng web Cùng với đó, tƣơng tự nhƣ chuẩn SCORM hệ thống eLearning quản trị học tập, nội dung học tập (LMS/LCMS), chuẩn IMS QTI nhằm tạo điều kiện thuận lợi để chia sẻ nguồn tài nguyên câu hỏi thi trắc nghiệm hệ thống sát hạch máy tính Qua trình nghiên cứu luận văn tìm hiểu đƣợc nội dung kiến trúc Web Service, chuẩn IMS QTI, mơ hình chất lƣợng dịch vụ WSQM tổ chức OASIS Ngồi ra, luận văn tìm hiểu cơng cụ soapUI để đánh giá chất lƣợng web services Từ đó, luâṇ văn đạt đƣợc kết sau:  Xây dựng đƣợc số dịch vụ web sử dụng hệ thống sát hạch trắc nghiệm máy tính theo chuẩn IMS QTI  Xây dựng đƣợc ứng dụng minh họa cho việc sử dụng dịch vụ web tạo ứng dụng đƣợc sử dụng thực tế với mong muốn nhanh chóng tạo câu hỏi trắc nghiệm theo chuẩn IMS QTI  Cung cấp hiểu biết mơ hình chất lƣợng dịch vụ WSQM tổ chức OASIS, mô hình chất lƣợng dịch vụ web đƣợc sử dụng phổ biến giới tài liệu hữu ích cho muốn xây dựng ứng dụng web services có chất lƣợng dịch vụ cao  Hƣớng dẫn sử dụng công cụ soapUI để thực đo số thông số chất lƣợng Web Service qua việc sử dụng soapUI khẳng định đƣợc mức độ chất lƣợng số dịch vụ web hệ thống sát hạch trắc nghiệm máy tính theo chuẩn IMS QTI mà xây dựng Kế hoạch tƣơng lai luận văn tiếp tục hoàn thiện hệ thống sát hạch trắc nghiệm theo kiến trúc web service mà cụ thể xây dựng thêm số web service cung cấp tiện ích liên quan đến chuẩn IMS QTI để cá nhân tổ chức khác sử dụng Web service để xây dựng ứng dụng liên quan đến chuẩn IMS QTI họ, nghiên cứu công cụ mã nguồn mở xây dựng quy trình kiểm tra chất lƣợng Web Service 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Đào Thị Hƣng (2013), “Phần mềm soạn thảo tổ chức ngân hàng câu hỏi trắc nghiệm theo chuẩn Qti” Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ, Đại học CNTT truyền thông, TP Thái Nguyên [2] Dƣơng Trƣơng Quốc Khánh (2011), “Ứng dụng Web Service phát triển phần mềm quản lý Đại học Duy Tân”, Kỷ yếu hội nghị khoa học trƣờng Đại Học Duy Tân, Đà Nẵng, 5-6/11/2011 [3] Nguyễn Đình Hố, Nguyễn Việt Phƣơng (2008), “Phát triển tính thao tác hình ảnh cho cơng cụ soạn thảo câu hỏi trắc nghiệm trực tuyến theo chuẩn QTI”, Một số vấn đề chọn lọc Công nghệ thông tin truyền thông, Huế, 12-13/06/2008 [4] Nguyễn Đức Trung (2009), “Xây dựng Service Proxy để kiểm chứng ràng buộc thời gian Web Service Composition” Khóa luận tốt nghiệp, Đại Học Cơng nghệ-Đại Học Quốc Gia, Tp Hà Nội [5] Phan Đức Dũng (2008), “Hệ thống biên soạn, tổ chức quản lí thi trắc nghiệm theo chuẩn IMS” Đồ án tốt nghiệp, trƣờng Đại học Bách Khoa, TP Hà Nội Tiếng Anh [6] Anbazhagan Mani, Arun Nagarajan (January -2002), “Understanding quality of service for Web Service” [7] Doug Tidwell, James Snell and Paval Kulchelko (December 2001), [8] Eunju Kim (NCA) and Youngkon Lee (KOREA Polytechnic University) (2005).“Quality Model for Web Services” Organization for the Advancement of Structured Information Standards (OASIS) [9] Gerhard Wiehler (February- 2004), “ Web Service and Service Oriented [10] Jamers P.Lawler (January- 2008), “H.Howell-Baber, Service Oriented Architecture SOA strategy, Methodology and Technology” [11] L Zeng, B Benatallah, A H Ngu, M Dumas, J Kalagnanam, and H Chang (May2004), “QoS-aware Middleware for Web Services Composition”, IEEE Transactions on Software Engineering 58 [12] M P Papazoglou, P Traverso, S Dustdar, and F Leymann, "Service- oriented computing: state of the art and research challenges", Computer, Vol.40, No.11, 2007, pp.38–45 [13] S Ran (2003), “A Model for Web Services Discovery with QoS” ... tài: ? ?Kiến trúc dịch vụ web – Mơ hình chất lƣợng áp dụng cho hệ thống sát hạch trắc nghiệm theo chuẩn QTI? ?? với mục tiêu nghiên cứu đánh giá hiệu hệ thống sát hạch trắc nghiệm máy tính dựa kiến trúc. .. MỘT SỐ DỊCH VỤ WEB TRONG HỆ THỐNG SÁT HẠCH TRẮC NGHIỆM THEO CHUẨN QTI VÀ ĐO ĐẠC THÔNG SỐ CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ WEB Trên sở nghiên cứu kiến trúc dịch vụ web nhận thấy hiệu hệ thống theo kiến trúc hƣớng... dụng cho hệ thống khác tuân theo chuẩn IMS QTI Hàm dịch vụ Web: Hàm PackingQti Hình Giao diện web service tạo 4.2 Xây dựng hệ thống sát hạch trắc nghiệm theo kiến trúc hƣớng dịch vụ Xây dựng hệ thống