Tài liệu Báo cáo tốt nghiệp: NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN GIẢI THUẬT QUẢN LÝ NHIỀU BẢN SAO CHO CÁC ỨNG DỤNG PHỨC TẠP ppt

11 557 0
  • Loading ...
    Loading ...
    Loading ...

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Tài liệu liên quan

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 25/01/2014, 10:20

Báo cáo tốt nghiệpNGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN GIẢI THUẬT QUẢN LÝNHIỀU BẢN SAO CHO CÁC ỨNG DỤNG PHỨC TẠPMỤC LỤCBáo cáo tốt nghiệp 1NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN GIẢI THUẬT QUẢN NHIỀU BẢN SAO CHO CÁC ỨNG DỤNG PHỨC TẠP 1MỤC LỤC 2I. ĐẶT VẤN ĐỀ 3II. CẬP NHẬT THÔNG TIN TRONG MÔI TRƯỜNG PHÂN TÁN. 4III. KỸ THUẬT ĐÁNH DẤU BẢN ĐIỀU KHIỂN 6IV. GIẢI THUẬT QUẢNNHIỀU BẢN SAO 8V. KẾT LUẬN 10LÊ VĂN SƠNTrường Đại học Sư phạm - Đại học Đà NẵngTÓM TẮTBài viết này nêu lên kết quả mô hình hóa và nghiên cứu giải thuật đảm bảotính gắn bó thông tin trong quản nhiều bản sao trên môi trường phân tán hiệnđại. Trên cơ sở thuyết về cập nhật thông tin cho các bản sao của cùng một đốitượng, kỹ thuật đánh dấu bản điều khiển cho phép xác định trạng thái chung củatoàn hệ và chọn lựa giải thuật cập nhật phù hợp được nghiên cứu.Việc tham chiếu đến bản điều khiển là cơ sở chủ yếu để các tác tử tựquyết định khi tiến hành cập nhật các bản sao một cách tin cậy.Toàn bộ giải pháp kỹ thuật này được thiết kế và xây dựng bằng Java trênJVM và bao gồm các bước thể hiện hoạt động của hệ theo phương thức cung cấpđộng danh sách các bản sao cần phải cập nhật.Kết quả này có thể phục vụ cho quá trình nghiên cứu thiết kế và xây dựngcác ứng dụng phức tạp với khối lượng lớn các thông tin dùng chung cần xử lý. ABSTRACTThis paper presents the result of modelisation and algorithm research toassure the coherence in managing multicopies of the modern distributiveenvironment. On the theory of information update for the copies of the sameobject, the technique of marking the control panel allows defining the generalstate of the whole system and choosing the appropriate update researchedalgorithm.The reference to control panel is the principal basis for an agent to makedecision when it carries out updating the copies reliably.All of this technical measure is designed and built by Java on JVM andconsists of the steps of the system activities according to the method of dynamicsupplication for the list of updated copies.This result can serve the process of research on designing and buildingcomplicated applications with the large quantity of treated information.I. ĐẶT VẤN ĐỀHiện nay, trong lĩnh vực mạng diện rộng, đặc biệt là mạng Internet, việcquản nhiều bản sao của cựng một đối tượng thông tin đang được các nhàchuyên môn tin học quan tâm nghiên cứu ngay trong giai đoạn phân tích, thiết kếvà xây dựng hệ điều hành. Ngoài ra, đây cũn là một trong những vấn đề có tínhchất cơ sở cho các ứng dụng phức tạp.Quản nhiều bản sao (multicopies) là giải phỏp