2.2.1 Một Instance duy nhất của ứng dụng và nhiều database:
Với cách tiếp cận này, chỉ có 1 instance của ứng dụng được khởi chạy xuyên suốt thời gian và tùy theo thiết lập mỗi tenant, ứng dụng sẽ nhận biết được cần truy xuất dữ liệu tương ứng với Tenant nào dựa trên các tham số của các Tenant được lưu trữ trong Catalog (một CSDL chung lưu trữ các tham số cho các tenant)
Hình 2.1 Mô hình hướng tiếp cận 1 instance nhiều Database Ưu điểm của cách tiếp cận này là:
30
- Dữ liệu của các tenant độc lập với nhau nên bảo mật, an toàn hơn - Dễ bảo trì, nâng cấp đồng loạt các Tenant
Nhược điểm:
- Vì chỉ có một thể hiện duy nhất được chạy, nên sẽ đặt nặng vấn đề làm sao để hệ thống có thể tương thích với mọi Tenant, phải giải quyết được trường hợp các Tenant có cấu trúc CSDL khác nhau hay có các chức năng, yêu cầu nghiệp vụ riêng biệt thì ứng dụng cũng phải đáp ứng được. Do đó, quá trình phát triển ứng dụng sẽ phức tạp hơn rất nhiều.
- Khi instance của hệ thống gặp trục trặc có thể dẫn đến nguy cơ tất cả các Tenant đồng loạt sẽ không sử dụng được ứng dụng.
- Đòi hỏi phần cứng cao
2.2.2 Hướng xây dựng cùng chung các table nhưng khác Schema:
Với hướng tiếp cận này, ứng dụng sẽ chỉ chạy 1 instance duy nhất và các tenant tương tác với instance này. Ứng dụng cũng truy xuất dữ liệu với 1 database duy nhất, tuy nhiên mỗi database sẽ có 1 schema riêng được đặt theo quy tắc mà nhà phát triển quy định (ví dụ: tenant1_product, tenant2_product…)
Hình 2.2 Hướng tiếp cận 1 Instance, 1 Database, nhiều Schema [6] Ưu điểm của hướng tiếp cận này:
31
- Dễ dàng xây dựng với quy mô nhỏ, cấu trúc cơ sở dữ liệu (số lượng bảng, các mối quan hệ) đơn giản
- Dễ xây dựng
- Chi phí vận hành và đòi hỏi cấu hình phần cứng thấp hơn
- Mỗi tenant có thể thay đổi cấu trúc bảng mà không ảnh hưởng đến các tenant khác
Nhược điểm:
- Khó backup-restore nếu như mỗi tenant có sự cố
- Mức độ bảo mật của dữ liệu từng tenant ở mức trung bình. - Khó mở rộng về sau
2.2.3 Hướng tiếp cận 1 Instance, 1 database chung cho tất cả Tenant:
Với hướng tiếp cận này, chúng ta chỉ xây dựng 1 ứng dụng và truy xuất duy nhất với 1 Cơ sở dữ liệu chung cho toàn bộ các Tenant. Dữ liệu của các Tenant sẽ được phân biệt thông quan quyền truy cập và các ràng buộc quan hệ giữa các bảng trong CSDL
Hình 2.3 Mô hình hướng tiếp cận 1 instance, 1 database chung [6] Ưu điểm của hướng này:
- Giảm thiểu gánh nặng về phần cứng - Có thể phục vụ nhiều tenant
32
Nhược điểm:
- Bảo mật dữ liệu kém, nếu để lộ thông tin thì tenant này có thể lấy thông tin của tenant khác
- Khi cập nhật, thay đổi cấu trúc CSDL, nghiệp vụ thì tất cả mọi tenant đều thay đổi, do đó sẽ dẫn đến việc dư thừa đối với 1 số tenant không có nhu cầu sử dụng hoặc có thể thay đổi nghiệp vụ, gây sai lệch.
- Khó thay đổi bảo trì, mở rộng về sau, chỉ thích hợp với số lượng tenant nhỏ - Đòi hỏi phải đầu tư xây dựng ứng dụng và cơ sở dữ liệu phải thật tốt mới có
thể phù hợp với tất cả do đó chi phí phát triển cao, độ phức tạp cũng cao. - Khó backup, restore dữ liệu cho riêng từng Tenant
2.2.4 Hướng tiếp cận phân mảnh dữ liệu (Sharding data):
Với hướng tiếp cận này Cơ sở dữ liệu được phân tách ra thành từng mảnh (hay còn gọi là một shard) nhỏ, các mảnh này có thể phân bố trên nhiều Server. Dữ liệu sẽ được lưu vào mảnh thích hợp đã phân chia theo quy ước từ trước.
