Ứng dụng kiến trúc hướng dịch vụ trong điện toán đám mây

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LÊ THANH HẢI LÊ THANH HẢI ỨNG DỤNG KIẾN TRÚC HƯỚNG DỊCH VỤ TRONG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT … TRUYỀN THƠNG VÀ MẠNG MÁY TÍNH TRUYỀN THƠNG VÀ MẠNG MÁY TÍNH 2015B HÀ NỘI _ NĂM 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LÊ THANH HẢI ỨNG DỤNG KIẾN TRÚC HƯỚNG DỊCH VỤ TRONG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY CHUYÊN NGÀNH: TRUYỀN THƠNG VÀ MẠNG MÁY TÍNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT … TRUYỀN THÔNG VÀ MẠNG MÁY TÍNH NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRẦN HOÀNG HẢI HÀ NỘI – NĂM 2018 LỜI CAM ĐOAN Những kiến thức trình bày luận văn tơi tìm hiểu, nghiên cứu trình bày theo kiến thức tổng hợp cá nhân Kết nghiên cứu luận văn chưa công bố cơng trình khác Trong q trình làm luận văn, tơi có tham khảo tài liệu có liên quan ghi rõ nguồn tài liệu tham khảo Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu tơi khơng chép Tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm, sai, tơi xin chịu hình thức kỷ luật theo quy định Học viên Lê Thanh Hải LỜI CẢM ƠN Trước tiên, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới TS Trần Hoàng Hải thầy cô Viện CNTT-TT, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội TS nhiệt tình hướng dẫn, đào tạo tạo điều kiện thuận lợi cho nghiên cứu khoa học, đồng thời giúp tơi hồn thành luận văn cách tốt Cuối xin gửi lời cám ơn đến gia đình, bạn bè, người ln bên tơi, động viên khuyến khích tơi q trình thực đề tài nghiên cứu Học viên Lê Thanh Hải MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH MỞ ĐẦU 10 PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ KIẾN TRÚC HƯỚNG DỊCH VỤ 12 1.1 Tìm hiểu kiến trúc hướng dịch vụ 12 1.2 Bốn nguyên tắc xây dựng hệ thống kiến trúc hướng dịch vụ 13 1.3 Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng (XML) kiến trúc hướng dịch vụ 14 1.4 Tính chất hệ thống kiến trúc hướng dịch vụ 18 1.5 Ích lợi sử dụng kiến trúc hướng dịch vụ 21 PHẦN II: ỨNG DỤNG KIẾN TRÚC HƯỚNG DỊCH VỤ TRONG CLOUD COMPUTING 23 2.1 Mối quan hệ kiến trúc hướng dịch vụ điện toán đám mây 23 2.1.1 Điện toán đám mây gì? 23 2.1.2 Mối quan hệ điện toán đám mây kiến trúc hướng dịch vụ 23 2.2 Lớp kiến trúc kiến trúc hướng dịch vụ điện toán đám mây 25 PHẦN III: GIỚI THIỆU VỀ ORACLE SOA SUITE VÀ ỨNG DỤNG TRONG TRIỂN KHAI 33 3.1 Giới thiệu Oracle SOA Suite 33 3.1.1 ServiceBus 36 3.1.2 BpelEngine 39 3.1.3 BPEL Designer 42 3.2 Thiết kế kiến trúc hướng dịch vụ đơn giản 47 3.2.1 Thiết lập môi trường Oracle SOA Suite 47 3.2.2 Thiết kế ứng dụng 48 PHẦN IV: HƯỚNG PHÁT TRIỂN CHO ĐỀ TÀI 63 PHẦN V: KẾT LUẬN 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Giải nghĩa API Application Programming Interface BPEL Business Process Execution Language CICS Customer Information Control System CNTT Công Nghệ Thông Tin CORBA Common Object Request Broker