HƯỚNG DẪN XÂY DỰNG ỨNG DỤNG ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY PHẦN I

Tóm tắt hệ thống : .............................................................................................................. 3

CHƯƠNG II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT....................................................................................... 4

PHẦN I. ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY ................................................................................... 4

I. Đặt vấn đề ................................................................................................................ 4

II. Khái niệm và những đặc điểm của "Điện toán đám mây" ......................................... 4

III. Cấu trúc và cách thức hoạt động của "Điện toán đám mây"...................................... 7

IV. Mô hình điện toán đám mây .................................................................................... 9

V. Các công ty cung cấp ............................................................................................. 12

PHẦN II. GOOGLE APP ENGINE ................................................................................. 12

1. Giới thiệu : ............................................................................................................. 12

2. Các thành phần chính của AppEngine ..................................................................... 13

3. Hạn chế : ................................................................................................................ 14

CHƯƠNG III. HƯỚNG DẪN CÀI ĐẶT ............................................................................. 15

I. YÊU CẦU : .................................................................................................................. 15

II. CÁC BƯỚC CÀI ĐẶT : .............................................................................................. 15

1. Đăng kí tài khoản trên Google App Engine : ........................................................... 15

2. Cài đặt Eclipse và Google Plugin cho Eclipse : ....................................................... 19

3. Tạo Project : ........................................................................................................... 23

4. Triển khai ứng dụng : ............................................................................................. 34

CHƯƠNG IV. HIỆN THỰC CHƯƠNG TRÌNH.................................................................. 37

CHƯƠNG V. KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ ......................................................................... 40

CHƯƠNG V. TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................. 41


CHƯƠNG I. GIỚI THIỆU

Tóm tắt hệ thống :

Để giúp mọi người hình dung mô hình điện toán đám mây như thế nào. Nhóm chúng tôi viết ứng dụng nhỏ dựa trên các gói thư viện có sẵn của google.Về hình thức các bạn có thể hình dung ứng dụng này giống như là các blog, facebook, diễn đàn .. qua đó thành lập các nhóm học tập để các bạn có thể trao đổi hay bình luân về một vấn đề gì đó.

CHƯƠNG II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

PHẦN I. ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY

I. Đặt vấn đề

Ngày nay, đối với các công ty, doanh nghiệp, việc quản lý tốt, hiệu quả dữ liệu của riêng công ty cũng như dữ liệu khách hàng, đối tác là một trong những bài toán được ưu tiên hàng đầu và đang không ngừng gây khó khăn cho họ. Để có thể quản lý được nguồn dữ liệu đó, ban đầu các doanh nghiệp phải đầu tư, tính toán rất nhiều loại chi phí như chi phí cho phần cứng, phần mềm, mạng, chi phí cho quản trị viên, chi phí bảo trì, sửa chữa, … Ngoài ra họ còn phải tính toán khả năng mở rộng, nâng cấp thiết bị; phải kiểm soát việc bảo mật dữ liệu cũng như tính sẵn sàng cao của dữ liệu.

Từ một bài toán điển hình như vậy, chúng ta thấy được rằng nếu có một nơi tin cậy giúp các doanh nghiệp quản lý tốt nguồn dữ liệu đó, các doanh nghiệp sẽ không còn quan tâm đến cơ sở hạ tầng, công nghệ mà chỉ tập trung chính vào công việc kinh doanh của họ thì sẽ mang lại cho họ hiệu quả và lợi nhuận ngày càng cao hơn. Thuật ngữ “cloud computing” ra đời bắt nguồn từ một trong những hoàn cảnh như vậy.