kỹ thuật bao gồm tập hợpcỏc thụng tin được nhân bản từ một đối tượng thông tin và các chương trỡnh quảnlý chỳng trong mụi trường phân tán.Vấn đề truy cập và xử thụng tin phõn tỏn núi chung, quản nhiều bảnsao núi riờng được nghiên cứu trong hàng loạt các công trỡnh, đặc biệt củaHerman, Ellis, Wilms và Le Lann [[5], tr. 205-206 và 275-291]. Các giải thuật nàylà cơ sở chủ yếu cho giải pháp đảm bảo sự gắn bó yếu nhờ dấu, nhờ bộ tuần tựtuần hoàn và đảm bảo sự gắn bó mạnh cho các hệ thống đồng nhất. Yờu cầu quan trọng của tất cả cỏc giải phỏp quản nhiều bản sao là đảmbảo tính gắn bó thông tin (coherence), toàn vẹn dữ liệu và trỏnh bế tắc diễn ratrong quỏ trỡnh khai thỏc - vận hành hệ. Nội dung quản nhiều bản sao là cỏc giải phỏp cho phộp tự động hóa cáccông việc kiểm tra tính hợp thức của truy cập thông tin, khôi phục thông tin, cậpnhật thông tin, an toàn cho các bản sao, sử dụng các bộ nhớ, đĩa, lưu lịch sử,mở/ghi lịch sử, chuyển các bản loại bỏ vào vùng có thể khôi phục, Trong các nộidung nêu trên, vấn đề quan trọng nhất là cập nhật tự động thông tin vào các bảnsao.Bài viết này định hướng chủ yếu vào việc xây dựng hệ thống giải pháp kỹthuật quản nhiều bản sao trong mụi trường phân tán phục vụ cho các ứng dụngcó khối lượng xử thông tin lớn trong điều kiện kỹ thuật phần cứng, phần mềmkhông đồng nhất.Mục tiờu nghiờn cứu của đề tài là xây dựng mô hỡnh hoạt động của hệphân tán và phát triển giải thuật quản nhiều bản sao trờn cơ sở công nghệ tác tửdi động trên môi trường JVM.II. CẬP NHẬT THÔNG TIN TRONG MÔI TRƯỜNG PHÂN TÁNMụ hỡnh và giải thuật nghiờn cứu phải đảm bảo các đặc tính toàn vẹn đóđược nêu trong [[6], tr. 205-206] và tuân thủ theo các giai đoạn thể hiện tronghỡnh vẽ 1. Mỗi một giai đoạn cập nhật thể hiện những đặc điểm riêng biệt về sựgắn bó dữ liệu giữa các bản sao. Trong giai đoạn 1 và 3, thao tác duy nhất là lưu dữ liệu và trạng thái hiệncó là đủ. Nếu nằm vào trạng thái 2, thỡ tỏc tử phải cố gắng kết thỳc cụng việc củamỡnh ở điểm II hoặc là phải phục hồi lại trạng thái ban đầu ở điểm I. Hai giaiđoạn gắn bó 1 và 2 cú bản dữ liệu khỏc nhau. Trong môi trường phân tán, sơ đồ vị trí của các bản sao và việc cập nhậtchúng có thể mô tả trong hỡnh vẽ 2 sau đây.Các bản sao có thể đặt trên các server S1, S2, ,Sn trên các tập tin hay vùngnhớ đặc biệt bij, i=1 n, j=1 m, trong đó i chỉ server, j chỉ bản sao, n là số lượngserver được mắc nối trong mạng, m là số lượng các bản sao cần phải cập nhật.Mỗi server có thể quản một mạng con. Ngoài ra, cỏc bản sao cú thể được bố trítrên các trạm thể hiện bằng cỏc tk, k=1 q, k là trạm và q là số trạm được mắc nối.Nếu ta cú n bản sao của đối tượng b nào đó, thỡ ràng buộc toàn vẹn phảilà:Trên bản sao của 1 đối tượngb1=b2=b3= =bnTrên các bản sao của toàn bộ các đối tượngb11=b21= =bn1b12=b22= =bn2 b1m=b2m= =bnmGọi M là cực đại của các cập nhật có thể diễn ra đồng thời, thỡ M cú thểtớnh theo cụng thức M=n x m.Căn cứ vào nội dung thông tin cần phải đảm