Architecture CRM Customer-relationship Management CSDL Cơ Sở Dữ Liệu DCOM Distributed Component Object Model EDI Electronic Data Interchange EIS Enterprise Information Systems EJB Enterprise Java Beans FTP File Transfer Protocol HTTP The Hypertext Transfer Protocol IMS IP Multimedia Subsystem IT Information Technology JCA Java Connector Architecture JDBC Java Database Connectivity JMS Java Message Service JSF Java Server Faces MSMQ Microsoft Message Queuing ROI Return on Investment SCA Service Component Architecture SDO Service Data Objects SLA Service-level Agreement SMTP Simple Mail Transfer Protocol SOA Service-Oriented Architecture SOAP Simple Object Access Protocol SOCCA Service-Oriented Cloud Computing Architecture SQL Structured Query Language UDDI Universal Description, Discovery and Integration WSBPEL Web Services Business Process Execution Language WSDL Web Services Description Language XML Extensible Markup Language XSLT XSL Transformations DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình ảnh Trang Hình 1.1 Sơ đồ cộng tác kiến trúc hướng dịch vụ 12 Hình 1.2 Ngơn ngữ đánh dấu mở rộng tích hợp hệ thống 15 Hình 1.3 Tính chất kết dính kiến trúc hướng dịch vụ 18 Hình 1.4 Tính chất sử dụng lại dịch vụ kiến trúc hướng dịch vụ 19 Hình 1.5 Khả cộng tác kiến trúc hướng dịch vụ 20 Hình 2.1 Điện tốn đám mây kết hợp kiến trúc hướng dịch vụ 24 Hình 2.2 Kiến trúc kiến trúc hướng dịch vụ điện toán đám mây 25 Hình 2.3 Kiến trúc phân tầng hệ thống kiến trúc hướng dịch vụ 28 Hình 3.1 Mơ hình Oracle SOA Suite 33 Hình 3.2 Đa kênh Oracle SOA Suite 34 Hình 3.3 Tiêu chuẩn Oracle SOA Suite 34 Hình 3.4 Oracle ServiceBus 37 Hình 3.5 BPEL Process 39 Hình 3.6 Mơ hình tổng qt BPEL Engine 40 Hình 3.7 Giao diện hình 42 Hình 3.8 Application Navigator 42 Hình 3.9 Application View 43 Hình 3.10 Log Window 44 Hình 3.11 Thành phần Palette 44 Hình 3.12 Giao diện WebLogic Server 45 Hình 3.13 Middleware Control Manager 46 Hình 3.14 ServiceBus Control 46 Hình 3.15 Cài đặt Oracle Fusion Middleware 48 Hình 3.16 Các dịch vụ demo 50 Hình 3.17 Biến yêu cầu vào xác thực tốn 51 Hình 3.18 Thiết lập điều kiện tốn 52 Hình 3.19 Mã nguồn tự sinh BPEL 53 Hình 3.20 BPEL ServiceBus xác thực tốn 54 Hình 3.21 Thơng tin u cầu lược đồ 54 Hình 3.22 Biến yêu cầu vào xử lý đơn hàng 56 Hình 3.23 Mối quan hệ điều kiện tiếp nhận đơn hàng 56 Hình 3.24 Thiết lập điều kiện xử lý đơn hàng 57 Hình 3.25 Kiểm tra điều kiện đơn hàng 58 Hình 3.26 BPEL ServiceBus xử lý đơn hàng 59 Hình 3.27 Chi tiết ServiceBus xử lý đơn hàng 59 Hình 3.28 Lựa chọn dịch vụ phù hợp cho kênh tạo 60 Hình 3.29 BPEL thêm kênh tạo yêu cầu ProcessPS_File 60 Hình 3.30 Cấu hình proxy cho dịch vụ 61 Hình 3.31 Nhà quản trị kiểm tra lại trạng thái dịch vụ 61 MỞ ĐẦU Lý lựa chọn đề tài: Với phát triển internet với xu hội nhập chung toàn giới, tổ chức, sở doanh nghiệp cần bắt tay, phối hợp hoạt động chia sẻ tài nguyên với để nâng cao hiệu hoạt động Lúc sản phẩm