Nghiên cứu kiến trúc CSDL trong dịch vụ dựa trên vị trÍ(LBS) trên cơ sở điện toán đám mây

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ



BÙI THỊ THẮM





NGHIÊN CỨU KIẾN TRÚC CSDL
TRONG DỊCH VỤ DỰA TRÊN VỊ TRÍ (LBS)
TRÊN CƠ SỞ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY




LUẬN VĂN THẠC SĨ









Hà Nội – 2013
2

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ


BÙI THỊ THẮM


NGHIÊN CỨU KIẾN TRÚC CSDL
TRONG DỊCH VỤ DỰA TRÊN VỊ TRÍ (LBS)
TRÊN CƠ SỞ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY



Ngành: Công nghệ thông tin
Chuyên ngành: Hệ thống thông tin
Mã số: 60 48 05



LUẬN VĂN THẠC SỸ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN


NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. ĐẶNG VĂN ĐỨC




Hà Nội - 2013

3



MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 6
DANH MỤC BẢNG BIỂU TRONG LUẬN VĂN 8
DANH MỤC HÌNH VẼ TRONG LUẬN VĂN 9
MỞ ĐẦU 10
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY VÀ DỊCH VỤ LBS 12
1.1. Tổng quan về điện toán đám mây 12
1.1.1. Điện toán đám mây là gì? 12
1.1.2. Mô hình dịch vụ của điện toán đám mây. 13
1.1.3. Mô hình triển khai điện toán đám mây. 15
1.1.4. Ưu, nhược điểm của điện toán đám mây 19
1.2. Tổng quan về LBS 20
1.2.1. LBS là gì? 20
1.2.2. Các thành phần của LBS 23
1.2.3. Các loại hình ứng dụng LBS 24
1.2.4. Một số ví dụ về ứng dụng LBS: 25
1.3. Kết luận 27
CHƯƠNG 2: KIẾN TRÚC CSDL ỨNG DỤNG TRONG ĐIỆN TOÁN ĐÁM
MÂY 29
2.1. Giới thiệu 29
2.2. Kiến trúc cơ sở dữ liệu phân tán 30
2.2.1. Kiến trúc cổ điển 30
2.2.2. Kiến trúc phân đoạn 31
2.2.3. Kiến trúc sao lặp 32
2.2.4. Kiến trúc điều khiển phân tán 33

2.2.5. Kiến trúc Caching 34
2.3. Một số nhà cung cấp điện toán đám mây phổ biến 34
2.3.1. Amazon 35
2.3.2. Google 36
4



2.3.3. Microsoft 37
2.4. Kết luận 38
CHƯƠNG 3: DỊCH VỤ LBS VỚI KIẾN TRÚC CSDL TRÊN NỀN TẢNG ĐIỆN
TOÁN ĐÁM MÂY CỦA GOOGLE 39
3.1. Ưu điểm của điện toán đám mây Google 39
3.2. Google App Engine 40
3.2.1. Tổng quan về GOOGLE APP ENGINE 40
3.2.2. Phát triển ứng dụng App Engine trên nền tảng ngôn ngữ Java 43
3.3. Google BigTable 44
3.3.1. Giới thiệu 44
3.3.2. Mô hình dữ liệu 44
3.3.3. Buiding Blocks 46
3.3.4. Implementation – các vấn đề 47
3.3.5. Một số ứng dụng thực tế sử dụng BigTable 51
3.2.6. Đánh giá hiệu năng sử dụng 52
3.4. Datastore 53
3.4.1. Giới thiệu 53
3.4.2. Những ưu điểm so với CSDL truyền thống 53
3.4.3. Thực thể, thuộc tính và khóa: 54
3.4.4. Truy vấn và chỉ mục 56
3.4.5. Các giao tác 57
3.5. Ứng dụng thử nghiệm dịch vụ LBS trên nền tảng kiến trúc CSDL

Datastore 57
3.5.1. Đặt vấn đề 57
3.5.2. Lựa chọn công cụ triển khai 58
3.5.3. Thu thập dữ liệu 58
3.5.4. Số hóa dữ liệu dựa trên Google App Engine 58
KẾT LUẬN 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO 62
PHỤ LỤC 64
5



Khởi tạo môi trường phát triển ứng dụng Google App Engine trên Eclipse 64
1. Cài đặt Eclipse 64
2. Cài đặt Google Plugin cho Eclipse 64
3. Khởi tạo một Project sử dụng Google App Engine 64
4. Chạy ứng dụng 64
5. Đưa ứng dụng lên Google App Engine 65



6



DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

STT
Từ viết tắt
Tiếng Anh

Tiếng Việt
1
API
Aplication
Programming Interface
Giao diện lập trình ứng dụng
2
ASP
Aplication Service
Provider
Nhà cung cấp dịch vụ ứng dụng
3
CC
Cloud Computing
Điện toán đám mây
4
CPU
Central Processing
Unit
Bộ xử lý trung tâm
5
CSDL
Database
Cơ sở dữ liệu
6
GAE
Google App Engine
Dịch vụ điện toán đám mây của
Google
7

GIS
Geographic
Information System
Hệ thông tin địa lý
8
GPS
Global Positioning
System
Hệ thống định vị toàn cầu
9
HTML
Hypertext Markup
Languge
Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn
bản
10
IaaS
Infracstructure as a
Serivce
Dịch vụ cơ sở hạ tầng
11
IT
Informatic Technology
Công nghệ thông tin
12
JPA
Java Persistence API
Giao diện lập trình ứng dụng
Java thống nhất
13