bảo sự gắn bó mà người tachia ra hai loại giải thuật:• Giải thuật toỏn gắn bú mạnh• Giải thuật toỏn gắn bú yếu.Hệ thống viễn thông là đối tượng có thể diễn ra các sự cố kỹ thuật và ùntắt đường truyền, ta có số lần truy cập bản sao trên thực tế sẽ lớn hơn M rất nhiều;hiệu năng hoạt động của hệ trong trường hợp này sẽ bị giảm.Một trong những giải pháp khắc phục vấn đề vừa nêu là áp dụng kỹ thuậtđánh dấu bản điều khiển và căn cứ vào hệ thống tín hiệu này, người ta có thể chọncác giải thuật cập nhật thích hợp, rút ngắn được tốc độ cập nhật bỡnh quõn.Việc lựa chọn giải thuật cập nhật được tiến hành trên cơ sở truy cập vàocấu trúc phân tầng. Cấu trúc này được mô tả trong hỡnh vẽ 3. Ứng với mỗi một loại truy cập, người ta có thể hoặc là áp dụng các giảithuật đang có đó được kiểm nghiệm hoặc là phải nghiên cứu các giải thuật phùhợp hơn nhằm khai thác tối đa khả năng của kỹ thuật và công nghệ mới.III. KỸ THUẬT ĐÁNH DẤU BẢN ĐIỀU KHIỂNKỹ thuật đánh dấu bản điều khiển gọi tắt là TOMCP (Technique OfMarking the Control Panel) là một hệ thống bao gồm các chương trỡnh, danh sỏchtài nguyờn cần thiết để thực hiện các lệnh và tổ hợp các tín hiệu cho phép nhậnbiết trạng thái của toàn bộ các bản sao đang được sử dụng trong hệ.Thành phần cơ bản của TOMCP có thể mô tả trong hỡnh vẽ 4 sau đây. Chương trỡnh quản TOMCP được xây dựng dưới dạng thủ tục tiện íchvới chức năng chủ yếu là kiểm tra tính hợp thức của việc truy cập vào bản, dũ tỡmthụng tin, cập nhật cỏc tớn hiệu và yờu cầu được cung cấp tài nguyên theo danhsách, Thủ tục này là một trong những thành phần cơ bản của tác tử.Danh sách các tài nguyên cần thiết là tổ hợp các các thiết bị, chương trỡnhvà dữ liệu phục vụ cho việc quản TOMCP. Hệ thống cỏc tớn hiệu nhận dạng làtập hợp cỏc chuẩn hỡnh thành trong quỏ trỡnh thiết kế hệ phục vụ cho việc nhậnbiết tự động trạng thái của hệ quản nhiều bản sao và xác định GTl cần thựchiện.Nội dungbản của kỹ thuật này có thể mô tả trong hỡnh vẽ 5. Theo mụhỡnh điều khiển này, tại mỗi tác tử di động, trạng thái các bản sao trên toàn bộ hệthống được thể hiện một cách chính xác và nhờ đó các tác tử biết cần phải hànhđộng như thế nào là tối ưu nhất.Mỗi khi cập nhật, thay vỡ phải kớch hoạt một trỡnh điều khiển như môhỡnh Client/Server chứa sẵn trờn Server và gửi toàn bộ các yêu cầu thay đổi, thỡkỹ thuật này cho phộp chỉ gửi những chi tiết cần thay đổi là đủ.Việc làm tươi thông tin trong bản điều khiển sẽ do các tác tử thực hiện tựđộng căn cứ vào dữ liệu mà nó có được. Những thông tin này có khối lượngkhông lớn và được các tác tử trao đổi với nhau bằng thông điệp. Để tránh bế tắc diễn ra trong quá trỡnh truy cập bản điều khiển theo kiểu 2pha, thông thường giải pháp gắn bú mạnh của Herman được sử dụng.Hai tỏc tử quan trọng trong tiến trỡnh truy cập bản để đọc và ghi bản là táctử gửi thông điệp (tác tử yêu cầu) và tác tử nhận thông điệp (tác tử đáp ứng yêucầu).Cấu trúc của các thông điệp trao đổi giữa các tác tử có thể mô