Escuela Técnica Superior de Ingenieros Informáticos
Universidad Politécnica de Madrid

TRABAJO FIN DE GRADO

CloudRoom
Una...
Contenidos
1. Motivación

2. Objetivos
3. Fundamentos Tecnológicos
4. Planteamiento del Problema
5. Solución Propuesta
6. ...
Motivación
Motivación
Internetificación

CloudRoom - Francisco Javier Sánchez Carmona

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Motivación
Computación Móvil
• Internet está independizándose de los ordenadores

• Cada vez mayor capacidad de cómputo
• ...
Motivación
Redes Sociales y Web Semántica
• Información gigantesca desestructurada e inconexa

• Redes Sociales
• Ricas en...
Motivación
Cloud Computing
• Utility Computing
• La computación como suministro
• Como la electricidad, el agua o el teléf...
Motivación
Massive Open Online Courses (MOOC)
• Educación aumentada tecnológicamente

• Cursos Online Masivos y Abiertos
•...
Motivación
Principales Plataformas
• Creadas por prestigiosas
Universidades
• En España
• MiriadaX

• Para el futuro
• Moo...
Objetivos
Objetivos
• Plataforma MOOC desplegada en Cloud

• Aplicación Software as a Service (SaaS)
• Social
• Multidispositivo (PC...
Fundamentos Tecnológicos
Fundamentos tecnológicos

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Planteamiento del Problema
Planteamiento del Problema
• Concepción del producto desde la etapa inicial
• Poca experiencia y conocimiento
• Plataforma...
Solución Propuesta
Solución Propuesta
Metodología y Ciclo de Vida
• Ciclo de vida iterativo e incremental

• Metodología personalizada
• Méto...
Solución Propuesta
Arquitectura del Software
• Todas las capas del sistema
desacopladas
• Front-end de Back-end
• Facilita...
Solución Propuesta
Modelo de Datos
• Aplicación centrada en los datos

• Ingente cantidad de datos (Big Data)
• Muy variad...
Solución Propuesta
Modelo de Datos
• Almacenamiento de sesiones
• Información volátil
• Accedida potencialmente millones d...
Solución Propuesta
Modelo de Datos
• Clasifican la información

• Modelan conceptos de forma
natural
• Proporcionan semánt...
Solución Propuesta
Modelo de Datos
• Modelo de Redes Semánticas

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Solución Propuesta
Modelo de Datos
• SGBD Neo4j

• Grafo de propiedades etiquetado
• Esquema opcional
• Compatible con Tri...
Solución Propuesta
Modelo de Datos
• Modelo de diseño Neo4j

• Etiquetas ayudan a clasificar e
indexar
• Clases y Subclase...
Solución Propuesta
Back-end

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Solución Propuesta
Back-end
• Servicio web con API REST
• Express.js

• Acceso a la capa de datos vía REST
• Implementació...
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Front-end

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Solución Propuesta
Front-end
• Interfaz web con Responsive Web Design
• Proporciona cliente multidispositivo

• Lógica de ...
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Front-end

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Solución Propuesta
Despliegue en Amazon Web Services
• Balanceo de carga elástico
• Auto escalado dinámico
• Dos zonas de ...
Solución Propuesta
Despliegue en Amazon Web Services
• Dos modos Maestro/Esclavo

• Neo4j
• Datos replicados
• Alta dispon...
Conclusiones
Conclusiones
• Proyecto integral de Ingeniería en Informática
• Mayoría de áreas de conocimiento tratadas
• Valoración de ...
Líneas Futuras
Líneas Futuras
Buscador Semántico
• Al estilo Facebook Graph Search
• Consultas de la BBDD en lenguaje natural
• Ya se han...
Líneas Futuras
Otras funcionalidades
• Motor de recomendaciones
• De cursos, de estudiantes para empleos

• Funcionalidade...
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CloudRoom: Una Plataforma Universitaria Social, Semántica y Ubicua

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In CloudRoom, a MOOC platform has been designed with an architecture that satisfies the last conventions on Cloud Computing; which involves the use of REST services, NoSQL databases, and uses the last recommendations from W3C in terms of web development and Linked Data. For its building process, agile methods of Software Engineering, Human-Computer Interaction techniques, and state of the art technologies such as Neo4j, Redis, Node.js, AngularJS, Bootstrap, HTML5, CSS3 or Amazon Web Services have been used. Furthermore, a comprehensive Informatics Engineering work has
been performed, by combining virtually all of the areas of knowledge in Computer Science.

Summarizing, the pillars of a robust, maintainable, and distributed system have been devised; a system with social and semantic capabilities, which runs in multiple devices, and scales to millions of users.