JVM
Java Virtual Machine
Máy ảo Java
14
LBS
Location Based
Services
Dịch vụ dựa trên vị trí
7



15
NIST
National Institute of
Standards and
Technology
Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ
quốc gia Mỹ
16
PaaS
Platform as a Service
Dịch vụ nền tảng
17
SaaS
Software as a Service
Dịch vụ phần mềm


8

DANH MỤC BẢNG BIỂU TRONG LUẬN VĂN
Bảng 2. 1: Một số nhà cung cấp điện toán đám mây 35
Bảng 3. 1: Bảng mô tả giới hạn sử dụng của một ứng dụng GAE miễn phí 42
Bảng 3. 2: Bảng mô tả free quota của một ứng dụng GAE miễn phí 43
Bảng 3. 3. Các kiểu dữ liệu của Datastore được hỗ trợ trong Java 56


9



DANH MỤC HÌNH VẼ TRONG LUẬN VĂN
Hình 1.1: Mô hình dịch vụ điện toán đám mây 13
Hình 1. 2: Mô hình Public Cloud 16
Hình 1. 3: Mô hình Private Cloud 17
Hình 1. 4: So sánh Private Cloud và Public Cloud 17
Hình 1. 5: Kết hợp Public Cloud và Private Cloud 18
Hình 1. 6: Triển khai ứng dụng trên Hybrid Cloud 19
Hình 1. 7: Các hệ thống thông tin tích hợp 21
Hình 1. 8: Công nghệ định vị và hệ thống LBS 22
Hình 1. 9: Các thành phần của LBS 23
Hình 1. 10: Tổng quan hệ thống COSPAS-SARSAT (vệ tinh NOAA và dịch vụ
thông tin, 2005) 26
Hình 1. 11: Dẫn đường ô tô (Tomtom, 2005) 27
Hình 2. 1: Kiến trúc cổ điển 30
Hình 2. 2: Kiến trúc phân đoạn 31
Hình 2. 3: Kiến trúc sao lặp 32

Hình 2. 4: Kiến trúc phân tán 33
Hình 2. 5: Kiến trúc caching 34
Hình 2. 6: Mô hình công nghệ điện toán đám mây của Amazon 35
Hình 2. 7: Mô hình công nghệ điện toán đám mây của Microsoft 37
Hình 3. 1: Bảng theo dõi hoạt động ứng dụng của GAE 41
Hình 3. 2: Một lát cắt Webtable: 45
Hình 3. 3: Định vị tablet phân cấp 48
Hình 3. 4: Biểu diễn tablet 50
Hình 3. 5: Đánh giá hiệu năng sử dụng Bigtable 52
Hình 3. 6: Thiết kế CDSL cho loại đối tượng ATM 58
Hình 3. 7: Giao diện trên Web – CSDL điểm đặt cây ATM tại Tây Nguyên 60
Hình 3. 8: Tìm kiếm các điểm ATM có trong phạm vi 500m 60

10



MỞ ĐẦU
Dịch vụ dựa trên vị trí (Location Based Services - LBS) là một hướng nghiên cứu
rất được quan tâm và được ứng dụng nhiều trong thực tế tại Việt Nam trong những
năm gần đây. Có thể hiểu một cách đơn giản về LBS là những dịch vụ tiện ích cung
cấp cho người sử dụng dựa trên vị trí địa lý của họ. Nó bao gồm những dịch vụ về các
lĩnh vực giao thông, địa điểm du lịch, quảng cáo trực tuyến…
Hiện nay, trên thế giới LBS đã có nhiều nghiên cứu và ứng dụng trong thực tiễn
như điều hành giao thông, quản lý vườn quốc gia, thương mại dịch vụ… Ở Việt nam,
một số dịch vụ dựa trên vị trí đã bắt đầu được một số doanh nghiệp triển khai. Có thể
kể đến các dịch vụ tìm kiếm điểm tiện ích như điểm đặt ATM, cây xăng, nhà hàng… ở
xung quanh vị trí của khách hàng.
Việc các thiết bị di động cá nhân có tích hợp GPS (Global Positioning System)
ngày càng phổ biến trong cuộc sống càng tạo điều kiện cho phép các nhà phát triển

nghiên cứu mở rộng các ứng dụng về dịch vụ dựa trên vị trí.
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của dịch vụ Điện toán đám mây (Cloud
Computing) và công nghệ mạng di động, sự tăng nhanh số lượng các thiết bị di động
sử dụng dịch vụ lưu trữ đám mây để mở rộng khả năng lưu trữ cũng như khả năng chia
sẻ dữ liệu. Với ưu điểm không cần mất quá nhiều chi phí khởi tạo bảo trì hệ thống máy
chủ, với khả năng đáp ứng đến 99.99% thời gian hoạt động, khả năng mở rộng, Điện
toán đám mây đang là một lựa chọn khả thi cho các doanh nghiệp phát triển và cung
cấp các dịch vụ nội bộ và cho khách hàng.
Ở Việt Nam hiện nay, việc xây dựng dịch vụ trên nền tảng Điện toán đám mây
còn là một lĩnh vực mới đang được nghiên cứu và ứng dụng. Vì vậy, luận văn tập
trung nghiên cứu vào lĩnh vực này: “Nghiên cứu kiến trúc CSDL trong dịch vụ dựa
trên vị trí (LBS) trên cơ sở điện toán đám mây”.
Nội dung luận văn bao gồm 3 chương:
Chương 1: Tổng quan về điện toán đám mây và dịch vụ dựa trên vị trí (LBS)
- Chương này đưa ra một cái nhìn tổng quan nhất về Điện toán đám
mây, về lợi ích và hạn chế khi áp dụng Điện toán đám mây trong thực
tiễn.
- Ngoài ra, nội dung chương này cũng giới thiệu chung về dịch vụ dựa
trên vị trí (Location Based Services – LBS) và những ứng dụng của
dịch vụ LBS trong thực tiễn.


