Đang tải... (xem toàn văn)
Mô phỏng giải thuật phân tán Mô phỏng giải thuật phân tán Mô phỏng giải thuật phân tán luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - PHẠM TUẤN ANH MÔ PHỎNG GIẢI THUẬT PHÂN TÁN LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN HÀ NỘI – 2005 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - PHẠM TUẤN ANH MÔ PHỎNG GIẢI THUẬT PHÂN TÁN LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS HÀ QUỐC TRUNG HÀ NỘI - 2005 Chương HỆ PHÂN TÁN 1.1 Hệ phân tán Ngày hệ phân tán xuất hoạt động: kinh doanh, nghiên cứu, quản lý gia đình Thơng thường chúng cung cấp phương tiện để chia sẻ tài nguyên (như máy in màu hay máy quét) chia sẻ liệu (không thể thiếu với kinh tế dựa thông tin ngày nay) Một hệ thống phân tán bao gồm tập hợp xử lý liên kết với thơng qua cấu hình mạng Hệ thống vật lý tức máy tính kết nối với thơng qua mạng máy tính hay logic tức tập tiến trình phần mềm kết nối qua chế truyền thông điệp Cấu hình mạng điểm tới điểm hay kênh truyền thông đại chúng (broadcast) Hệ phân tán khác hệ tập trung số điểm sau • Thiếu nhận biết trạng thái toàn cục hệ thống (có thể thu thập thơng tin trạng thái hệ thống khơng cập nhật) 12 • Thiếu khung thời gian tồn cục (các kiện khơng có thứ tự) • Bất định Cần phân biệt hai mức khác xem xét hệ phân tán: mức xử lý mức tiến trình Ở mức xử lý, xử lý khơng có chia sẻ nhớ mặt vật lý thiết yếu phải trao đổi thông qua truyền thông điệp Trên xử lý có nhiều tiến trình Các tiến trình nhiều xử lý hình thành mức tiến trình hệ phân tán Ở mức tiến trình có nhiều lựa chọn trao đổi so với mức xử lý Các tiến trình trao đổi thông qua chia sẻ nhớ hay truyền thông điệp phối hợp hai Trong phần sau xem xét hệ phân tán mức độ tiến trình mức xử lý xem mức tiến trình với tiến trình xử lý Hệ phân tán biết đến sớm thực tế mạng máy tính Dù ban đầu thực cho mục đích truy cập từ xa sau cho thư điện tử mạng máy tính phát triển nhanh chóng bao gồm nhiều dịch vụ truyền liệu khác truyền file hay trì phiên làm việc Một mạng lưới phức tạp giao thức thiết kế cho dịch vụ cách truyền thông điệp nhiều mức độ Những tiến gần thiết kế giao thức cho phép tồn nhiều dạng truyền thông khác bên cạnh liệu âm hình ảnh Một ví dụ tiếng khác hệ phân tán nằm lĩnh vực xử lý song song với tập xử lý phối hợp giải tốn Tính tốn song song có nhiều ứng dụng lĩnh vực khoa học kỹ thuật Thiết kế ban đầu cho hệ xử lý song song tập trung vào hệ chia sẻ nhớ (chia sẻ không gian nhớ không gian địa chỉ) Tuy nhiên người ta nhanh chóng nhận hiệu hệ thống bị giới hạn chế vật lý xác định 13 việc chia sẻ phần tử nhớ Mong muốn cung cấp hiệu cao cho ứng dụng dẫn đến đời hệ phân tán với liên kết điểm tới điểm thống trị ngày Trong hệ phân tán quan trọng ngày phải kể đến mạng máy trạm Các mạng có nhiều điểm giống mạng máy tính ta