Với cách này, số lượng dòng trên một bảng sẽ ít, chỉ số index sẽ nhỏ, do đó tối ưu tốc độ truy xuất lấy dữ liệu, cải thiện hiệu suất hệ thống khi có nhiều Tenant cùng tương tác với ứng dụng.
33
Hướng tiếp cận này có ưu điểm:
- Tốc độ truy xuất dữ liệu lớn, hiệu năng của cả hệ thống được nâng cao đáng kể
- Giảm chi phí
Các nhược điểm:
- Khi một shard gặp sự cố có thể kéo theo cả hệ thống ngừng hoạt động
- Việc quản lý rất phức tạp và tốn kém do phải quản lý các Shard trên nhiều Server.
- Việc backup, restore cũng trở nên khó khăn hơn
- Việc truy vấn dữ liệu sẽ trở nên phức tạp hơn do để lấy được dữ liệu phải kiểm tra nhiều điều kện, nhiều ràng buộc và liên kết nhiều hơn.
Với bài toán quản lý mà đề tài đưa ra ta có thể thấy mức độ phát sinh dữ liệu không lớn, ứng dụng triển khai trong phạm vi nội bộ, kết hợp với việc nghiên cứu, phân tích cách xây dựng, các ưu và nhược điểm các phương pháp xây dựng một hệ thống Multitenancy trên. Nhóm quyết định sử dụng phương pháp 1 Instance, 1 database chung cho tất cả Tenant bởi tính dễ triển khai và dễ dàng cập nhật hệ thống của nó.
34
CHƯƠNG 3: INTERNET OF THINGS
Tóm tắt chương: Nội dung chương này trình bày tổng quan về khái niệm, xu hướng cũng như ứng dụng của Internet of Things nói chung (Xem thêm 3.1) và Internet of Things trong lĩnh vực giao thông vận tải nói riêng (Xem thêm 3.2). Từ đó đề xuất sử dụng hộp đen để hỗ trợ việc giám sát phương tiện trong hệ thống quản lý phương tiện vận tải (Xem thêm 3.3).
3.1Tổng quan về Internet of things 3.1.1 Định nghĩa Internet of things 3.1.1 Định nghĩa Internet of things
Thuật ngữ “Internet of things” hay “IoT” không còn xa lại gì trong thế giới công nghệ. IoT đang ngày càng tác động mạnh mẽ tới cuộc sống, công việc và xã hội loài người. Thực tế, Internet of things đã xuất hiện từ cách đây nhiều thập kỷ trước. Tuy nhiên, mãi đến năm 1999 cụm từ IoT mới được đưa ra bởi Kevin Ashton, ông là một nhà khoa học đã sáng lập ra Trung tâm Auto-ID ở đại học MIT, nơi thiết lập các quy chuẩn toàn cầu cho RFID (một phương thức giao tiếp không dây dùng sóng radio) cũng như một số loại cảm biến khác.
Mạng lưới vạn vật kết nối Internet hoặc là Mạng lưới thiết bị kết nối Internet viết tắt là IoT (tiếng Anh: Internet of Things) là một kịch bản của thế giới, khi mà mỗi đồ vật, con người được cung cấp một định danh của riêng mình, và tất cả có khả năng truyền tải, trao đổi thông tin, dữ liệu qua một mạng duy nhất mà không cần đến sự tương tác trực tiếp giữa người với người, hay người với máy tính. IoT đã phát triển từ sự hội tụ của công nghệ không dây, công nghệ vi cơ điện tử và Internet. Nói đơn giản là một tập hợp các thiết bị có khả năng kết nối với nhau, với Internet và với thế giới bên ngoài để thực hiện một công việc nào đó (Microsoft, Wikipedia, n.d., p. [30]).
Hay hiểu một cách đơn giản IoT là tất cả các thiết bị có thể kết nối với nhau. Việc kết nối thì có thể thực hiện qua Wi-Fi, mạng viễn thông băng rộng (3G, 4G), Bluetooth, ZigBee, hồng ngoại… Các thiết bị có thể là điện thoại thông minh, máy pha cafe, máy giặt, tai nghe, bóng đèn, và nhiều thiết bị khác.
35
- Tính kết nối liên thông(interconnectivity): với IoT, bất cứ điều gì cũng có thể kết nối với nhau thông qua mạng lưới thông tin và cơ sở hạ tầng liên lạc tổng thể. - Những dịch vụ liên quan đến “Things”: hệ thống IoT có khả năng cung cấp các dịch vụ liên quan đến “Things”, chẳng hạn như bảo vệ sự riêng tư và nhất quán giữa Physical Thing và Virtual Thing. Để cung cấp được dịch vụ này, cả công nghệ phần cứng và công nghệ thông tin (phần mềm) sẽ phải thay đổi.