tả tronghỡnh vẽ 6 dưới đây.Các trường của thông điệp trao đổi là:1 START Bắt đầu Giá trị 8 bít cho phép bắt đầu thông điệp.2 SOURCE Địa chỉnguồnĐịa chỉ tác tử gửi thông điệp với độ dài từ 8 bít đến 16 bít đủ để biểu diễn số lượng địa chỉ của các tác tử trong các hệ thống lớn. 3 TARGET Địa chỉ đích Địa chỉ của tác tử nhận với độ dài của trường từ 8 bít đến 16 bít.4 CODE MóMó sử dụng để nhận biết phép toán trên bản với độ dài là 8 bít. Ý nghĩa các bít được trỡnh bày trong hỡnh 6.5 INFORMATION Thụng tin Thụng tin cần thiết để truy cập vào các bản sao.6 CONTROLKiểm tra Trường kiểm tra phục vụ cho việc truyền dữ liệu qua mạng và các giá trị được quy ước cho từng loại mạng cụ thể.7 END Kết thỳc Giá trị 8 bít cho phép kết thúc thôngđiệp.Giỏ trị cỏc bớt của trường CODE được thể hiện trong hỡnh 7 dưới đây. Ưu điểm căn bản của kỹ thuật đánh dấu bản điều khiển là:1 Gắn búĐảm bảo tính gắn bó thông tin. Nếu kết hợp với kỹ thuậthàng đợi các thông điệp ta có thể tránh được hiện tượngthiếu vô hạn tài nguyên.2 Tin cậyHệ thống hoạt động với kỹ thuật này chịu đựng đượctrạng thái lỗi của mạng nói chung, trong đó có lỗi của hệthống đường truyền.3 Nhạy Phản ứng được với các tỡnh huống sinh lỗi.4 Liờn tục Cho phộp phõn phối động các tài nguyên cần cập nhật.5 Phỏt hiện sự cố Phỏt hiện cỏc lỗi phỏt sinh trong quỏ trỡnh vận hành.6 Thống kờ Biết được trạng thái cập nhật ở mọi thời điểm.Ngoài ra, để hoàn chỉnh kỹ thuật này, ta cần nghiên cứu Root Server vớichức năng giám sát thường xuyên các hoạt động của toàn bộ tác tử cập nhật. IV. GIẢI THUẬT QUẢNNHIỀU BẢN SAOSơ đồ thể hiện giải thuật tổng quát xử cập nhật thụng tin vào cỏc bảnsao được mô tả trong hỡnh vẽ 9. Cỏc thụng điệp trao đổi được sử dụng với cácmục đích khác nhau căn cứ vào nội dung của trường CODE. Tác tử gửi ghi thôngtin yêu cầu dưới dạng mó vào trường này, cũn tỏc tử nhận sẽ căn cứ vào mó đó đểnhận biết sẽ phải hành động như thế nào trên bản sao.Việc xử trạng thái điều khiển do tác tử nhận tiến hành trên cơ sở thamchiếu thông tin trong bản điều khiển và theo yêu cầu thể hiện trong hỡnh 8.Sau khi hoàn thành trọn vẹn công việc, tác tử nhận tiến hành phát thôngđiệp đến toàn bộ các tác tử của hệ thống để cập nhật vào bản điều khiển, đồng thờitự động cập nhật vào bản cục bộ của mỡnh.Khi cập nhật, giải thuật GTl, l=1 P được thực hiện bởi tác tử nhận trongcơ chế then cài đối với các phép làm thay đổi thông tin trong bản sao, ngược lại,thỡ thực hiện theo kiểu tương tranh.Việc phỏt hiện và xử lỗi trong quỏ trỡnh xử được tiến hành ngay saukhi tác tử nhận được yêu cầu cập nhật. Nếu mọi cố gắng sửa lỗi không thể thựchiện có kết quả, thỡ thụng điệp sẽ được phát đi để yêu cầu tác tử gửi phát lại thôngtin. Trong trường hợp công việc cập nhật kết thúc tốt đẹp, một thông điệp khẳngđịnh cũng được phát đi bởi tác tử nhận. Sau khi phát đi thông điệp, tác tử gửichuyển sang trạng thái chờ thông điệp mới, cũn tỏc tử nhận thụng điệp chỉ chuyểnsang trạng thái chờ khi