11



Chương 2: Kiến trúc CSDL ứng dụng trong công nghệ Điện toán đám mây
Chương này giới thiệu những kiến trúc CSDL cơ bản trong điện toán
đám mây, so sánh các công nghệ Điện toán đám mây của một số nhà
cung cấp phổ biến.

Chương 3: Dịch vụ LBS với kiến trúc CSDL trên nền tảng điện toán đám mây
của Google.
- Giới thiệu về công nghệ Điện toán đám mây của Google – Google
App Engine.
- Giới thiệu các mô hình dữ liệu Bigtable và Datastore
- Xây dựng CSDL thử nghiệm cho dịch vụ dựa trên vị trí trên nền tảng
điện toán đám mây trong việc tìm kiếm các điểm đặt cột ATM xung
quanh một vị trí trên bản đồ.
12



CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY VÀ
DỊCH VỤ LBS
- Chương này đưa ra một cái nhìn tổng quan nhất về
Điện toán đám mây, về lợi ích và hạn chế khi áp dụng
Điện toán đám mây trong thực tiễn.
- Ngoài ra, nội dung chương này giới thiệu chung về
dịch vụ dựa trên vị trí (Location Based Services –
LBS) và những ứng dụng của dịch vụ LBS trong thực
tiễn.
1.1. Tổng quan về điện toán đám mây
1.1.1. Điện toán đám mây là gì?
Chìa khóa để định nghĩa điện toán đám mây là bản thân các “đám mây”. Với
mục đích của chúng ta, đám mây là một nhóm nhiều các máy tính được kết nối lại với
nhau. Những máy tính này có thể là các máy tính cá nhân hoặc các máy chủ mạng, có
thể là máy chung hoặc máy riêng.
Trên thực tế, có rất nhiều các định nghĩa của các tổ chức khác nhau về điện toán
đám mây. Người viết xin trích dẫn một số định nghĩa điển hình:
Theo Wikipedia:

“Điện toán đám mây (cloud computing) là một mô hình điện toán có khả năng
co giãn (scalable) linh động và các tài nguyên thường được ảo hóa được cung cấp như
một dịch vụ trên mạng Internet”.
Theo Gartner (
“Một mô hình điện toán nơi mà khả năng mở rộng và linh hoạt về công nghệ
thông tin được cung cấp như một dịch vụ cho nhiều khách hàng đang sử dụng các
công nghệ trên Internet”.
Theo Ian Foster:
“Một mô hình điện toán phân tán có tính co giãn lớn mà hướng theo co giãn về
mặt kinh tế, là nơi chứa các sức mạnh tính toán, kho lưu trữ, các nền tảng (platform)
và các dịch vụ được trực quan, ảo hóa và co giãn linh động, sẽ được phân phối theo
nhu cầu cho các khách hàng bên ngoài thông qua Internet”[6].
Theo NIST (The National Institute of Standards and Technology):
“Điện toán đám mây là một mô hình cho phép truy cập khắp nơi, thuận tiện,
theo yêu cầu để chia sẻ nguồn tài nguyên tính toán (ví dụ như: mạng, máy chủ, bộ nhớ,
13



ứng dụng và dịch vụ) mà có thể được cung cấp và giải phóng một cách nhanh chóng
với sự quản lý hoặc can thiệp của nhà cung cấp dịch vụ là tối thiểu.” [3]
Theo Rajkumar Buyya:
“Cloud là một loại hệ thống phân bố và xử lý song song gồm các máy tính ảo kết
nối với nhau và được cung cấp động cho người dùng như một hoặc nhiều tài nguyên
đồng nhất dựa trên sự thỏa thuận dịch vụ giữa nhà cung cấp và người sử dụng”. [4]
Điện toán đám mây mở rộng ra khỏi 1 công ty hoặc 1 xí nghiệp. Các ứng dụng
và dữ liệu được phục vụ bởi đám mây luôn sẵn sàng cho một nhóm nhiều người sử
dụng, vượt ra khỏi tổ chức, hệ thống. Mọi truy cập được thực hiện thông qua Internet.
Bất kể người dùng hợp pháp nào đều có quyền truy cập đến tài liệu, trình ứng dụng ở
bất kỳ nơi đâu thông qua mạng Internet. Và, đối với người dùng, các kỹ thuật và cơ sở

hạ tầng phía sau những đám mây là vô hình.
1.1.2. Mô hình dịch vụ của điện toán đám mây.
Dịch vụ điện toán đám mây rất đa dạng và bao gồm tất cả các lớp dịch vụ điện
toán từ cung cấp năng lực tính toán trên máy chủ hiệu suất cao hay các máy chủ ảo,
không gian lưu trữ dữ liệu, một hệ điều hành, một công cụ lập trình, hay một ứng dụng
kế toán … Các dịch vụ cũng được phân loại khá da dạng, nhưng các mô hình dịch vụ
điện toán đám mây phổ biến nhất có thể được phân thành 3 nhóm: Dịch vụ phần mềm
(SaaS), Dịch vụ nền tảng (PaaS), Dịch vụ hạ tầng (IaaS).