có độ phức tạp lớn hơn, từ kéo theo vấn đề liên quan chi phí sản xuất, chi phí quản lý bảo trì Đồng thời, xuất nhiều công nghệ tạo nên môi trường không đồng chia sẻ, tương tác, giao tiếp thiết bị khác Để giải vấn đề này, doanh nghiệp cần phải thay đổi theo chuẩn thống chung Có nhiều giải pháp đưa ra, kiến trúc hướng dịch vụ giải pháp đem lại nhiều kết khả quan giúp giải thách thức nêu Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu: Tìm hiểu vấn đề liên quan dến xây dựng kiến trúc hướng dịch vụ, tính chất với lợi ích đạt hệ thống theo mơ hình kiến trúc hướng dịch vụ điện toán đám mây Xây dựng ứng dụng Oracle SOA Suite nhằm hỗ trợ việc thiết kế, xây dựng triển khai hệ thống kiến trúc hướng dịch vụ dễ dàng Cung cấp môi trường quản lý linh hoạt thông qua dịch vụ web xây dựng sẵn mà không cần nhiều mã lệnh Phương pháp nghiên cứu: Tiếp cận báo nghiên cứu điện toán đám mây kiến trúc hướng dịch vụ So sánh ưu nhược điểm ứng dụng kiến trúc hướng dịch vụ Tìm hiểu cơng ty triển khai dịch vụ đám mây lớn sử dụng mơ hình kiến trúc hướng dịch vụ Microsoft Azure, Amazon EC2, Oracle SOA Suite, … để đánh giá tính ứng dụng thực tế kiến trúc hướng dịch vụ điện tốn đám mây 10 Thơng tin tốn đầu (Hình 3.18): Trạng thái tốn (được chấp nhận hay từ chối) theo điều kiện sau Hình 3.18 Thiết lập điều kiện tốn Sau kiểm tra đủ thơng tin đầu vào, kiểm tra điều kiện đầu đó, trạng thái tốn đầu chấp nhận thông tin ngày hết hạn trùng khớp số tiền toán bé giới hạn giao dịch ngày Điều kiện thiết lập lược đồ XSLT Việc thiết kế dịch vụ cách kéo thả cửa sổ ứng dụng BPEL, đồng thời thiết lập điều kiện mối quan hệ dịch vụ giúp Oracle SOA Suite tự động sinh mã nguồn phù hợp với thiết lập người phát triển (Hình 3.19) Từ giúp người phát triển phần mềm tạo dịch vụ nhanh theo quy chuẩn, sau phần mềm hệ thống dễ dàng mở rộng mà khơng phải code lại nhiều lần 52 Hình 3.19 Mã nguồn tự sinh BPEL Đăng ký thông tin xác thực toán ServiceBus ServiceBus giúp mở rộng dịch vụ để xử lý khối lượng yêu cầu cao cung cấp khả phục hồi cho dịch vụ cần ghỡ xuống để thực việc bảo trì thường xuyên Thiết lập Proxy (Hình 3.20) nhằm giúp người tiêu dùng tránh tiếp xúc với thành phần bên giúp việc thực yêu cầu nhanh linh hoạt việc quản lý thay đổi Hình 3.20 BPEL ServiceBus xác thực toán 53 Chi tiết pipeline (Hình 3.21) chứa hành động mơ tả ServiceBus, báo cáo chuyên biệt, trao đổi liệu xác thực liệu trước khởi tạo dịch vụ backend Hình 3.21 Thơng tin u cầu lược đồ Xử lý đơn hàng Yêu cầu đặt ra: • Sẽ có nhiều loại thiết bị khác truy cập theo nhiều loại giao thức định dạng liệu khác nhau, bao gồm cá thiết bị di động 54 • Các thiết bị di động truy cập ứng dụng phải hỗ trợ phương thức kết nối thơng qua RESTful API • Hệ thống phải xử lý đơn hàng yêu cầu sử dụng files XML CSV cấu trúc file phải xử lý hoàn thành sở hạ tầng cung cấp • Hỗ trợ việc giao tiếp với đối tác thương mại khác cung cấp hỗ trợ EDI Xây dựng thành phần xử lý đơn hàng Sử