Thuật ngữ “cloud computing” còn được bắt nguồn từ ý tưởng đưa tất cả mọi thứ như dữ liệu, phần mềm, tính toán, … lên trên mạng Internet. Chúng ta sẽ không còn trông thấy các máy PC, máy chủ của riêng các doanh nghiệp để lưu trữ dữ liệu, phần mềm nữa mà chỉ còn một số các “máy chủ ảo” tập trung ở trên mạng. Các “máy chủ ảo” sẽ cung cấp các dịch vụ giúp cho doanh nghiệp có thể quản lý dữ liệu dễ dàng hơn, họ sẽ chỉ trả chi phí cho lượng sử dụng dịch vụ của họ, mà không cần phải đầu tư nhiều vào cơ sở hạ tầng cũng như quan tâm nhiều đến công nghệ. Xu hướng này sẽ giúp nhiều cho các công ty, doanh nghiệp vừa và nhỏ mà không có cơ sở hạ tầng mạng, máy chủ để lưu trữ, quản lý dữ liệu tốt. Vậy “cloud computing” là gì ? Nó có thể giải quyết bài toán trên như thế nào và có những đặc điểm nổi bật gì ? Chúng ta sẽ đi qua các phần sau để nắm rõ vấn đề này.

I. Khái niệm và những đặc điểm của "Điện toán đám mây"

1. Khái niệm :

Điện toán đám mây là môi trường tính toán dựa trên internet mà ở đó tất cả phần mềm, dữ liệu, tài nguyên được cung cấp cho máy tính và các thiết bị khác theo nhu cầu (tương tự như mạng điện)

Hình 1: Mô hình đơn giản của điện toán đám mây

2. Ưu và nhược điểm của cloud computing :

a. Ưu điểm: Những ưu điểm và thế mạnh dưới đây đã góp phần giúp "điện toán đám mây" trở thành mô hình điện toán được áp dụng rộng rãi trên toàn thế giới.

- Tính linh động : Người dùng có thể thoải mái lựa chọn các dịch vụ phù hợp với nhu cầu của mình, cũng như có thể bỏ bớt những thành phần mà mình không muốn. (Thay vì phải bỏ ra hàng trăm USD cho 1 bộ Ms office, ta có thể mua riêng lẻ từng phần hoặc chỉ trả 1 khoản phí rất nhỏ mỗi khi sử dụng 1 phần nào đó của nó).

- Giảm bớt phí : Người dùng không chỉ giảm bớt chi phí bản quyền mà còn giảm phần lớn chi phí cho việc mua và bảo dưỡng máy chủ. Việc tập hợp ứng dụng của nhiều tổ chức lại 1 chỗ sẽ giúp giảm chi phí đầu tư ban đầu, cũng như tăng hiệu năng sử dụng các thiết bị này một cách tối đa.

- Tạo nên sự độc lập: Người dùng sẽ không còn bị bó hẹp với 1 thiết bị hay 1 vị trí cụ thể nào nữa. Với điện toán đám mây, phần mềm, dữ liệu có thể được truy cập và sử dụng từ bất kì đâu, trên bất kì thiết bị nào mà không cần phải quan tâm đến giới hạn phần cứng cũng như địa lý.

- Tăng cường độ tin cậy: Dữ liệu trong mô hình điện toán đám mây được lưu trữ 1 cách phân tán tại nhiều cụm máy chủ tại nhiều vị trí khác nhau. Điều này giúp tăng độ tin cậy, độ an toàn của dữ liệu mỗi khi có sự cố hoặc thảm họa xảy ra.

