MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Trong bối cảnh công nghệ 4.0 đang phát triển vượt bậc, Internet of things được ứng dụng rộng rãi trong đời sống từ Smart Home đến Smart City, các sản phâm công nghệ đã có sự kết nối và giao tiếp với nhau trở thành một mạng lưới hỗ trợ mạnh mẽ đến đời sống con người. Bắt kịp với xu thế công nghệ xanh của thế giới, nhóm em quyết định thực hiện đề tài “Xây dựng hệ thống cho thuê xe đạp công cộng ứng dụng công nghệ Edge computing”. Nhằm giúp tạo ra một hệ thống cho thuê xe đạp mà không cần đến nhiều sự quản lý từ con người, đơn giản và tiện nghỉ trong cách sử dụng.
Bên cạnh đó, xây dựng hệ thống cho thuê xe đạp còn là một đề tài có thể giúp em vận dụng các kiến thức chuyên ngành đã học được, qua đó một phan thé hiện được quá trình học tập trong những năm tháng giảng đường. Mục đích Nghiên cứu và áp dụng công nghệ ảo hóa container để xây dựng hệ thống tính toán cạnh biên (Edge Computing), ứng dụng Kubernetes - công cụ điều phối container dé xây dựng hệ thống máy chủ có tính đáp ứng cao, khả năng mở rộng dé xử lý các yêu cầu và quản lý các thiết bị biên, đồng thời tương tác với các thiết bị đầu cuối phía người dùng. Đối tượng và phạm vỉ nghiên cứu — Triển khai hệ thống Backend IoT cho hệ thống quản lý xe đạp công cộng, quan ly người dùng, ứng dụng các công nghệ container và kubernetes. — Xây dựng các trạm ứng dung Edge computing dé quan lý xe đạp và cập nhật trạng thái, tương tác với hệ thống máy chủ.
— Ứng dụng thuê xe đạp trên thiết bị di động. — Trién khai hệ thống giám sát các trạm quan lý xe đạp. CHƯƠNG II: CÁC NGHIÊN CỨU VÀ CÔNG NGHỆ LIÊN QUAN 2. Tổng quan tình hình nghiên cứu.
Xu hướng công nghệ xanh 4.0 đã và đang được phát triển nhanh chóng và rộng rãi, các quốc gia phát triển đã cho thấy những lợi ích mà công nghệ mang lại cho nền nông nghiệp, công nghiệp và ngay cả trong đời sống. Trong đó, Edge computing, Cloud computing là những xu hướng công nghệ phô biến trong những năm qua. Edge Computing được ứng dụng dé cải thiện hiệu suất cho các ứng dụng IoT. Các dit liệu được xử lý tại Edge gần với các thiết bị lot giúp cho tốc độ xử lý dữ liệu nhanh hơn, giảm thiểu độ trễ.
Cloud Computing giúp mang lại một hệ thống dễ dàng nâng cấp, vận hành và bảo trì. Tình hình nghiên cứu ngoài nước Theo bai báo cáo “Edge Computing Market Size, Industry Growth Report, 2020- 2027”, dự án camera an ninh trong nha Nest Cam IQ do Google Inc. xây dựng có tính năng xử ly thị giác trên thiết bị dé phát hiện chuyên động, nhận dang khuôn mặt quen thuộc và gửi cảnh báo thời gian thực. đã công bố nền tảng Cloud IoT Edge giúp mở rộng khả năng xử lý dữ liệu và máy học (Machine Learning) của Google Cloud cho các thiết bị Edge Computing.
Nền tảng phần mềm này đi kèm với một công cụ máy học có thé tận dụng các ứng dụng của Edge Tensor Processing Units (TPUs). Theo báo cáo “Edge Computing Market — Growth, Trend, Forecast (2021 — 2026)” cho rằng: điện toán cận biên được kỳ vọng sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc áp dụng và hoạt động rộng rãi các công nghệ, chăng hạn như AR/VR, phương tiện tự hành, loT, CDN thế hệ tiếp theo, đám mây thế hệ tiếp theo va trò chơi phát trực tuyến. Ví dụ, Điện toán cận biên có thể rất quan trọng trong việc vận hành một mạng xe tự hành trong tương lai. Vào tháng 7 năm 2019, IBM Nhật Ban đã gia nhập Hiệp hội điện toán biên ô tô (AECC).