nói có phạm vi địa lý hẹp thường dùng kết nối đại chúng mơi trường truyền thơng (các tiến trình xử lý dùng kết nối điểm tới điểm) Mạng máy trạm cung cấp nhiều dịch vụ mạng máy tính ví dụ chia sẻ hệ thống file Từ ví dụ hệ phân tán thực tế mô tả thấy rõ kết nối điểm tới điểm thống trị hầu hết trường hợp Điều đồng nghĩa với việc truyền thông điểm mạng đóng vai trị chủ đạo 1.2 Tính chất hệ phân tán 1.2.1 Chia sẻ tài nguyên Tài nguyên khái niệm để tất sử dụng chung hệ phân tán Tài nguyên bao gồm từ phần cứng nhớ hay máy in, tới thực thể lôgic định nghĩa phần mềm file, CSDL Việc chia sẻ tài ngun đem lại lợi ích sau: • Các thiết bị phần cứng chia sẻ tạo thuận lợi cho việc sử dụng giảm bớt chi phí • Chia sẻ liệu yêu cầu nhiều ứng dụng • Các nhà phát triển phần mềm cần truy cập cơng việc lẫn nhau, chia sẻ cơng cụ mà cần phiên thư viện, trình dịch 14 • Khi cài đặt cơng cụ mới, tất thành viên sử dụng tài nguyên • Các ứng dụng thương mại thường sử dụng CSDL cho nhiều người truy nhập phân tán Để việc chia sẻ tài nguyên có hiệu quả, tài nguyên cần lý chương trình Chương trình cung cấp giao diện cho phép tài nguyên truy cập, thay đổi an toàn thống Quản trị tài nguyên chương trình quản lý số tài nguyên thuộc loại Mỗi loại tài nguyên cần quản lý cách khác Tuy vậy, có số yêu cầu chung Ví dụ hệ thống đặt tên cho lớp tài nguyên, việc ánh xạ tên lên địa vật lý, việc giải truy nhập đồng thời để đảm bảo tài ngun có tính thống Có hai mơ hình cho hệ thống chương trình quản lý tài ngun: mơ hình Client-Server mơ hình hướng đối tượng • Mơ hình Client-Server: Có số tiến trình quản lý loại tài nguyên định, số tiến trình khác thực cơng việc địi hỏi phải truy cập tài ngun Mơ hình áp dụng vào phạm vi rộng với phần cứng phần mềm • Mơ hình đối tượng: Các tài ngun chung nhìn đối tượng Các đối tượng định danh dịch chuyển mạng Khi chương trình cần sử dụng tài nguyên chương trình gửi thơng báo chứa u cầu tới đối tượng Thông báo dịch tới thủ tục đối tượng, thực thao tác cần thiết thông báo khác gửi lại chương trình chứa kết Một vấn đề mơ hình việc mã 15 thủ tục đối tượng kèm phần liệu dối tượng, đối tượng khơng di chuyển 1.2.2 Tính mở Tính mở đặc tính hệ thống mở rộng Một hệ thống có tính mở phần cứng: ví dụ thêm thiết bị ngoại vi, nhớ - phần mềm: bổ sung vài tính hệ thông, giao thức trao đổi vài dịch vụ chia sẻ tài ngun Nói chung, tính mở hệ phân tán đánh giá khả thêm dịch vụ chia sẻ tài nguyên mà bỏ thay đổi dịch vụ sẵn có Tính mở thực cách công bố giao diện cho nhà phát triển phần mềm Trong lịch sử, hệ thống máy tính thường hệ thống đóng UNIX ví dụ hệ thống mở cho nhà phát triển ứng dụng, cho nhà sản xuất phần cứng nhà quản lý hệ thống, cho nhà sản xuất phần mềm người sử dụng Tính mở hệ phân tán đặt tảng chế chung trao đổi thông tin tiến trình, giao diện cơng bố