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CloudRoom: Una Plataforma Universitaria Social, Semántica y Ubicua

  1. 1. Escuela Técnica Superior de Ingenieros Informáticos Universidad Politécnica de Madrid TRABAJO FIN DE GRADO CloudRoom Una Plataforma Universitaria Social, Semántica y Ubicua Autor: Francisco Javier Sánchez Carmona Directora: Sonia de Frutos Cid
  2. 2. Contenidos 1. Motivación 2. Objetivos 3. Fundamentos Tecnológicos 4. Planteamiento del Problema 5. Solución Propuesta 6. Conclusiones 7. Líneas Futuras CloudRoom - Francisco Javier Sánchez Carmona 2
  3. 3. Motivación
  4. 4. Motivación Internetificación CloudRoom - Francisco Javier Sánchez Carmona 4
  5. 5. Motivación Computación Móvil • Internet está independizándose de los ordenadores • Cada vez mayor capacidad de cómputo • Conexiones de 4ª Generación (4G) • Internet of Things CloudRoom - Francisco Javier Sánchez Carmona 5
  6. 6. Motivación Redes Sociales y Web Semántica • Información gigantesca desestructurada e inconexa • Redes Sociales • Ricas en conexiones de los datos • Soluciones • Tecnologías semánticas Facebook Open Graph CloudRoom - Francisco Javier Sánchez Carmona Twitter Interest Graph Google Knowledge Graph 6
  7. 7. Motivación Cloud Computing • Utility Computing • La computación como suministro • Como la electricidad, el agua o el teléfono • Cloud Computing • Una idea antigua rebautizada “If computers of the kind I have advocated become the computers of the future, then computing may someday be organized as a public utility just as the telephone system is a public utility... The computer utility could become the basis of a new and important industry.” —John McCarthy, discurso en el centenario del MIT en 1961 CloudRoom - Francisco Javier Sánchez Carmona 7
  8. 8. Motivación Massive Open Online Courses (MOOC) • Educación aumentada tecnológicamente • Cursos Online Masivos y Abiertos • Metodología • • • • Curso con una estructura temporal definida Número de estudiantes ilimitado Impartido vía Internet Materiales accesibles de forma gratuita CloudRoom - Francisco Javier Sánchez Carmona 8
  9. 9. Motivación Principales Plataformas • Creadas por prestigiosas Universidades • En España • MiriadaX • Para el futuro • Mooc.org (Google) CloudRoom - Francisco Javier Sánchez Carmona 9
  10. 10. Objetivos
  11. 11. Objetivos • Plataforma MOOC desplegada en Cloud • Aplicación Software as a Service (SaaS) • Social • Multidispositivo (PC, Tablet, Smartphone …) • Semántica de los datos almacenados • Escalable y elástica CloudRoom - Francisco Javier Sánchez Carmona 11
  12. 12. Fundamentos Tecnológicos
  13. 13. Fundamentos tecnológicos CloudRoom - Francisco Javier Sánchez Carmona 13
  14. 14. Planteamiento del Problema
  15. 15. Planteamiento del Problema • Concepción del producto desde la etapa inicial • Poca experiencia y conocimiento • Plataformas MOOC • Redes Sociales • Técnicas de Interacción Persona-Ordenador • Técnicas ágiles de análisis de requisitos • ERS • • • • Gestión de la Interfaz Principal Gestión de Cursos Interacciones Sociales Acceso a cursos, instituciones, usuarios … CloudRoom - Francisco Javier Sánchez Carmona 15
  16. 16. Solución Propuesta
  17. 17. Solución Propuesta Metodología y Ciclo de Vida • Ciclo de vida iterativo e incremental • Metodología personalizada • Métodos ágiles de Ingeniería del Software • Gestión de Configuración • Integración continua Bitbucket • Código CloudRoom - Francisco Javier Sánchez Carmona Dropbox • Documentación 17
  18. 18. Solución Propuesta Arquitectura del Software • Todas las capas del sistema desacopladas • Front-end de Back-end • Facilita la creación de nuevos clientes (Android, iOS …) • Capa de datos del servicio web • Balanceo de carga • Servidores de respaldo • Escalabilidad CloudRoom - Francisco Javier Sánchez Carmona 18
  19. 19. Solución Propuesta Modelo de Datos • Aplicación centrada en los datos • Ingente cantidad de datos (Big Data) • Muy variados (Texto, Videos, Fotos) • Generados a gran velocidad • Proporcionan un gran valor • Persistencia Poliglota • Sesiones en BBDD Clave-Valor • Datos sociales en BBDD de Grafos CloudRoom - Francisco Javier Sánchez Carmona 19