- Tính không đồng nhất: Các thiết bị trong IoT là không đồng nhất vì nó có phần cứng khác nhau, và network khác nhau. Các thiết bị giữa các network có thể tương tác với nhau nhờ vào sự liên kết của các network.
- Thay đổi linh hoạt: Status của các thiết bị tự động thay đổi, ví dụ, ngủ và thức dậy, kết nối hoặc bị ngắt, vị trí thiết bị đã thay đổi, và tốc độ đã thay đổi… Hơn nữa, số lượng thiết bị có thể tự động thay đổi.
- Quy mô lớn: Sẽ có một số lượng rất lớn các thiết bị được quản lý và giao tiếp với nhau. Số lượng này lớn hơn nhiều so với số lượng máy tính kết nối Internet hiện nay. Số lượng các thông tin được truyền bởi thiết bị sẽ lớn hơn nhiều so với được truyền bởi con người.
3.1.2 Xu hướng của Internet of things 3.1.2.1 Toàn cảnh thị trường IoT 3.1.2.1 Toàn cảnh thị trường IoT
Đại dịch COVID-19 toàn cầu đã gây nhiều ảnh hưởng xấu đến thị trường thế giới nói chung và thị trường Internet of Things (IoT) nói riêng. Tuy nhiên, thị trường IoT vẫn đang phát triển bất chấp tác động COVID-19 đối với chuỗi cung ứng.
IoT Analytics dự kiến số lượng thiết bị IoT được kết nối trên toàn cầu sẽ tăng 9%, lên 12,3 tỷ kết nối đang hoạt động vào năm 2021. Đến năm 2025, con số này có thể sẽ đạt hơn 27 tỷ kết nối IoT.
36
Hình 3.1 Dự báo thị trường IoT toàn cầu
Số liệu thực tế về số lượng thiết bị IoT của năm 2020 là 11,3 tỷ thiết bị, giảm 3,4% so với dự báo ở giữa năm 2020 là 11,7 tỷ. Tổng số thiết bị IoT vào năm 2025 cũng đã được dự báo giảm xuống 27,1 tỷ, giảm 12,29% so với dự báo 30,9 tỷ vào năm 2020. Mặc dù số liệu IoT thực tế năm 2020 giảm so với dự báo trước đó, tuy nhiên thị trường IoT toàn cầu vẫn tăng trưởng so với năm 2019.
Từ những số liệu trên có thể thấy được tầm quan trọng và sự phát triển mạnh mẽ của IoT trên tất cả các lĩnh vực trong đời sống.
2.1.2.2 Ứng dụng của Internet of Things:
37
Ngành chế tạo: Các nhà sản xuất có thể đạt được lợi thế cạnh tranh bằng cách sử dụng giám sát dây chuyền sản xuất để cho phép bảo trì chủ động trên thiết bị khi cảm biến phát hiện ra lỗi sắp xảy ra.
Các cảm biến thực sự có thể đo lường khi sản lượng sản xuất bị tổn hại. Với sự trợ giúp của cảnh báo cảm biến, các nhà sản xuất có thể nhanh chóng kiểm tra độ chính xác của thiết bị hoặc loại bỏ nó khỏi sản xuất cho đến khi nó được sửa chữa. Điều này cho phép các công ty giảm chi phí hoạt động, có thời gian hoạt động tốt hơn và cải thiện quản lý hiệu suất tài sản.
Ngành ô tô: Ngành công nghiệp ô tô đã nhận ra những lợi thế đáng kể từ việc sử dụng các ứng dụng IoT. Ngoài những lợi ích của việc áp dụng IoT vào dây chuyền sản xuất, các cảm biến có thể phát hiện lỗi thiết bị sắp xảy ra trên các phương tiện đã đi trên đường và có thể cảnh báo cho người lái xe một cách chi tiết.
Nhờ thông tin tổng hợp được thu thập bởi các ứng dụng dựa trên IoT, các nhà sản xuất và nhà cung cấp ô tô có thể tìm hiểu thêm về cách giữ cho xe chạy và thông báo cho chủ xe về các thông tin phía trước.
Ngành bán lẻ: Các ứng dụng IoT cho phép các công ty bán lẻ quản lý hàng tồn kho, cải thiện trải nghiệm của khách hàng, tối ưu hóa chuỗi cung ứng và giảm chi phí hoạt động.