- Bảo mật : Việc tập trung dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau sẽ giúp các chuyên gia bảo mật tăng cường khả năng bảo vệ dữ liệu của người dùng, cũng như giảm thiểu rủi ro bị ăn cắp toàn bộ dữ liệu. (Dữ liệu được đặt tại 6 máy chủ khác nhau → trong trường hợp hacker tấn công, bạn cũng sẻ chỉ bị lộ 1/6. Đây là 1 cách chia sẻ rủi ro giữa các tổ chức với nhau)
 Bảo trì dễ dàng : Mọi phần mềm đều nằm trên server, lúc này, người dùng sẽ không cần lo lắng cập nhật hay sửa lỗi phần mềm nữa. Và các lập trình viên cũng dễ dàng hơn trong việc cài đặt, nâng cấp ững dụng của mình.
b. Nhược điểm: Tuy nhiên, mô hình điện toán này vẫn còn mắc phải một số nhược điểm sau :
 Tính riêng tư: Các thông tin người dùng và dữ liệu được chứa trên điện toán đám mây có đảm bảo được riêng tư, và liệu các thông tin đó có bị sử dụng vì một mục đích nào khác?
 Tính sẵn dùng:Liệu các dịch vụ đám mây có bị “treo” bất ngờ, khiến cho người dùng không thể truy cập các dịch vụ và dữ liệu của mình trong những khoảng thời gian nào đó khiến ảnh hưởng đến công việc?
 Mất dữ liệu: Một vài dịch vụ lưu trữ dữ liệu trực tuyến trên đám mây bất ngờ ngừng hoạt động hoặc không tiếp tục cung cấp dịch vụ, khiến cho người dùng phải sao lưu dữ liệu của họ từ “đám mây” về máy tính cá nhân. Điều này sẽ mất nhiều thời gian. Thậm chí một vài trường hợp, vì một lý do nào đó, dữ liệu người dùng bị mất và không thể phục hồi được.
 Tính di động của dữ liệu và quyền sở hữu : Một câu hỏi đặt ra, liệu người dùng có thể chia sẻ dữ liệu từ dịch vụ đám mây này sang dịch vụ của đám mây khác? Hoặc trong trường hợp không muốn tiếp tục sử dụng dịch vụ cung cáp từ đám mây, liệu người dùng có thể sao lưu toàn bộ dữ liệu của họ từ đám mây? Và làm cách nào để người dùng có thể chắc chắn rằng các dịch vụ đám mây sẽ không hủy toàn bộ dữ liệu của họ trong trường hợp dịch vụ ngừng hoạt động.
 Khả năng bảo mật : Vấn đề tập trung dữ liệu trên các “đám mây” là cách thức hiệu quả để tăng cường bảo mật, nhưng mặt khác cũng lại chính là mối lo của người sử dụng dịch vụ của điện toán đám mây. Bởi lẽ một khi các đám mây bị tấn công hoặc đột nhập, toàn bộ dữ liệu sẽ bị chiếm dụng.
 Các quy định pháp luật cho các dịch vụ, giữa khách hàng và nhà cung cấp.

III. Cấu trúc và cách thức hoạt động của "Điện toán đám mây"

1. Cấu trúc phân lớp của mô hình Điện toán đám mây: Về cơ bản, “điện toán đám mây” được chia ra thành 5 lớp riêng biệt, có tác động qua lại lẫn nhau:

1) Client (Lớp Khách hàng):Lớp Client của điện toán đám mây bao gồm phần cứng và phần mềm, để dựa vào đó, khách hàng có thể truy cập và sử dụng các ứng dụng/dịch vụ được cung cấp từ điện toán đám mây. Chẳng hạn máy tính và đường dây kết nối Internet (thiết bị phần cứng) và các trình duyệt web (phần mềm)….
2) Application (Lớp Ứng dụng): Lớp ứng dụng của điện toán đám mây làm nhiệm vụ phân phối phần mềm như một dịch vụ thông quan Internet, người dùng không cần phải cài đặt và chạy các ứng dụng đó trên máy tính của mình, các ứng dụng dễ dàng được chỉnh sữa và người dùng dễ dàng nhận được sự hỗ trợ. Các đặc trưng chính của lớp ứng dụng bao gồm :
o Các hoạt động được quản lý tại trung tâm của đám mây, chứ không nằm ở phía khách hàng (lớp Client), cho phép khách hàng truy cập các ứng dụng từ xa thông qua Website.
o Người dùng không còn cần thực hiện các tính năng như cập nhật phiên bản, bản vá lỗi, download phiên bản mới… bởi chúng sẽ được thực hiện từ các “đám mây”.
3) Platform (Lớp Nền tảng): Cung cấp nền tảng cho điện toán và các giải pháp của dịch vụ, chi phối đến cấu trúc hạ tầng của “đám mây” và là điểm tựa cho lớp ứng dụng, cho phép các ứng dụng hoạt động trên nền tảng đó. Nó giảm nhẹ sự tốn kém khi triển khai các ứng dụng khi người dùng không phải trang bị cơ sở hạ tầng (phần cứng và phần mềm) của riêng mình.
4) Infrastructure (Lớp Cơ sở hạ tầng): Cung cấp hạ tầng máy tính, tiêu biểu là môi trường nền ảo hóa. Thay vì khách hàng phải bỏ tiền ra mua các server, phần mềm, trung tâm dữ liệu hoặc thiết bị kết nối… giờ đây, họ vẫn có thể có đầy đủ tài nguyên để sử dụng mà chi phí được giảm thiểu, hoặc thậm chí là miễn phí. Đây là một bước tiến hóa của mô hình máy chủ ảo (Virtual Private Server).
5) Server (Lớp Server - Máy chủ): Bao gồm các sản phẩm phần cứng và phần mềm máy tính, được thiết kế và xây dựng đặc biệt để cung cấp các dịch vụ của đám mây. Các server phải được xây dựng và có cấu hình đủ mạnh (thậm chí là rất may) để đám ứng nhu cầu sử dụng của số lượng động đảo các người dùng và các nhu cầu ngày càng cao của họ.
2. Cách thức hoạt động của Điện toán đám mây :
Để hiểu cách thức hoạt động của “đám mây”, tưởng tượng rằng “đám mây” bao gồm 2 lớp: Lớp Back-end và lớp Front-end.