Hình 1.1: Mô hình dịch vụ điện toán đám mây
14



Software-as-a-Service
. SaaS là khả năng tiếp cận phần mềm trên Intenet như một dịch vụ. Cách tiếp
cận trước đây của SaaS là ASP (Nhà cung cấp dịch vụ ứng dụng). Các ASP cung cấp
các thuê bao đối với phần mềm được lưu trữ và phân phối trên mạng. ASP tính phí
theo theo thời gian sử dụng. Theo cách này, bạn không phải mua phần mềm mà chỉ
thuê nó khi cần mà không quan tâm tới hay bỏ công sức quản lý tài nguyên tính toán
bên dưới.
Góc độ khác về SaaS là việc sử dụng phần mềm chạy từ xa trên mạng. Phần
mềm này có thể ở dạng Web services (các dịch vụ dùng bởi ứng dụng cục bộ) hay các
ứng dụng từ xa mà có thể theo dõi kết quả thông qua trình duyệt web. Dịch vụ SaaS
nổi tiếng nhất phải kể đến Salesforce.com với các ứng dụng cho doanh nghiệp mà nổi
bật nhất là CRM. Các ứng dụng SaaS cho người dùng cuối phổ biến là các ứng dụng
office Online của Microsoft hay Google Docs của Google. Còn việc chạy ứng dụng từ
xa thường dựa trên các application server (là một software framework cung cấp các
API – như quản lý giao dịch hay truy cập CSDL). Lấy ví dụ như Red Hat JBoss

Application Server, Apache Geronimo, và IBM® WebSphere® Application Server.
Platform-as-a-Service
Dịch vụ PaaS có thể mô tả như là một nền tảng được ảo hóa toàn bộ gồm một
hay nhiều Server (ảo hóa trên một tập các server vật lý), các hệ điều hành và các ứng
dụng chuyên biệt (như là Apache và MySQL cho ứng dụng web).
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 đám mây
đó. Dịch vụ PaaS có thể được cung cấp dưới dạng các ứng dụng lớp giữa
(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. 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 CC 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).
Một ví dụ thú vị của PaaS là Google App Engine. App Engine là một dịch vụ
cho phép bạn triển khai ứng dụng web của mình trên kiến trúc rất khả mở của Google.
App Engine cung cấp một sandbox cho ứng dụng Python, Java, PHP, … (các ngôn
ngữ khác sẽ hỗ trợ sau) như là các API Python, …. để lưu trữ và quản lý dữ liệu (dùng
Google Query Language) bên cạnh các hỗ trợ về xác thực người dùng, thao tác hình
ảnh và gửi email.
Một ví dụ khác về PaaS là 10gen, nó vừa là một nền tảng “đám mây” vừa là
một gói phần mềm nguồn mở cho phép bạn download để tạo ra “đám mây” của riêng
15



mình. Software stack của nó cũng giống như App Engine nhưng cũng có vài điểm
khác: hỗ trợ các ngôn ngữ Java, Python, Ruby. Nền tảng của nó cũng dùng khái niệm
sandbox để cô lập các ứng dụng và cung cấp một môi trường đáng tin cậy trên nhiều

máy tính (sử dụng Linux).
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 (cá nhân hoặc tổ chức) 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. Nhà cung cấp IaaS thương mại nối tiếng nhất là
Amazon Elastic Compute Cloud (EC2). Bạn chỉ phải trả tiền cho thời gian tính toán,
dung lượng lưu trữ và băng thông mạng.
Dự án Eucalyptus (Elastic Utility Computing Architecture for Linking Your
Programs To Useful Systems) là một bản thực thi mã nguồn mở của EC2, trong đó
tương thích về giao diện với dịch vụ thương mại. Giống như EC2, Eucalyptus dựa trên
Linux với Xen dùng cho ảo hóa hệ điều hành. Eucalyptus được phát triển tại đại học
California cho mục đích nghiên cứu điện toán đám mây
Một thực thi khác theo kiểu của EC2 là nền tảng tính toán đám mây Enomalism
(cũng là nguồn mở). Enomalism dựa trên Linux với hỗ trợ cho cả Xen và Kernel
Virtual Machine (KVM). Nhưng không giống các giải pháp IaaS thuần túy khác,
Enomalism cung cấp một software stack dựa trên TurboGears Web application
framework và Python.
1.1.3. Mô hình triển khai điện toán đám mây.
Dựa theo mô hình triển khai, điện toán đám mây được chia làm 3 loại chính:
Dịch vụ đám mây mở - Public Cloud, Dịch vụ đám mây nội bộ - Private Cloud và
Dịch vụ đám mây lai - Hybrid Cloud.
1.1.3.1. Dịch vụ đám mây mở - Public Cloud
Các dịch vụ Cloud được nhà cung cấp dịch vụ cung cấp cho mọi người sử dụng
rộng rãi. Các dịch vụ được cung cấp và quản lý bởi một nhà cung cấp dịch vụ và các
ứng dụng của người dùng đều nằm trên hệ thống Cloud.
Người sử dụng dịch vụ sẽ được lợi là chi phí đầu tư thấp, giảm thiểu rủi ro do
nhà cung cấp dịch vụ đã gánh vác nhiệm vụ quản lý hệ thống, cơ sở hạ tầng, bảo
mật… Một lợi ích khác của mô hình này là cung cấp khả năng co giãn (mở rộng hoặc

thu nhỏ) theo yêu cầu của người sử dụng.