Tình hình nghiên cứu trong nước Vào tháng 12 năm 2020, Sở Giao thông vận tải Thành phố Hồ Chí Minh thông báo rằng Ủy ban nhân dân thành phó đã chấp thuận về nguyên tắc cho việc thí điểm hệ thống đi chung xe đạp công cộng tại một số khu vực trên toàn thành phố trong 12 tháng. Hệ thống chia sẻ xe đạp do Công ty CP Tập đoàn Trí Nam đầu tư và vận hành [1] 2. Những van đề cần tập trung giải quyết. - Xây dựng một hệ thống quan lý xe đạp hoạt động ồn định.
- Hệ thống phù hợp với điều kiện cơ sở vật chất, dễ dàng triển khai. - Đảm bảo tính an toàn, tin cậy và phù hợp với tình hình trong nước. - Cải thiện hiệu năng của hệ thống, tự động phục hồi hoặc dễ dàng sửa chữa khi gặp trục trặc. - Đảm bảo tính mở rộng.
Cơ sé lý thuyết và hướng tiếp cận đề tài. Cloud Computing Cloud computing - điện toán đám mây là việc cung cấp các dịch vụ điện toán bao gồm servers, storage, databases, networking, software,. thông qua mạng internet. “A Microsoft Azure & KAMATERA 9 nh: Lợi ích của điện toán đám mây: - Nhanh chóng: đám mây cho phép ta dễ dàng sở hữu một hệ thống máy chủ, cơ sở đữ liệu,.
chỉ sau một vài thao tác chỉ cần có kết nỗi mạng bat ké ở đâu. Ta có thé triển khai từ một ý tưởng đến khâu hoàn thiện một cách nhanh chóng, điều này cho phép ta thử nghiệm những ý tưởng mới mà không phải mắt quá nhiều lo lắng. - Quy mô linh hoạt: với điện toán đám mây, không cần phải cung cấp tài nguyên quá mức đề đảm bảo yêu cầu lượng tài nguyên máy chủ khi mở rộng. Thay vào đó, ta chỉ cần cung cấp đủ tài nguyên cần thiết, việc nâng cấp tài nguyên hoặc giảm đi được điện toán đám mây hỗ trợ thực hiện dễ dàng.
- Tiết kiệm chi phí: chính vì việc không phải sở hữu một hệ thống máy chủ hay tài nguyên vật lý nào nên người dùng còn tiết kiệm được một số chi phí như mặt bang, bảo dưỡng và thay thế khi gặp trục trặc. 10 - Triển khai trên toàn cầu chỉ trong vài phút Phân loại điện toán đám mây: - Public cloud: được sở hữu bởi một bên nhà cung cấp dịch vụ điện toán, họ cung cấp tài nguyên hệ thống thông qua mạng internet. - Private cloud: là những đám mây phục vụ riêng cho các doanh nghiệp hoặc tổ chức với mục đích sử dụng một hệ thống điện toán cho riêng họ và đảm bảo tính bảo mật cao. - Hybrid cloud: là sự kết hợp của public cloud va private cloud nhờ các công nghệ cho phép chia sẻ đữ liệu.