đó nhận đủ các thông điệp khẳng định.Các bước thể hiện công việc xử thông tin điều khiển được tiến hànhtuần tự như trong hỡnh 10 sau đây.Thuật toỏn kiểm tra và cập nhật bản sao thể hiện bằng cỏc khối trong hỡnhvẽ 11, trong đó mỗi khối có thể xây dựng một thủ tục hoặc hàm chuyên biệt.Sơ đồ trên được nghiên cứu cho việc ghi có kiểm tra thông tin vào mộttrường xác định của bản sao là cơ sở dữ liệu phân tán.V. KẾT LUẬNTrong quỏ trỡnh xõy dựng cỏc phần mềm cho hệ phõn tỏn hỗ trợ cỏc ứngdụng lớn như thương mại điện tử, chính phủ điện tử, vấn đề cập nhật thông tindùng chung trong các bản sao của cùng một đối tượng là một trong những vấn đềquan trọng. Nó không chỉ đảm bảo hệ thống hoạt động với tốc độ bỡnh quõn chấpnhận được, ổn định, tin cậy mà quan trọng hơn cả là phải đảm bảo tính gắn bó củadữ liệu trong các bản sao.Mụ hỡnh hệ thống quản nhiều bản sao giống nhau trờn mụi trường phântán và các giải thuật được nghiên cứu đó đáp ứng các yêu cầu của một hệ thốngphức tạp với lượng thông tin lớn cần phải xử và thể hiện ở cỏc mặt sau đây:• Tự động hóa cập nhật các bản sao• Phát triển giải thuật nhiều bản sao trong môi trường phân tán hiện đại• Làm phong phú khả năng ứng dụng các tác tử di động.• Triển khai kỹ thuật đánh dấu bản điều khiển trong quản nhiều bản sao• Bổ sung thuyết cập nhật nhiều bản saoKết quả nghiên cứu đó thể hiện cụ đọng bằng những sơ đồ giải thuật vàmô hỡnh. Cỏc giải thuật và mụ hỡnh này đó được thực nghiệm trên ngôn ngữ JavaRMI trong môi trường Java ảo.TÀI LIỆU THAM KHẢO[1] Guy Pujolle, Les Rộseaux, Eyrolles, Paris 1995.[2] S. Fdida, G. Pujolle, Modốles de systốmes et de rộseaux, Tom I,Performances, Eyrolles, Paris, 1989.[3] Lê Văn Sơn, Trần Nguyễn Hồng Phúc, Nghiờn cứu cỏc kỹ thuật thụng bỏolỗi và kỹ thuật truy vấn hệ thống trong mạng Internet bằng ICMP, Tạp chí[...]...[4] [5] Khoa học và Công nghệ các Trường Đại học Kỹ thuật, Hà Nội, Số 38+39 (2002), tr 11-16 Abraham Silberschatz và Peter B Galvin, Principes des systemes d’exploitation, 4e edition, Addison-Wesley, 1998 Le Van Son, Tra Van Son, Integrating . Báo cáo tốt nghiệpNGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN GIẢI THUẬT QUẢN LÝNHIỀU BẢN SAO CHO CÁC ỨNG DỤNG PHỨC TẠPMỤC LỤC Báo cáo tốt nghiệp 1NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN. củadữ liệu trong các bản sao. Mụ hỡnh hệ thống quản lý nhiều bản sao giống nhau trờn mụi trường phântán và các giải thuật được nghiên cứu đó đáp ứng các
- Xem thêm -

Xem thêm: Tài liệu Báo cáo tốt nghiệp: NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN GIẢI THUẬT QUẢN LÝ NHIỀU BẢN SAO CHO CÁC ỨNG DỤNG PHỨC TẠP ppt, Tài liệu Báo cáo tốt nghiệp: NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN GIẢI THUẬT QUẢN LÝ NHIỀU BẢN SAO CHO CÁC ỨNG DỤNG PHỨC TẠP ppt, Tài liệu Báo cáo tốt nghiệp: NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN GIẢI THUẬT QUẢN LÝ NHIỀU BẢN SAO CHO CÁC ỨNG DỤNG PHỨC TẠP ppt, IV. GIẢI THUẬT QUẢN Lí NHIỀU BẢN SAO