để truy nhập tài nguyên Hệ phân tán mở cấu thành từ phần cứng phần mềm không đồng nhất, từ nhiều nhà cung cấp khác Tuy nhiên thành phần hệ thống cần phải kiểm tra kỹ trước đưa vào sử dụng 1.2.3 Tính tương tranh Khi nhiều chương trình thực máy tính, nói chúng thực đồng thời Nếu máy tính có vi xử lý, việc thực tiến trình tiến hành theo phần tiến trình Nếu số lượng vi xử lý nhiều số tiến trình, mội tiến trình 16 thực vi xử lý tiến trình thực đồng thời thật Trong hệ phân tán xây dựng sở chia sẻ tài nguyên, việc thực đồng thời xảy trường hợp sau: • Nhiều người sử dụng gọi nhiều lệnh, tương tác với nhiều ứng dụng Trường hợp xảy có hay nhiều tiến trình phục vụ cho người sử dụng • Nhiều tiến trình phục vụ chạy trả lời lời gọi khác từ tiến trình khác Trường hợp xảy tồn tiến trình phục vụ cho việc quản lý nhiều tài nguyên xếp hàng, thực lần lượt, số thực song song nhiều phiên tiến trình Khi có nhiều tiến trình truy cập liệu tài nguyên, tiến trình quản lý tài nguyên cần phải tiến hành đồng yêu cầu, đảm bảo chúng không bị mâu thuẫn giữ lợi tính tương tranh Tóm lại, tương tranh thực song song phát sinh tự nhiên hệ phân tán, xuất phát từ hoạt động riêng rẽ người sử dụng, tính độc lập tài nguyên, tính phân tán tiến trình phục vụ Điều cho phép việc xử lý tiến hành máy tính khác Truy cập cập nhật đồng thời tài nguyên phải đồng 1.2.4 Khả hỗ trợ tải thay đổi Hệ phân tán phải có khả làm việc tốt với qui mô khác tải Số lượng người truy cập thay đổi phạm vi lớn Hệ phân tán đơn giản phải bao gồm hai máy nối lại với nhau, có hệ thống lớn nối nhiều mạng cục với với số lượng hàng 17 nghìn máy Trong hàng nghìn máy đó, có lúc nhiều máy sử dụng tài ngun đó, có lúc lại khơng có máy sử dụng tài nguyên Các dịch vụ phân tán phải có khả hoạt động điều kiện khác Trong hệ phân tán, tài nguyên coi giới hạn hệ thống tập trung trở thành vô hạn như: Số vi xử lý, nhơ, kênh vào Tuy nhiên, số tài nguyên khác bị giới hạn q trình thiết kế, tính tương tranh không quan tâm tới Khi thiết kế hệ thống phân tán, không tài nguyên thiết kế để cung cấp giới hạn Khi nhu cầu sử dụng tăng lên, cần phải có khả mở rộng hệ thống để đáp ứng nhu cầu Ví dụ: số yêu cầu sử dụng file tăng lên, hệ thống cần phải có khả thêm máy phục vụ file để giảm bớt tải cho máy phục vụ file cũ Một vài file bị truy cập cách thương xuyên chúng cần phải nhân thành nhiều bản, lưu nhiều máy khác 1.2.5 Tính chất chịu lỗi Các hệ thống máy móc đơi hỏng hóc Khi có cố xảy ra, hệ thống dừng hoạt động, đưa kết khơng xác Như để hoạt động có hiệu quả, hệ phân tán cần phải có khả phát lỗi xử lý lỗi Nói chung, có lỗi xảy ra, người sử dụng thường khơng có kiến thức đủ để biết thực có chuyện xảy với hệ thống Mọi cố gắng người sử dụng để giải cố thường khơng có kết Như hệ phân tán cần xử lý lỗi cho người sử dụng quan tâm đến