Lớp Front-end là lớp người dùng, cho phép người dùng sử dụng và thực hiện thông qua giao diện người dùng. Khi người dùng truy cập các dịch vụ trực tuyến, họ sẽ phải sử dụng thông qua giao diện từ lớp Front-end, và các phần mềm sẽ được chạy trên lớp Back-end nằm ở “đám mây”. Lớp Back-end bao gồm các cấu trức phần cứng và phần mềm để cung cấp giao diện cho lớp Front-end và được người dùng tác động thông qua giao diện đó.
Bởi vì các máy tính trên “đám mây” được thiết lập để hoạt động cùng nhau, do vậy các ứng dụng có thể sử dụng toàn bộ sức mạnh của các máy tính để có thể đạt được hiệu suất cao nhất. Điện toán đám mây cũng đám ứng đầy đủ tính linh hoạt cho người dùng. Tùy thuộc vào nhu cầu, người dùng có thể tăng thêm tài nguyên mà các đám mây cần sử dụng để đáp ứng, mà không cần phải nâng cấp thêm tài nguyên phần cứng như sử dụng máy tính cá nhân. ngoài ra, với điện toán đám mây, vấn đề hạn chế của hệ điều hành khi sử dụng các ứng dụng không còn bị ràng buộc, như cách sử dụng máy tính thông thường.

IV. Mô hình điện toán đám mây

1. Các Dịch vụ Điện toán Đám mây: Điện toán đám mây hỗ trợ các dịch vụ :
o Đặc tính:
 Không nằm ngay tại chỗ (Offsite), có thể được cung cấp bởi một nhà cung cấp thứ ba.
 Được truy cập qua mạng Internet
 Không yêu cầu/Yêu cầu kỹ năng CNTT tối thiểu để triển khai các dịch vụ
 điện toán đám mây.
 Các công nghệ hỗ trợ hoàn toàn vô hình đối với người dùng
 Truy cập qua trình duyệt Web hoặc API của dịch vụ web
 Các tài nguyên được phân bổ riêng hoặc dùng chung
 Là các dịch vụ được đo đếm
o Các giải pháp dịch vụ điện toán đám mây được phân thành ba mô hình : SaaS, PaaS, IaaS