  20. 20. Solución Propuesta Modelo de Datos • Almacenamiento de sesiones • Información volátil • Accedida potencialmente millones de veces • Base de Datos NoSQL Redis • Clave-Valor • Altamente escalable • Muy rápida para el dominio escogido CloudRoom - Francisco Javier Sánchez Carmona 20
  21. 21. Solución Propuesta Modelo de Datos • Clasifican la información • Modelan conceptos de forma natural • Proporcionan semántica a los datos • Una Red Social es un Grafo CloudRoom - Francisco Javier Sánchez Carmona 21
  22. 22. Solución Propuesta Modelo de Datos • Modelo de Redes Semánticas CloudRoom - Francisco Javier Sánchez Carmona 22
  23. 23. Solución Propuesta Modelo de Datos • SGBD Neo4j • Grafo de propiedades etiquetado • Esquema opcional • Compatible con Tripletas (RDF) • Consultas • Lenguaje declarativo Cypher • Escala hasta 32.000 M de Nodos • Capaz de recorrer 1M de Nodos/s CloudRoom - Francisco Javier Sánchez Carmona 23
  24. 24. Solución Propuesta Modelo de Datos • Modelo de diseño Neo4j • Etiquetas ayudan a clasificar e indexar • Clases y Subclases • Relaciones modelan conceptos CloudRoom - Francisco Javier Sánchez Carmona 24
  25. 25. Solución Propuesta Back-end CloudRoom - Francisco Javier Sánchez Carmona 25
  26. 26. Solución Propuesta Back-end • Servicio web con API REST • Express.js • Acceso a la capa de datos vía REST • Implementación • Javascript del lado del servidor (Node.js) • Modelo de entrada/salida no bloqueante • Concurrencia asíncrona sin threads • Aplicaciones en red altamente escalables CloudRoom - Francisco Javier Sánchez Carmona 26
  27. 27. Solución Propuesta Front-end CloudRoom - Francisco Javier Sánchez Carmona 27
  28. 28. Solución Propuesta Front-end • Interfaz web con Responsive Web Design • Proporciona cliente multidispositivo • Lógica de la interfaz en Javascript • Framework Modelo Vista Controlador • Cliente REST CloudRoom - Francisco Javier Sánchez Carmona 28
  29. 29. Solución Propuesta Front-end CloudRoom - Francisco Javier Sánchez Carmona 29
  30. 30. Solución Propuesta Despliegue en Amazon Web Services • Balanceo de carga elástico • Auto escalado dinámico • Dos zonas de disponibilidad • Tolerancia a fallos • Alta disponibilidad de Contenido • Amazon CloudFront (CDN) • Almacenamiento de objetos estáticos • Amazon S3 CloudRoom - Francisco Javier Sánchez Carmona 30
  31. 31. Solución Propuesta Despliegue en Amazon Web Services • Dos modos Maestro/Esclavo • Neo4j • Datos replicados • Alta disponibilidad • Redis • Datos particionados y replicados • Tolerancia a fallos • Alta disponibilidad CloudRoom - Francisco Javier Sánchez Carmona 31
  32. 32. Conclusiones
  33. 33. Conclusiones • Proyecto integral de Ingeniería en Informática • Mayoría de áreas de conocimiento tratadas • Valoración de amplia gama de tecnologías • Trabajo centrado en diseño escalable y elástico • Idea original propuesta • Dificultad inherente • Ambiciones que exceden el tiempo dado CloudRoom - Francisco Javier Sánchez Carmona 33
  34. 34. Líneas Futuras
  35. 35. Líneas Futuras Buscador Semántico • Al estilo Facebook Graph Search • Consultas de la BBDD en lenguaje natural • Ya se han iniciado las investigaciones CloudRoom - Francisco Javier Sánchez Carmona 35
  36. 36. Líneas Futuras Otras funcionalidades • Motor de recomendaciones • De cursos, de estudiantes para empleos • Funcionalidades educativas • Clases en video • Automatización de las evaluaciones • Fórmulas colaborativas • Certificados firmados • Chat Social CloudRoom - Francisco Javier Sánchez Carmona 36
  37. 37. Escuela Técnica Superior de Ingenieros Informáticos Universidad Politécnica de Madrid TRABAJO FIN DE GRADO CloudRoom Una Plataforma Universitaria Social, Semántica y Ubicua Autor: Francisco Javier Sánchez Carmona Directora: Sonia de Frutos Cid
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