việc có lỗi hay khơng có lỗi xảy ra, đồng thời thu kết trường hợp hệ khơng tự giải lỗi báo cho người sử dụng 18 Để đạt mục đích trên, sử dụng phần cứng dự trữ có cố xảy Ví dụ để đảm bảo dịch vụ thư điện tử hoạt động bình thường máy phục vụ thư điện tử bị lỗi, bố trí máy khác đưa vào thay Phương pháp địi hỏi chi phí đầu tư ban đầu tương đối lớn Có thể giảm bớt chi phí cách dùng máy dự trữ cho nhiều chức khác Một cách khác để đảm bảo tính chịu lỗi cho hệ thống sử dụng phần mềm phục hồi lại hệ thống Nếu hệ thống phần hệ thống thao tác bị cố, có phần mềm để loại bỏ thay đổi có gây ra, khởi động lại thao tác từ điểm chưa có cố Muốn làm phần mềm phải theo dõi hệ thống suốt thời gian chưa xảy cố 1.2.6 Tính suốt Tính suốt che giấu tính phân tán thành phần hệ phân tán với người sử dụng Người sử dụng khơng cần biết tài ngun mà sử dụng nằm đâu, phân tán hay tập trung, mà sử dụng tài nguyên lôgic hệ phân tán Có loại suốt sau: • Trong suốt truy cập: Các đối tượng thông tin truy cập phương pháp • Trong suốt địa điểm: Tài nguyên truy cập mà khơng cần biết vị trí địa lý chúng • Trong suốt tương tranh: Tài nguyên sử dụng nhiều người sử dụng khác mà người sử dụng 19 Xử lý đồ thị Hiển thị hoạt hình Cấu trúc đồ thị Xử lý đầu vào Điều kiện ứng với đồ thị Xây dựng hệ thống Mã giải thuật Xử lý giải thuật Dữ liệu hoạt hình Hệ thống Chạy hệ thống Kết Xử lý kết Hình 4.9 Biểu đồ luồng liệu định nghĩa chức thực mô 80 KẾT LUẬN Thông qua luận văn này, tơi trình bày tóm lược số vấn đề hệ phân tán, giải thuật phân tán phương pháp mô giải thuật phân tán Kết bước xây dựng hồn thiện chương trình mơ giải thuật phân tán dựa vào phân tích hệ phân tán, giải thuật phân tán kỹ thuật để mô giải thuật phân tán Hướng phát triển: Nghiên cứu sâu sắc mô giải thuật phân tán hoàn thiện kỹ thuật cho phép mô giải thuật cách linh hoạt dễ dàng 81 TÀI THIỆU THAM KHẢO Tiếng Anh: [1] Lynch N.A, Tuttle M.R Distributed algorithms Morgan Kaufmann, San Francisco, CS 1996 [2] Attiya H, Welch J Distributed Computing John Wiley and Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, United States of America 2004 [3] Chaudhuri S Lecture notes on distributed algorithms 2004 [4] Andrew S.Tanenbaum, Maarten van Steen Distributed Principles and Paradigms Prentice-Hall 2002 [5] Integrating a Simulation – Visualisation Environment in a Basic Distributed Systems Course: A case study using LYDIAN [6] Gregory Pekofsky A Framework For Distributed Simulation 2005 [7] Albert Y.Zomaya Parallel and Distributed Computing Handbook McGraw-Hill 1995 [8] Mark Madsen ANSAwise – Distributed Algorithms 1996 [9] Keith Briggs Asynchronous Distributed Algorithms 2003 [10] E Borowsky, E Gafni, N Lynch, S Rajsbaum The BG Distributed Simalation Algorithm 2001 [11] Paul G Spirakis, Christos D Zaroliagis Distributed