- Dịch vụ hạ tầng IaaS (Infrastructure as a Service)
- 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. Khách hàng có thể sử dụng tài nguyên hạ tầng này để đáp ứng nhu cầu tính toán hoặc cài đặt ứng dụng riêng cho người sử dụng. Với dịch vụ này khách hàng làm chủ hệ điều hành, lưu trữ và các ứng dụng do khách hàng cài đặt. Khách hàng điển hình của dịch vụ IaaS có thể là mọi đối tượng cần tới một máy tính và tự cài đặt ứng dụng của mình.
- Dịch vụ nền tảng PaaS (Platform as a Service)
- Dịch vụ PaaS cung cấp nền tảng điện toán cho phép khách hàng phát triển các phần mềm, phục vụ nhu cầu tính toán hoặc xây dựng thành dịch vụ trên nền tảng Cloud dó.
- Dịch vụ PaaS có thể được cung cấp dưới dạng các ứng dụng lớp giữa, các ứng dụng chủ (application server) cùng các công cụ lập trình với ngôn ngữ lập trình nhất định để xây dựng ứng dụng. Dịch vụ PaaS cũng có thể được xây dựng riêng và cung cấp cho khách hàng thông qua một API riêng. Khách hàng xây dựng ứng dụng và tương tác với hạ tầng Cloud Computing thông qua API đó. Ở mức PaaS, khách hàng không quản lý nền tảng Cloud hay các tài nguyên lớp như hệ điều hành, lưu giữ ở lớp dưới. Khách hàng điển hình của dịch vụ PaaS chính là các nhà phát triển ứng dụng (ISV).
- Dịch vụ App Engine của Google là một dịch vụ PaaS điển hình, cho phép khách hàng xây dựng các ứng dụng web với môi trường chạy ứng dụng và phát triển dựa trên ngôn ngữ lập trình Java hoặc Python.
- Dịch vụ phần mềm SaaS (Software as a Service)
- Dịch vụ SaaS cung cấp các ưng dụng hoàn chỉnh như một dịch vụ theo yêu cầu cho nhiều khách hàng với chỉ một phiên bản cài đặt. Khách hàng lựa chọn ứng dụng phù hợp với nhu cầu và sử dụng mà không quan tâm tói hay bỏ công sức quản lý tài nguyên tính toán bên dưới.
Các ứng dụng SaaS cho người dùng cuối phổ biến là các ứng dụng office Online của Microsoft hay Google Docs của Google.

2. Các kiểu điện toán đám mây : Public Cloud: Các đám mây công cộng là các dịch vụ đám mây được một bên thứ ba (người bán) cung cấp. Chúng được lưu trữ đầy đủ và được nhà cung cấp bởi đám mây quản lý.

- Private Cloud : Các đám mây riêng là các dịch vụ đám mây được cung cấp trong doanh nghiệp. Những đám mây này được doanh nghiệp quản lý.
- Hybrid Cloud : Các đám mây lai là một sự kết hợp của các đám mây công cộng và riêng. Những đám mây này thường do doanh nghiệp tạo ra và các trách nhiệm quản lý sẽ được phân chia giữa doanh nghiệp và nhà cung cấp đám mây công cộng. Đám mây lai sử dụng các dịch vụ có trong cả không gian công cộng và riêng.

V. Các công ty cung cấp

Các ông lớn đã bắt đầu rục rịch trong cuộc chạy đua đến với điện toán đám mây. Những Google, Microsoft, Amazone, Sun đều đã và đang phát triển những nền tảng điện toán đám mây của riêng mình. Các nền tảng điện toán đám mây lớn có thể kể đến bây giờ bao gồm :

 Google App Engine của Google: code.google.com/appengine/
 Windows Azure của Microsoft : microsoft.com/windowsazure/windowsazure/
 Nền tảng điện toán đám mây ra đời đầu tiên: Amazone Webservice của Amazon.com
 Sun Cloud của Sun sun.com/solutions/cloudcomputing/
 Facebook

PHẦN II. GOOGLE APP ENGINE

1. Giới thiệu :

Google App Engine (gọi tắt là AppEngine, một số trường hợp được viết tắt là GAE ) là giải pháp cho vấn đề điện toán đám mây. Ở đó, Google cung cấp sẵn một hệ thống máy chủ điện toán đám mây, và người lập trình sẽ viết ứng dụng của mình lên đó. Ứng dụng này sẽ chạy trên đám mây của Google.

Google App Engine cho phép bạn chạy các ứng dụng web của bạn trên cơ sở hạ tầng của Google. App Engine ứng dụng được dễ dàng để xây dựng, dễ bảo trì, và dễ dàng để có quy mô như giao thông của bạn và nhu cầu lưu trữ dữ liệu lớn. Với App Engine, không có máy chủ để duy trì: Bạn chỉ cần tải lên các ứng dụng của bạn, và nó sẵn sàng để phục vụ người dùng của bạn. Bạn có thể sử dụng tên miền riêng của mình (chẳng hạn như example.com/) thông qua google apps. Hoặc bạn có thể dùng sub-domain miễn phí của appspot.com. GAE cho phép được host miễn phí với dung lượng 500 MB lưu trữ và cho phép 10 GB băng thông lưu chuyển mỗi ngày hay tương đương 5 triệu pageview hàng tháng,Vượt qua mức này bạn sẽ phải trả phí. Dùng GAE, chúng ta khỏi phải thiết kế database, viết SQL để truy vấn data, map data vô object. Chúng ta chỉ cần design các class và GAE tự động lo phần làm việc với database. Hiện AppEngine hỗ trợ 2 loại ngôn ngữ là: Python và Java. Một số ngôn ngữ khác như PHP cũng có thể chạy được nếu cài cùng với bộ chuyển từ PHP sang Java.