Điều này mang lại cho doanh nghiệp sự linh hoạt với nhiều tùy chọn triển khai hon, giúp tối ưu hóa cơ sở hạ tầng, bảo mật. Phân loại dịch vụ đám mây: - Infrastructure as a service (IaaS): đây là loại co bản nhất của điện toán dam mây, IaaS cung cấp cơ sở hạ tầng, máy ảo, bộ nhớ, hệ thong mang, hé điều hành. Một số nha cung cấp dịch vụ này có thể kê đến như AWS, Microsoft Azure, Google. - Platform as a service (PaaS): hỗ trợ người dùng sử dụng dịch vụ cloud bang cac hé điều hành, co sở dit liệu, may chu web.
giúp người dùng tập hon vào dịch vụ đầu cuối hơn là quan tâm đến những thứ bên trong. Các nhà cung cấp laaS cũng thường cung cấp PaaS giúp bạn giảm tải công việc. - Software as a service (SaaS): giúp người dùng truy cập đến các phần mềm trên nên tảng cloud mà không cân quản lý cơ sở hạ tầng và nền tảng nó đang chạy. Các SaaS thường gặp như các dich vụ của google như tai liệu, drive, google photo.
hay outlook, dropbox. Edge Computing Điện toán biên (Edge Computing) là một kiến trúc được thiết kế và xây dựng nhằm tối ưu hoá hệ thống điện toán đám mây bằng cách cho phép xử lý, tính toán đữ liệu tại vùng biên — nơi gần với nguồn phát sinh đữ liệu và nhận yêu cầu xử lý nhất (các thiết bị IoT). Hình 2 Mô hình kiến trúc Edge Computing Hoạt động của Edge computing: điện toán biên hoạt động bằng cách nắm bắt và xử lý thông tin cảng gần nguồn dữ liệu hoặc sự kiện mong muốn càng tốt. Nó dua vào cảm biến, thiết bị điện toán và máy móc dé thu thập dit liệu và cung cấp dit liệu cho các máy chủ biên hoặc đám mây.
Tùy thuộc vào nhiệm vụ va kết quả mong muốn, dữ liệu này có thé cung cấp cho hệ thống phân tích và học máy, cung cấp khả năng tự động hóa hoặc cung cấp khả năng hiển thị về trạng thái hiện tại của thiết bị, hệ thống hoặc sản phẩm. 12 Các thành phần trong Edge computing: e Cloud Server: Day có thé là một đám mây công cộng hoặc riêng tư, hoặc có thé là một trung tâm dữ liệu. Những dam mây nay lưu trữ và chạy các ứng dụng được sử dụng dé điều phối và quản lý các edge node (nút biên) khác nhau. Khối lượng công việc ở biên, ở thiết bị cuối và trên các đám mây sẽ tương tác lẫn nhau trong quá trình xử lý.
e Thiết bị biên (edge device): là thiết bị được tích hợp khả năng tính toán như máy ATM, máy ảnh số hoặc ô tô. Các thiết bị biên thường có năng lực tính toán hạn chế, chỉ xử lý các yêu cầu tức thời cần độ trễ thấp. Mặc dù cũng có những edge device với cấu hình mạnh, chúng là ngoại lệ chứ không đại diện cho đa SỐ. e Nút biên (edge node): Nút biên là một cách gọi chung dé chi bat kỳ thiết bị biên, máy chủ biên hoặc công biên nào mà tính toán biên có thé được thực hiện.
e May chủ biên (edge server): máy chủ biên là một máy tính có mục đích chung được đặt trong một cơ sở hoạt động từ xa như nhà máy, cửa hàng bán lẻ, khách 13 sạn, trung tâm phân phối hoặc chi nhánh ngân hàng. Máy chủ biên thường được xây dựng băng PC công nghiệp với CPU có 8 - 16 lõi hoặc hơn, bộ nhớ từ 16GB và hàng trăm GB dung lượng lưu trữ cục bộ. Một máy chủ biên thường được sử dung dé chạy khối lượng công việc của ứng dụng doanh nghiệp và các dich vu được chia sẻ. Cổng biên (edge gateway): một công biên thường là một máy chủ biên, ngoài việc xử lý khối lượng công việc của ứng dụng doanh nghiệp còn thực hiện các chức năng mạng như biên dịch giao thức, bảo vệ tường lửa hoặc kết nối không dây.
Thiết bị và công nghệ sử dụng.