dụng hệ thống kiến trúc hướng dịch vụ để tiếp nhận đơn hàng mới, kiểm tra đồng thời chuyển tiếp đến hệ thống xử lý đơn hàng (Hình 3.22) Việc cập nhật trạng thái đơn hàng chuyển đổi thành quy trình BPEL để dễ dàng tái sử dụng lại Dịch vụ xử lý đơn hàng gồm tiến trình: tiến trình tiếp nhận đơn hàng sau xác thực tốn tiến trình xử lý đơn hàng Thiết lập biến đầu vào nhận đơn hàng yêu cầu (Hình 3.23): gồm trường thơng tin trạng thái đơn hàng, thông tin khách hàng, ngày nhận, loại đơn hàng … 55 Hình 3.22 Biến yêu cầu vào xử lý đơn hàng Hình 3.23 Mối quan hệ điều kiện tiếp nhận đơn hàng 56 Cài đặt điều kiện cho tiến trình xử lý đơn hàng (Hình 3.24) Hình 3.24 Thiết lập điều kiện xử lý đơn hàng Kiểm tra điều kiện đơn hàng (Hình 3.25), đơn hàng thỏa mãn điều kiện chuyển tiếp trạng thái đơn hàng 57 Hình 3.25 Kiểm tra điều kiện đơn hàng Đăng ký tiến trình xử lý đơn hàng lên ServiceBus • Sau thiết kế xong tiến trình xử lý đơn hàng, ta cần phải đăng ký với ServiceBus để phục vụ có người sử dụng bên ngồi hệ thống • ServiceBus cho phép tiến trình xử lý đơn hàng diện nhiều giao thức định dạng liệu khác mà không làm thay đổi kiến trúc lõi thành phần bên • ServiceBus giúp xác thực liệu đơn hàng báo cáo để kiểm tốn 58 Hình 3.26 BPEL ServiceBus xử lý đơn hàng Yêu cầu thực hiện: tạo HTTP/SOAP Proxy pipeline cho tiến trình xử lý đơn hàng Hình 3.27 Chi tiết ServiceBus xử lý đơn hàng 59 Thêm kênh tạo yêu cầu Yêu cầu đặt ra: • Mở rộng thêm giao diện hệ thống cũ để đặt hàng mà khơng ảnh hưởng đến ứng dụng Backend • ServiceBus cung cấp giao thức trao đổi liệu giúp giảm thiểu gián đoạn mức thấp tiến trình xử lý đơn hàng • Ví dụ thêm Proxy để xử lý yêu cầu đến với file định dạng dạng XML Lựa chọn loại dịch vụ: Hình 3.28 Lựa chọn dịch vụ phù hợp cho kênh tạo Kết nối dịch vụ tạo Proxy gọi đến ProcessPP: Hình 3.29 BPEL thêm kênh tạo yêu cầu ProcessPS_File 60 Cấu hình Proxy thêm giao diện cho File Adapter Hình 3.30 Cấu hình proxy cho dịch vụ Kiểm tra lại trang quản trị doanh nghiệp dịch vụ cập nhật hay chưa: Hình 3.31 Nhà quản trị kiểm tra lại trạng thái dịch vụ Kết luận: Với hỗ trợ Oracle SOA Suite, việc thiết kế dịch vụ kiểm tra thông tin thẻ khách hàng thiết lập đơn hàng dễ dàng nhanh chóng Với đầu vào, đầu 61 dịch vụ web với giao thức HTTP/SOAP, thông tin dễ dàng chuyển tảng khác gồm tảng web di động Đồng thời, việc dễ dàng kiểm tra lỗi giúp người phát triển ứng dụng dễ dàng theo dõi phát triển dịch vụ theo yêu cầu đặt Kiến trúc hướng dịch vụ đưa nhằm loại bỏ trùng lặp dư thừa qua việc tái sử dụng tích hợp hệ thống cũ mà không làm ảnh hưởng hay cản trở hệ thống Những dịch vụ giao tiếp với dịch vụ cũ thông qua cổng giao tiếp, đồng thời có tính kế thừa sản phẩm tồn tại, tương tác chúng không cần quan tâm đến việc chúng phát triển tảng cơng nghệ Điều khiến hệ thống mở rộng tích hợp cách dễ dàng 62 CHƯƠNG IV: HƯỚNG PHÁT TRIỂN CHO ĐỀ TÀI Về phần lý thuyết, nghiên cứu sâu vấn đề bảo mật kiến trúc hướng dịch vụ, cụ thể hóa hệ thống xây dựng cơng nghệ cũ DCOM, CORBA, J2EE Đồng thời nghiên cứu việc kết hợp kiến trúc hướng dịch vụ với mơ hình khác để đảm bảo hệ thống triển khai cách tốt Về mặt ứng dụng, nghiên cứu xây dựng thêm thành phần hỗ trợ bảo mật cho môi trường tương tác dịch vụ Đồng thời tìm hiểu thêm nhà cung cấp giải pháp phần mềm khác Oracle Amazon, Microsoft, để so sánh đánh giá ưu nhược điểm mơ hình dịch vụ cung cấp Đây thực điều cần thiết cho doanh nghiệp vừa nhỏ mà ngân sách hạn chế cung cấp dịch vụ tốt phù hợp cho nhu cầu sử dụng doanh nghiệp 63 CHƯƠNG V: KẾT LUẬN Qua trình tìm hiểu nghiên cứu đề tài, em năm sở lý thuyết kiến trúc hướng dịch vụ bao gồm khái niệm, tính chất, nguyên tắc thiết kế yêu cầu xây dựng hệ thống điện toán đám mây theo kiến trúc hướng dịch vụ Rõ ràng kiến trúc hướng dịch vụ điển toán đám mây thực giải pháp tốt để giải vấn đề khó khăn mà giải pháp trước chưa xử lý được, trở thành tảng mang tính chiến lược tổ chức, doanh nghiệp sau Với kết cấu mở, linh hoạt, dễ dàng mở rộng, tính chất quán, liên kết cao, kiến trúc hướng dịch vụ điện toán đám mây thật giải pháp hữu hiệu nhằm phòng tránh rủi ro thay đổi xẩy bât ngờ nhanh doanh nghiệp, tổ chức Nhất doanh nghiệp lĩnh vực công nghệ thông tin, việc thay đổi yếu tố bắt buộc nhằm tăng khả cạnh tranh thích ứng, hệ thống theo kiến trúc hướng dịch vụ dễ dàng đáp ứng nhanh chóng yêu cầu thay đổi với mức chi phí thấp nhiều so với nhiều giải pháp khác trước Kiến trúc hướng dịch vụ làm điều khả tái sử dụng lại tài nguyên sẵn có, khả mở rộng liên kết tốt với hệ thống để tạo nên môi trường đồng Việc triển khai hệ thống kiến trúc hướng dịch vụ nhiều công ty dịch vụ lớn cung cấp Oracle, Amazon, Microsoft, Trong em có nghiên cứu công cụ Oracle SOA Suite với hỗ trợ BpelDesigner cung cấp môi trường tiện dụng hiệu việc thiết kế xây dựng tiến trình nghiệp vụ thơng qua thao tác kéo thả Với kết tìm hiểu được, em tin kiến trúc hướng dịch vụ thực giải pháp tốt cho doanh nghiệp, doanh nghiệp lĩnh vực công nghệ thông tin giúp việc triển khai nhanh, hiệu quả, tiết kiệm chi phí dễ dàng mở rộng thay đổi theo phát triển doanh nghiệp tương lai 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Mark Endrel et al (2004) Pattern: Service-Oriented Architecture and Web Services, Redbooks [2] Matjaz B Juric et al (2006), Oracle BPEL Process Manager Business Process Execution Language for Web Services 2nd Edition, PACKT [3] Geoffrey Raines (2009), Cloud Computing and SOA, MITRE.org [4] Goh Chun Lin et al (2012), Service Oriented Architecture A Fresh Graduate’s Guide to Software Development Tools and Technologies [5] Thomas Erl (2004), Building the Service Oriented enterprise Service-Oriented Architecture A Field Guide to Integrating XML and Web Services, 476-500 [6] V.E.Unnamalai, J.R.Thresphine (2014) International Journal of Computer Science and Information Technologies Service-Oriented Architecture for Cloud Computing, Vol 