16



Dịch vụ Lưu trữ
Dịch vụ Mạng
Dịch vụ Tính Toán
Public Cloud
Internet

Hình 1. 2: Mô hình Public Cloud
Tuy nhiên Public Cloud có một trở ngại, đó là vấn đề mất kiểm soát về dữ liệu và
vấn đề an toàn dữ liệu. Trong mô hình này mọi dữ liệu đều nằm trên dịch vụ Cloud, do
nhà cung cấp dịch vụ Cloud đó bảo vệ và quản lý. Chính điều này khiến cho khách
hàng, nhất là các công ty lớn cảm thấy không an toàn đối với những dữ liệu quan trọng
của mình khi sử dụng dịch vụ Cloud.
1.1.3.2. Dịch vụ đám mây nội bộ - Private Cloud
Trong mô hình Private Cloud, cơ sở hạ tầng và các dịch vụ được xây dựng để
phục vụ cho một tổ chức (doanh nghiệp) duy nhất. Điều này giúp cho doanh nghiệp có
thể kiểm soát tối đa đối với dữ liệu, bảo mật và chất lượng dịch vụ. Doanh nghiệp sở
hữu cơ sở hạ tầng và quản lý các ứng dụng được triển khai trên đó. Private Cloud có
thể được xây dựng và quản lý bởi chính đội ngũ IT của doanh nghiệp hoặc có thể thuê
một nhà cung cấp dịch vụ đảm nhiệm công việc này. Mặc dù tốn chi phí đầu tư nhưng
Private Cloud lại cung cấp cho doanh nghiệp khả năng kiểm soát và quản lý chặt chẽ
những dữ liệu quan trọng.
17

Dịch vụ Lưu trữ
Dịch vụ Mạng
Dịch vụ Tính Toán
Private Cloud
Intranet

Hình 1. 3: Mô hình Private Cloud


Hình 1. 4: So sánh Private Cloud và Public Cloud
1.1.3.3. Dịch vụ đám mây lai - Hybrid Cloud
Như đã phân tích ở trên, Public Cloud dễ áp dụng, chi phí thấp nhưng không an
toàn. Ngược lại, Private Cloud an toàn hơn nhưng tốn chi phí và khó áp dụng. Ý tưởng
của mô hình dịch vụ đám mây lai là kết hợp các ưu điểm của 2 loại dịch vụ trên thành
một giải pháp đám mây hoàn chỉnh cung cấp cho người dùng.
18




Dịch vụ Lưu trữ
Dịch vụ Mạng
Dịch vụ Tính Toán
Public Cloud
Dịch vụ Lưu trữ
Dịch vụ Mạng
Dịch vụ Tính Toán
Public Cloud
Dịch vụ Lưu trữ

Dịch vụ Mạng
Dịch vụ Tính Toán
Private Cloud
Intranet
Internet
Internet
Internet

Hình 1. 5: Kết hợp Public Cloud và Private Cloud
Hybrid Cloud là sự kết hợp của Public Cloud và Private Cloud. Trong đó doanh
nghiệp sẽ “out-source” các chức năng nghiệp vụ và dữ liệu không quan trọng, sử dụng
các dịch vụ Public Cloud để giải quyết và xử lý các dữ liệu này. Đồng thời, doanh
nghiệp sẽ giữ lại các chức năng nghiệp vụ và dữ liệu tối quan trọng trong tầm kiểm
soát (Private Cloud).
Một khó khăn khi áp dụng mô hình Hybrid Cloud là làm sao triển khai cùng một
ứng dụng trên cả hai phía Public và Private Cloud sao cho ứng dụng đó có thể kết nối,
trao đổi dữ liệu để hoạt động một cách hiệu quả.

19




Hình 1. 6: Triển khai ứng dụng trên Hybrid Cloud
Doanh nghiệp có thể chọn để triển khai các ứng dụng trên Public, Private hay
Hybrid Cloud tùy theo nhu cầu cụ thể. Mỗi mô hình đều có điểm mạnh và yếu của nó.
Các doanh nghiệp phải cân nhắc đối với các mô hình Điện toán đám mây mà họ chọn.
Và họ có thể sử dụng nhiều mô hình để giải quyết các vấn đề khác nhau. Nhu cầu về
một ứng dụng có tính tạm thời có thể triển khai trên Public Cloud bởi vì nó giúp tránh
việc phải mua thêm thiết bị để giải quyết một nhu cầu tạm thời. Tương tự, nhu cầu về

một ứng dụng thường trú hoặc một ứng dụng có những yêu cầu cụ thể về chất lượng
dịch vụ hay vị trí của dữ liệu thì nên triển khai trên Private hoặc Hybrid Cloud.
1.1.4. Ưu, nhược điểm của điện toán đám mây
1.1.4.1. Ưu điểm
Điện toán đám mây giúp giảm chi phí máy tính. Để chạy các ứng dụng web của
điện toán đám mây, các máy tính cá nhân không cần phải có hiệu suất cao và giá thành
cao, cũng không cần phải có khả năng xử lý mạnh hoặc dung lượng lớn.
Điện toán đám mây giúp cải thiện hiệu suất của các máy tính cá nhân vì các
máy tính này không cần phải cài nhiều chương trình và chỉ có một số ít chương trình
và tiến trình được nạp vào trong bộ nhớ.
Điện toán đám mây ra đời làm giảm giá thành phần mềm. Thay vì phải mua các
phần mềm đắt đỏ, hầu hết mọi thứ ta đạt được đều miễn phí. Với các ứng dụng web,
việc cập nhật diễn ra tự động, ứng dụng mà người dùng truy cập gần nhất chính là ứng
dụng được cập nhật mới nhất.
20