Algorithm Engineering 2003 82 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Thầy giáo hướng dẫn, TS Hà Quốc Trung, người có hướng dẫn tận tình, q báu giúp em hồn thành luận văn Em xin cảm ơn Thầy Cô thuộc trường Đại học Bách Khoa Hà Nội truyền đạt kiến thức quý báu khoá học Cuối xin cảm ơn gia đình quan nơi công tác tạo điều kiện thuận lợi để thân hồn thành khố học Hà nội, tháng 12 năm 2005 Phạm Tuấn Anh MỤC LỤC Mục lục Danh mục hình vẽ Danh mục bảng Lời nói đầu Chương 1: Hệ phân tán 12 1.1 Hệ phân tán 12 1.2 Tính chất hệ phân tán 14 1.2.1 Chia sẻ tài nguyên 14 1.2.2 Tính mở 15 1.2.3 Tính tương trang 15 1.2.4 Khả hỗ trợ tải thay đổi 16 1.2.5 Tính chất chịu lỗi 17 1.2.6 Tính suốt 18 1.3 Mơ hình truyền thơng phân tán 19 1.4 Mơ hình đồng khơng đồng 21 1.4.1 Mơ hình khơng đồng 21 1.4.2 Mơ hình đồng 24 1.5 Thất bại tiến trình 27 1.5.1 Thất bại vi xử lý 27 1.5.2 Thất bại mạng 29 1.6 Quan hệ nhân 30 1.7 Một số giải thuật truyền tin 34 1.7.1 Giải thuật truyền tin 34 1.7.2 Giải thuật tìm khung 36 Chương 2: Giải thuật phân tán 41 2.1 Giải thuật phân tán 41 2.2 Một số giải thuật phân tán điển hình 44 2.2.1 Bài tốn tuyển chọn 44 2.2.2 Bài tốn đồng thuận 48 Chương 3: Mơ giải thuật phân tán 50 3.1 Các xu hướng mô giải thuật phân tán 52 3.2 Các công cụ hỗ trợ mô giải thuật phân tán 54 3.2.1 IOA Toolkit 54 3.2.2 Lydian 55 3.2.3 ViSiDiA 56 3.2.4 DAJ(1998) 57 3.2.5 DAJ(2005) 58 3.2.6 Distributed BACI 59 3.2.7 LTSA 60 3.2.8 SimJava 61 3.2.9 Một số công cụ khác 62 3.3 RPC (Remote Procedure Call) 3.3.1 Các thủ tục RPC 63 64 3.3.1.1 Lời gọi thủ tục thông thường 64 3.3.1.2 Client Stub Server Stub 65 3.3.2 Truyền tham số 68 3.3.2.1 Truyền tham trị 68 3.3.2.2 Truyền tham biến 69 3.3.2.3 Đóng gói tham số 69 Chương 4: Xây dụng chương trình mơ 71 4.1 u cầu 71 4.2 Phân tích 72 Kết luận 81 Tài liệu tham khảo 82 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Một ví dụ xuất kiện 31 Hình 1.2 Một ví dụ gán nhãn thời gian cho kiện 33 Hình 3.1 Nguyên lý RPC Client Server 65 Hình 3.2 Các bước thực thủ tục RPC 67 Hình 4.1 Biểu đồ phân cấp chức phần mềm mô giải thuật 71 phân tán Hình 4.2 Biểu đồ luồng liệu mức khung cảnh phần mềm mô 72 giải thuật phân tán Hình 4.3 Biểu đồ luồng liệu mức đỉnh phần mềm mô giải 73 thuật phân tán Hình 4.4 Biểu đồ luồng liệu mức đỉnh định nghĩa chức 74 xử lý đồ thị Hình 4.5 Biểu đồ luồng liệu mức đỉnh định nghĩa chức 75 xử lý giải thuật Hình 4.6 Biểu đồ luồng liệu mức đỉnh định nghĩa chức 76 xử lý đầu vào Hình 4.7 Biểu đồ luồng liệu mức đỉnh định nghĩa chức 77 xử lý mơ Hình 4.8 Biểu đồ luồng liệu mức đỉnh định nghĩa chức 78 xử lý kết Hình 4.9 Biểu đồ luồng liệu định nghĩa chức thực mô 79 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Giải thuật A_Template 22 Bảng 1.2 Giải thuật S_Template 25 Bảng 1.3 Giải thuật