Chăm sóc sức khỏe: IoT cung cấp nhiều lợi ích cho ngành chăm sóc sức khỏe. Bác sĩ, y tá thường cần biết chính xác vị trí của các tài sản hỗ trợ bệnh nhân như xe lăn. Khi xe lăn của bệnh viện được trang bị cảm biến IoT, chúng có thể được theo dõi từ ứng dụng giám sát tài sản IoT để bất kỳ ai đang tìm kiếm đều có thể nhanh chóng tìm thấy chiếc xe lăn có sẵn gần nhất.
Nhiều tài sản của bệnh viện có thể được theo dõi theo cách này để đảm bảo sử dụng hợp lý cũng như kế toán tài chính cho các tài sản vật chất trong mỗi khoa.
Giao thông vận tải: Các đội xe ô tô, xe tải và tàu chở hàng tồn kho có thể được định tuyến lại dựa trên điều kiện thời tiết, tính sẵn có của xe hoặc tính khả dụng của tài xế, nhờ dữ liệu cảm biến IoT. Bản thân hàng tồn kho cũng có thể được trang bị các cảm biến để theo dõi và kiểm soát nhiệt độ.
38
Các ngành công nghiệp thực phẩm và đồ uống, hoa và dược phẩm thường là những mặt hàng tồn kho nhạy cảm với nhiệt độ sẽ được hưởng lợi rất nhiều từ các ứng dụng giám sát IoT gửi thông báo khi nhiệt độ tăng hoặc giảm có thể ảnh hưởng đến sản phẩm.
3.2Ứng dụng của Internet of things trong lĩnh vực giao thông vận tải:
Ứng dụng IoT để đổi mới công nghiệp giao thông vận tải theo hướng tự động hóa và ngày càng thông minh hơn đã được triển khai nhiều nơi trên thế giới, với phạm vi và mức độ khác nhau tùy theo điều kiện cụ thể, nhằm đáp ứng nhu cầu thiết yếu về đi lại, vận chuyển trong cuộc sống hàng ngày của con người.
Hệ thống giao thông kết nối vận hành trên nền tảng IoT phát triển dựa trên sự tiến bộ nhanh chóng của đa dạng công nghệ như công nghệ thông tin, công nghệ truyền thông, công nghệ nhận dạng, công nghệ cảm biến…và các công nghệ mới phát triển sau này như điện toán đám mây, trí tuệ nhân tạo (AI), hứa hẹn rất lớn cho cuộc cách mạng của ngành giao thông vận tải. Một số công nghệ thành phần chủ yếu để kết nối trong giao thông vận tải có thể kể đến như:
- Công nghệ nhận dạngsớm được ứng dụng và có khả năng tạo đột phá trong công
nghiệp giao thông vận tải là công nghệ nhận dạng qua tần số vô tuyến (RFID-Radio Frequency Identification). Công nghệ này dùng sóng vô tuyến để tự động xác định, nhận dạng, theo dõi và cung cấp thông tin theo thời gian thực các đối tượng trong hệ thống giao thông bằng cách gắn thẻ nhận dạng RFID. Các thẻ RFID lưu trữ thông tin của đối tượng cần nhận dạng như các phương tiện vận tải, đèn giao thông, đèn chiếu sáng, hay cả hàng hóa được vận chuyển...
- Công nghệ cảm biến:rất nhiều loại cảm biến khác nhau đã được nghiên cứu chế tạo
để thu thập, cung cấp thông tin đa dạng của các đối tượng trong hệ thống giao thông theo thời gian thực như về nhiệt độ/ánh sáng môi trường, kích thước/tốc độ/màu sắc phương tiện, hay về sức khỏe của người lái xe…
- Hệ thống camera giám sát (CCTV-Closed Circuit Televison): sử dụng các camera
39
hoặc nhiều trung tâm. Một hệ thống CCTV thường bao gồm liên kết các camera đặt ở các nơi cần quan sát để cung cấp hình ảnh, các video nhằm giám sát tình trạng lưu thông trên đường theo thời gian thực, tốc độ xe, báo động xe sai đường, phát hiện vi phạm,…
- Hệ thống liên lạc: được sử dụng phổ biến là các hệ thống liên lạc toàn cầu không dây
như: Wi-Fi, mạng viễn thông (3G, 4G, LTE), GSM; truyền thông tần số vô tuyến (UHF, VHF).
- Hệ thống định vị toàn cầu (GPS- Global Positioning System), hệ thống thông tin
địa lý (GIS- Geographic Information System): để xác định vị trí hay hành trình một
chiếc xe, theo dõi tốc độ giao thông, mật độ trên một con đường cụ thể, tìm đường đi với bản đồ, đo quãng đường đã di chuyển, vị trí hàng hóa được vận chuyển…hệ thống thông tin địa lý (GPS- Global Positioning System), Hệ thống định vị toàn cầu