Điện toán đám mây giúp cải thiện định dạng của văn bản. Dung lượng lưu trữ
trên điện toán đám mây cũng vô hạn, lên tới hàng trăm Pbytes, giúp lưu trữ được mọi
dữ liệu mà người dùng cần lưu.
Điện toán đám mây cũng làm tăng độ tin cậy của dữ liệu, nếu một máy tính trên
đám mây bị hỏng, việc lưu trữ dữ liệu không hề bị ảnh hưởng, tất cả các dữ liệu vẫn ở
trên đám mây và truy cập được.
Điện toán đám mây cho phép truy cập dữ liệu toàn cầu, chỉ cần một máy tính
nối mạng Internet là có thể truy cập được dữ liệu cho dù người dùng ở bất kỳ đâu.
Một ưu điểm nữa của điện toán đám mây là độc lập thiết bị. Người dùng có thể
truy cập đám mây từ bất kỳ máy tính nào hoặc từ bất kỳ thiết bị nào, miễn là thiết bị
đó được kết nối với mạng Internet.
1.1.4.2. Nhược điểm

Để truy cập được vào đám mây và sử dụng các tiện ích mà đám mây cung cấp
đòi hỏi thiết bị phải được kết nối vào mạng Internet. Nghĩa là nếu không được kết nối
với mạng, người dùng sẽ không thể truy cập được bất cứ thứ gì kể cả tài liệu của chính
họ.
Kể cả khi đã được kết nối với mạng rồi, hiệu quả làm việc của người dùng vẫn
có thể không cao nếu họ có kết nối mạng tốc độ chậm. Điện toán đám mây chỉ dành
cho các mạng tốc độ nhanh, băng thông lớn.
Trên đám mây, tính năng của ứng dụng có thể bị giới hạn. Ngày nay nhiều ứng
dụng dựa trên nền web không có đầy đủ tính năng như các ứng dụng desktop. Ví dụ
khi dùng Google Present, người dùng không dùng được nhiều tính năng như dùng
Microsoft PowerPoint. Các tính năng cơ bản có thể tương tự nhau nhưng điện toán
đám mây thiếu rất nhiều tính năng nâng cao của PowerPoint.
Dữ liệu trên đám mây có thể không bảo mật. Với điện toán đám mây, tất cả dữ
liệu của người dùng được lưu trên đám mây. Các công ty điện toán đám mây nói rằng
dữ liệu đựơc bảo mật. Tuy nhiên vấn đề bảo mật trên đám mây vẫn còn là một câu hỏi
lớn. Ngoài ra việc mất mát dữ liệu trên đám mây cũng hoàn toàn có thể xảy ra.
1.2. Tổng quan về LBS
1.2.1. LBS là gì?
Dịch vụ LBS là dịch vụ thông tin sử dụng với thiết bị di động qua mạng không
dây và vị trí địa lý của thiết bị di động [10].
Dịch vụ LBS là phần giao của ba công nghệ chính được thể hiện như trong hình
1.1, bao gồm: GIS – cơ sở dữ liệu không gian, Internet và thiết bị di động – định vị
toàn cầu [1],[2].
21





Hình 1. 7: Các hệ thống thông tin tích hợp

Hình 1.10 cho thấy các loại hệ thống thông tin tích hợp được hình thành như sau:
 Hệ thống WebGIS được hình thành từ việc tích hợp Internet và GIS/CSDL
không gian.
 Hệ thống GIS di động (Mobile GIS) được hình thành từ việc tích hợp
GIS/CSDL không gian và các thiết bị di động như điện thoại di động và GPS.
 Hệ thống Internet di động (Mobile Internet) được hình thành trên cơ sở tích
hợp các thiết bị di động như điện thoại di động và Internet.
Dịch vụ LBS được hình thành từ việc tích hợp ba loại công nghệ GIS/CSDL
không gian, mạng Internet và các thiết bị di động.
Dịch vụ LBS có khả năng cung cấp 2 nhóm hoạt động chính là liên lạc thông tin
và tương tác qua lại giữa khác hàng và dịch vụ. Vì thế, người sử dụng có thể cho nhà
cung cấp dịch vụ biết trong bối cảnh hiện tại thì các loại thông tin họ cần và phù hợp
với họ, với vị trí của họ. Hệ thống sẽ cung cấp các thông tin hoàn toàn phù hợp với
người sử dụng hoặc các thông tin do người sử dụng yêu cầu.
Các ứng dụng dịch vụ LBS được chia thành 4 nhóm chính [9]:
22