2. Các thành phần chính của AppEngine

Python Runtime AppEngine hỗ trợ Python Runtime phiên bản 2.5.2. Hầu hết các thư viện của Python Standard Library đều được hỗ trợ. Tuy nhiên do vấn đề về security nên các extensions viết bằng C sẽ không được hỗ trợ. Điều này có nghĩa rằng bạn không thể nhúng Cextensions vào ứng dụng của bạn khi sử dụng App Engine. Python Runtime cung cấp APIs cho datastore, Google Accounts, App Engine services. Để tiện lợi cho việc phát triển web AppEngine cũng cung cấp 1 web framework đơn giản là webapp. Do viết bằng ngôn ngữ Python nên AppEngine hỗ trợ hầu hết các Python framework như Django, CherryPy, Pylons, web.py với một ít thay đổi nhất định. Java Runtime Environment Bạn có thể phát triển ứng dụng của bạn cho Java Runtime Environmentsử dụng phổ biến công cụ phát triển web Java và các tiêu chuẩn API. Ứng dụng của bạn tương tác với môi trường bằng cách sử dụng the Java Servlet standard, và có thể sử dụng các công nghệ ứng dụng web phổ biến như JavaServer Pages(JSP). Java Runtime Environment sử dụng Java 6. Các App Engine Java SDK hỗ trợ phát triển các ứng dụng bằng cách sử dụng Java 5 hoặc 6. Đối với các kho dữ liệu App Engine, Java SDK bao gồm việc triển khai của Java Data Objects (JDO)và Java Persistence API (JPA) interfaces. Ứng dụng của bạn có thể sử dụng các API JavaMail để gửi tin nhắn email với dịch vụ App Engine Mail. Các java.net HTTP API truy cập vào App Engine lấy URL dịch vụ. App Engine cũng bao gồm các API cấp thấp cho các dịch vụ của mình để thực hiện thêm bộ điều hợp, hoặc sử dụng trực tiếp từ ứng dụng. Xem tài liệu cho the datastore, memcache, URL fetch, mail, images and Google Accounts APIs. Thông thường, các nhà phát triển Java sử dụng các ngôn ngữ lập trình Java và các API để thực hiện các ứng dụng web cho JVM. Với việc sử dụng các trình biên dịch tương thích với JVM, người phiên dịch, bạn cũng có thể sử dụng các ngôn ngữ khác để phát triển các ứng dụng web, chẳng hạn như JavaScript, Ruby, hoặc Scala. Datastore
Datastore là cơ chế để thao tác với dữ liệu trên hệ thống dữ liệu phân tán của Google. APIs của Datastore sẽ cung cấp cho bạn Interface để có thể thao tác với các dữ liệu phía dưới. Google Accounts AppEngine liên kết mật thiết với tài khoản Google. Bạn có thể cho user login vào ứng dụng của mình bằng tài khoản Google của họ. App Engine Services Cung cấp nhiều dịch vụ để bạn có thể sử dụng cho ứng dụng của mình. Những dịch vụ có thể liệt kê ở đây là: URL Fetch, Mail, Memcache, Image Manipulation
3. Hạn chế :
Tuy nhiên, mặt trái của việc xây dựng ứng dụng trên GAE là bạn sẽ phụ thuộc hoàn toàn vào các công nghệ của Google và rất khó có thể tách ra thành một ứng dụng độc lập. Yahoo hay Microsoft sẽ chẳng bao giờ mua một ứng dụng xây dựng trên nền tảng của đối thủ. Còn các nhà đầu tư cũng rất e ngại khi tài sản của công ty bạn đặt hết vào tay người khác, dù cho đó là Google.

Hết Phần I