5, 251-252 [7] Wei-Tek Tsai et al (2010) Seventh International Conference on Information Technology Service-Oriented Cloud Computing Architecture, 686-689 [8] Business Process Orchestration for SOA [online] Available at: https://hub.packtpub.com/business-process-orchestration-soa/ [Accessed October 2018] [9] Enterprise Benefits on Service Oriented Architecture [online] Available at: https://www.javacodegeeks.com/2013/03/enterprise-benefits-on-serviceoriented-architecture-soa.html [Accessed October 2018] [10] IBM Knowledge Center [online] Available at: https://www.ibm.com/support/knowledgecenter/en/SSAW57_9.0.0/com.ibm.we bsphere.nd.multiplatform.doc/ae/cwbs_soawbs.html [Accessed October 2018] [11] Oracle® Fusion Middleware (2017) Oracle Fusion Middleware, Developing SOA Applications with Oracle SOA Suite 12c [online] Available at: https://docs.oracle.com/middleware/12211/soasuite/develop/SOASE.pdf [Accessed October 2018] [12] Oracle® Fusion Middleware (2014) Oracle SOA Suite 12c – A Detailed Look [online] Available at: http://www.oracle.com/us/products/middleware/soa/inside-look-soa-suite-wp2217219.pdf [Accessed October 2018] 65 [13] Oracle Getting Started with Oracle SOA Suite [online] Available at: https://docs.oracle.com/cd/E28280_01/doc.1111/e10223/index.htm [Accessed October 2018] [14] Oracle Learning Library [online] Available at: https://www.youtube.com/watch?v=50i0b8ry-z8 [Accessed October 2018] [15] Oracle SOA Suite 12c New Release [online] Available at: http://drsalbertspijkers.blogspot.com/2014/07/oracle-soa-suite-12c.html [Accessed October 2018] [16] SOA Cloud Computing Tutorialspoint [online] Available at: https://www.tutorialspoint.com/soa/soa_cloud_computing.htm [Accessed October 2018] [17] What is Middleware? Service Oriented Architecture [online] Available at: https://www.youtube.com/watch?v=7s_S5Hkm7z0 [Accessed October 2018] [18] Đinh Quang Hưng (2012) Xây dựng cổng thông tin mã nguồn mở dựa kiến trúc SOA, Luận văn thạc sĩ khoa học, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội [19] Phùng Thị Thao (2008) Nghiên cứu kiến trúc hướng dịch vụ giải pháp Oracle, Luận văn nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội [20] Nguyễn Đức Ngọc (2010) Ứng dụng kiến trúc hướng dịch vụ toán toán tập trung, Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Quốc Gia Hà Nội 66 ... hình điện toán đám mây ứng dụng kiến trúc hướng dịch vụ Chương sau giới thiệu dịch vụ điện tốn đám mây cụ thể áp dụng mơ hình kiến trúc hướng dịch vụ 2.1.1 Điện toán đám mây gì? Điện tốn đám mây. .. kiến trúc hướng dịch vụ điện toán đám mây 23 2.1.1 Điện toán đám mây gì? 23 2.1.2 Mối quan hệ điện toán đám mây kiến trúc hướng dịch vụ 23 2.2 Lớp kiến trúc kiến trúc hướng. .. nghiệp vụ từ dịch vụ sẵn có trước Vậy áp dụng kiến trúc hướng dịch vụ vào giải pháp điện toán đám mây nào? Phần sâu mơ hình kiến trúc hướng dịch vụ điện toán đám mây 22 CHƯƠNG II: ỨNG DỤNG KIẾN TRÚC