 Dịch vụ thông tin và dẫn đường (Information and navigation services): LBS
cung cấp dữ liệu trực tiếp cho người dùng cuối (end-users), đó là thông tin vị
trí hiện tại, vị trí đích, và các gợi ý nâng cao…
 Hỗ trợ khẩn cấp (Emergency assistance): LBS cung cấp vị trí người dùng di
động trong trường hợp đối tượng gặp tai nạn cần hỗ trợ.
 Dịch vụ lưu vết (Tracking services): một trong những chức năng cơ bản của
dịch vụ LBS là lưu vị trí người dùng theo thời gian. Tuy nhiên, với các yêu
cầu an ninh và bảo mật, các thông tin này thường không được công khai sử
dụng.
 Dịch vụ mạng liên quan (Network related services): vị trí người dùng có thể
nhận được thông qua bộ tiếp nhận GNSS được tích hợp trong các thiết bị di

động hoặc thông qua chính mạng truyền thông của thiết bị, như trong hình 1.2

Hình 1. 8: Công nghệ định vị và hệ thống LBS
Với các ứng dụng phổ biến của dịch vụ LBS hiện nay là:
 Thông tin về hiện trạng giao thông: người sử dụng muốn biết tình trạng hiện
tại của các con đường (tắc/không tắc, ngập/không ngập…), đường đi tối ưu
(gần nhất, nhanh nhất…) từ vị trí của họ tới một địa điểm nào đó…
 Tìm kiếm địa điểm: người sử dụng có thể truy vấn các điểm tiện ích xung
quanh vị trí hiện tại của mình theo một tiêu chí nào đó. Ví dụ: người dùng
muốn biết có các điểm ATM của ngân hàng mình sử dụng cách vị trí của họ
một khoảng cách nào đó, hay điểm ATM nào gần vị trí của họ nhất…
 Quảng cáo, thương mại: nhà cung cấp gửi thông tin quảng cáo tới khách
hàng…
23



1.2.2. Các thành phần của LBS
Các thành phần chính của hệ thống LBS gồm có thiết bị di động, mạng truyền
thông, hệ thống định vị, nhà cung cấp ứng dụng và dịch vụ, nhà cung cấp nội dung và
dữ liệu.

Hình 1. 9: Các thành phần của LBS
Thiết bị di động được khách hàng dùng để gửi đi yêu cầu và nhận về kết quả
đáp ứng, nó có thể là điện thoại di động, thiết bị trợ giúp số cá nhân (PDA), máy tính
xách tay, các thiết bị dẫn đường đặt trên xe, các trạm cung cấp thông tin đặt tại các
điểm công cộng.
Mạng truyền thông đóng vai trò kết nối thiết bị di động và nhà cung cấp dịch
vụ. Trong trường hợp nhà cung cấp dịch vụ triển khai ứng dụng của họ trên Internet,
mạng truyền thông được hiểu là mạng thông tin di động và mạng Internet. Trong quá

trình hoạt động, yêu cầu được gửi từ khách hàng qua mạng di động đến giao diện giữa
mạng di động và mạng Internet, từ đó yêu cầu được chuyển tiếp đến nhà cung cấp dịch
vụ.
Hệ thống định vị có nhiệm vụ cung cấp dữ liệu về vị trí của khách hàng như
một tham số đầu vào cho quá trình xử lý yêu cầu. Cụ thể, nếu là yêu cầu chỉ đường thì
đương nhiên nhà cung cấp dịch vụ cần biết vị trí hiện tại của khách hàng. Còn nếu
khách hàng yêu cầu trợ giúp về mặt kỹ thuật, y tế, nhân lực thì thông tin vị trí gửi
kèm yêu cầu sẽ giúp nhà cung cấp dịch vụ tiếp cận khách hàng nhanh hơn. Trong một
24



số trường hợp khác thì vị trí của khách hàng được nhà cung cấp dùng làm căn cứ để
tính cước cho dịch vụ của mình. Trong thực tế, hệ thống định vị toàn cầu GPS là lựa
chọn số một khi lên phương án xây dựng các hệ thống LBS. Vì những ưu điểm như
diện tích phủ sóng bao phủ toàn bộ bề mặt trái đất, độ chính xác cao, cho phép sử dụng
tín hiệu miễn phí mà hiện tại đang xuất hiện xu hướng tích hợp chức năng định vị bằng
GPS vào các thiết bị di động đặc biệt là điện thoại, PDA, máy tính xách tay…
Nhà cung cấp ứng dụng và dịch vụ nhận yêu cầu từ khách hàng, xác định vị
trí của họ thông qua dữ liệu định vị được gửi kèm yêu cầu, sau đó xử lý để cung cấp sự
trợ giúp hoặc thông tin tương ứng với vị trí và yêu cầu của khách hàng. Các ứng dụng
và dịch vụ được nhà cung cấp triển khai thường là định vị dẫn đường, tra cứu thông tin
địa lý, cứu hộ cứu nạn, quản lý điều hành phương tiện giao thông…
Trong thực tế, phần lớn các hệ thống LBS được xây dựng theo mô hình nhà
cung cấp dịch vụ đồng thời là nhà cung cấp nội dung, nhưng đôi khi các nhà cung
cấp dịch vụ lại không sở hữu nguồn dữ liệu mà khi cần tham khảo họ phải lấy từ các
nhà cung cấp nội dung. Mỗi nhà cung cấp nội dung thường sở hữu kho dữ liệu (data
warehouse) thuộc các lĩnh vực khác nhau ví dụ dữ liệu địa lý, dữ liệu về mạng lưới
giao thông, dữ liệu về hệ thống tài chính ngân hàng… Đứng từ góc độ người sử dụng,
ta có thể không cần quan tâm đến sự tồn tại của nhà cung cấp nội dung vì ta không

phải trực tiếp làm việc với thành phần này, nhà cung cấp dịch vụ và ứng dụng sẽ thay
mặt ta làm việc đó.
1.2.3. Các loại hình ứng dụng LBS
Các hệ thống LBS có thể chia làm 4 loại chính: Dịch vụ cung cấp thông tin dựa
trên vị trí (Location based information services), tính cước dịch vụ theo vị trí
(Location sensitive billing), dịch vụ hỗ trợ khẩn cấp (Emergency services) và dịch vụ
quản lý giám sát (Tracking).
Dịch vụ cung cấp thông tin dựa trên vị trí
Một ví dụ tiêu biểu cho dịch vụ thông tin dựa trên vị trí là hệ thống định vị dẫn
đường. Trong khi tham gia giao thông hàng ngày, không ít lần ta phải loay hoay tìm
một trạm đổ xăng, một nhà hàng hoặc một trạm rút tiền tự động v.v đó chính là lúc ta
cần đến dịch vụ dẫn đường. Có nhiều cách để triển khai và khai thác dịch vụ này
nhưng để có thể sử dụng nó một cách thuận lợi nhất khách hàng cần đến một thiết bị di
động được tích hợp module GPS, có màn hình đồ họa, có khả năng kết nối Internet
không dây và thuận tiện hơn nữa khi nó cho phép cài thêm các ứng dụng dịch vụ ra
tăng giúp khách hàng tương tác với hệ thống dễ dàng hơn. Thiết bị di động này có thể
là một chiếc điện thoại thông minh (smartphone), một chiếc PDA (Pocket PC hoặc
PAM) hoặc một máy tính nhúng có màn hình tinh thể lỏng được thiết kế để đặt trên xe.

25



Dịch vụ tính cước theo vị trí
Có một số hệ thống cần xác định vị trí của khách hàng để tính cước cho dịch vụ
mà họ sẽ cung cấp. Ví dụ dịch vụ mua hàng từ xa, dịch vụ vận chuyển Như vậy, tính
cước theo vị trí thực ra là một chức năng của một hệ thống, chức năng này giúp tính
giá thành dịch vụ một cách chính xác hơn qua đó làm cho khách hàng tăng độ tin
tưởng vào hệ thống.
Dịch vụ hỗ trợ khẩn cấp

Trong sinh hoạt hàng ngày, đặc biệt trong khi tham gia giao thông, du lịch,
thám hiểm mặc dù ta luôn thận trọng để tránh xảy ra những tai nạn đáng tiếc nhưng
đôi khi ta vẫn phải đối mặt với các tình huống nguy hiểm, khi đó nếu có sự trợ giúp
kịp thời cơ hội an toàn sẽ cao hơn. Hệ thống hỗ trợ khẩn cấp hoạt động theo nguyên
tắc: nhà cung cấp dịch vụ nhận tín hiệu yêu cầu hỗ trợ từ khách hàng, khi đã xác định
được vị trí người yêu cầu, nhà cung cấp sẽ gửi các trang thiết bị kỹ thuật, nhân lực cần
thiết đến hiện trường để giải quyết sự cố. Về phía mình, người sử dụng dịch vụ cần
được trang bị thiết bị cho phép dễ dàng gửi tín hiệu yêu cầu khi cần thiết và cung cấp
thông tin vị trí chính xác giúp người hỗ trợ có thể nhanh chóng tiếp cận hiện trường.
Dịch vụ giám sát
Để bảo vệ tài sản có giá trị như một chiếc ôtô, một chiếc xe máy đắt tiền
người ta có thể gắn vào nó thiết bị giám sát, khi được kích hoạt thiết bị này có nhiệm
vụ gửi về máy tính của nhà cung cấp dịch vụ vị trí hiện tại của mình. Dữ liệu vị trí
được dùng để vẽ lại vết di chuyển của thiết bị trên bản đồ. Khi bị mất hoặc thất lạc tài
sản, khách hàng có thể căn cứ vào vết di chuyển của thiết bị để tìm lại tài sản.
Ta còn gặp các dịch vụ giám sát dưới dạng các hệ thống quản lý, điều hành, ví
dụ hệ thống quản lý, điều hành mạng lưới taxi, hệ thống quản lý điều hành đội xe chở
hàng, hệ thống quản lý điều hành mạng lưới xe bus Trong các hệ thống trên, dữ liệu
vị trí gửi về từ thiết bị giám sát đặt trên xe được sử dụng để hỗ trợ người điều hành
đưa ra các quyết định hợp lý giúp nâng cao hiệu suất hoạt động của toàn bộ hệ thống.
1.2.4. Một số ví dụ về ứng dụng LBS:
1.2.4.1. Dịch vụ khẩn cấp
Một trong những ứng dụng của LBS là khả năng định vị một cá thể nhất định, cá
thể đó không ý thức được vị trí chính xác của mình hay không có khả năng phát hiện
ra nó vì họ đang trong một tình huống khẩn cấp (như bị thương, tội phạm tấn công…).
Ví dụ 1: người lái xe thường không biết vị trí chính xác của họ khi phương tiện
của họ bị tai nạn. Nhờ việc định vị chính xác tự động sẽ giúp cho các dịch vụ trợ giúp
khẩn cấp cung cấp nhanh chóng và hiệu quả. Nó bao gồm cả loại công cộng và riêng
tư cho cả người đi bộ và người lái xe. Các dịch vụ khẩn cấp công cộng có thể gọi lính