gán nhãn thời gian Lamport 32 Bảng 1.4 Giải thuật Broadcast 35 Bảng 1.5 Giải thuật BFS 37 Bảng 1.6 Giải thuật BFS 37 Bảng 2.1 Giải thuật Task_T 42 Bảng 2.2 Giải thuật ChangRoberts 46 Bảng 2.3 Giải thuật Consensus 48 Bảng 3.1 Bảng nhớ trước sau gọi thủ tục 63 Bảng 3.2 Tin nhắn sau đóng gói tham số 69 LỜI NĨI ĐẦU Hệ phân tán hướng phát triển hệ thống tính tốn cơng nghệ bên cạnh hai hệ thống có trước hệ thống tập trung (centralized systems) hệ khách chủ (client/server systems) Thông thường hệ phân tán sử dụng để chia sẻ tài nguyên liệu Trong hệ thống phân tán tác vụ xử lý nhiều máy tính với không gian nhớ phân tán Ngày hệ phân tán có tầm quan trọng kinh tế ngày tăng với tăng lên không ngừng ứng dụng web phần mềm thương mại phối hợp hoạt động nhiều máy tính khác Cơng nghệ mạng máy tính máy trạm đại kết hợp với giải pháp trung gian (middleware) CORBA hay DCOM cịn góp phần làm giảm nhiều khó khăn liên quan đến phần cứng vật lý tốc độ chậm, bất đồng hay khả chịu lỗi, thất bại tiến trình… Do hệ phân tán trở thành giải pháp lựa chọn thực cho nhiều chương trình ứng dụng cơng nghệ thơng tin Một vài ứng dụng phân tán điển hình kể bao gồm sản xuất, ngân hàng, quản lý quy trình hay dự báo thời tiết Tuy nhiên, hoạt động hệ phân tán nhiều vấn đề chưa nghiên cứu đầy đủ như: Mô hình hoạt động, ràng buộc, hiệu năng, khả chịu lỗi, khả chịu tải Chính ngun nhân này, nên q trình thiết kế, xác hố, kiểm thử dò lỗi hệ phân tán cơng việc khó cho người lập trình hay nhà khoa học máy tính Điều xuất phát từ tính phức tạp nội giải thuật phân tán (distributed algorithms) so với giải thuật Người lập trình phải phối hợp hoạt động đồng truyền thơng nhiều tiến trình Các kiện xuất đồng thời nhiều xử lý, trạng thái xử lý phụ thuộc vào hoạt động bên thông điệp nhận từ xử lý khác Sự tồn nhiều luồng điều khiển tính bất định thời gian thiếu thông tin tổng thể hệ thống làm nảy sinh nhiều vấn đề phức tạp tương tác máy tính Hơn giải thuật phân tán chất lại mang tính biến đổi chúng thiết kế chạy nhiều hệ thống bất đồng với chế truyền thơng khác Trong q trình xây dựng, thiết kế hệ phân tán, cần đảm bảo để hệ thống ln hoạt động bình thường, khơng rơi vào tình trạng đặc biệt khiến cho hệ thống ngừng hoạt đông (ví dụ “treo” tiến trình chờ đợi kết lẫn nhau) Hiệu hệ phân tán cần đánh giá cách tương đối, để đảm bảo chất lượng chức Để làm vậy, có thể: • Xây dựng hệ thống thử nghiệm đánh giá, kiểm thử thực tế • Tính tốn thơng số, chứng minh tính đắn dựa vào cơng cụ tốn học hình thức • Mơ hệ phân tán kiểm thử hệ mơ Phương pháp địi hỏi chi phí lớn để xây dựng hệ thống thử nghiệm Có hệ thống kiểm thử hoạt động với điều kiện bình thường, khơng phải điều kiện thử nghiệm Phương pháp thường đưa tham số mang tính chất khả thi Vì Mơ giải thuật phân tán trở nên quan trọng Mô trực quan nhờ hoạt hình đồ thị trợ giúp nhiều q trình thiết kế, xác hố, kiểm thử, dị lỗi giải thích hoạt động giải thuật Khả miêu tả trao đổi thông điệp trạng thái tiến trình đem lại nhận thức trực giác giải thuật phân tán, nhiều đưa lại cải tiến giải thuật Hơn nữa, mơ đóng vai trị đặc biệt quan trọng số toán đặc biệt chứng minh không giải việc nhân tố ngẫu nhiên đưa vào tránh khỏi Rõ ràng với có mặt nhân tố ngẫu nhiên, hoạt động thực giải thuật quan sát khơng thể tiên đốn từ lý thuyết Ngồi ra, mơ cịn xử dụng công cụ cho phép so sánh hiệu giải thuật khác nhau, sử dụng giảng dạy tính tốn phân tán Nhiều công cụ cung cấp nhằm hỗ trợ phát triển ứng dụng phân tán Các công cụ mang chức dị lỗi, hiển thị hiệu hay phân tích thuật tốn Đề tài quan tâm chủ yếu tới công cụ mô Hiện có số hệ mơ khác gián tiếp hay trực tiếp cho phép hỗ trợ mô giải thuật phân tán Với hệ mô có nhiều tiện ích ta có OPNET hay NS (Network Simulator) hai phần mềm cho phép mô mạng máy tính sử dụng để mơ giải thuật phân tán Mô mạng máy tính ta sử dụng thư viện truyền thông điệp phân tán PVM (Parallel Virtual Machine) hay MPI (Message Passing Interface) Do tính tốn phân tán chất liên quan đến kiện rời rạc nên ta sử dụng cơng cụ hỗ trợ mơ q trình có kiên rời rạc SimJava hay PtolemyII Ngoài hai cách tiếp cận ta cịn gặp nhiều cơng cụ khác với hướng tiếp cận tương ứng đa dạng kể IOA Toolkit, ViSiDiA, LTSA Nếu thực xem xét kỹ cơng cụ mơ dù trực tiếp hay gián tiếp có mơ hình lý thuyết riêng mơ tả hoạt động tiến trình thực giải thuật tương tác chúng hệ phân tán Hướng tốt việc quản lý độ phức tạp ngày tăng hệ phân tán liên quan đến cách tổ chức chúng theo cấu trúc, thiết kế chúng dạng tổ hợp song song thành phần tương tác lẫn Cấu trúc làm cho hệ thống dễ hiểu, xây dựng, trì mở rộng, làm sở cho soạn thảo tài liệu phân tích Tuy nhiên để có ích cấu trúc phải dựa tảng toán học vững Điều hiển nhiên cần cấu trúc hỗ trợ phương pháp hình thức xây dựng phân tích hệ thống Dẫu dù khơng có phương pháp hình thức sở tốn học thiết yếu cho nhận thức xác Một sở tốn học thích hợp cho mục đích mơ hình CSP, mơ hình tốn học cho đặc tả xác thực kiểu mẫu hành vi phức tạp nảy sinh từ tương tác đối tượng thực song song Về mặt ngữ nghĩa CSP mang tính hình thức, có tính kết cấu tương đồng với nhận thức trực giác thông thường người cách vật hoạt động Nó thâu tóm tồn ngun lý truyền thơng có nhiều phần mềm thương mại hỗ trợ xác thực, kiểm tra hình thức Mọi lỗi bế tắc, livelock, starvation, race hazard phát nhờ công cụ Người sử dụng mơ hình khơng cần thiết phải có hiểu biết tường tận lý thuyết toán mà đơn giản sử dụng Khơng có tương tranh xuất kỹ logic thông thường với kỹ logic song song CSP Luận văn có mục đích xây dựng chương trình hỗ trợ mơ giải thuật phân tán mang tính trực quan, có hiển thị hoạt hình, phân tích hiệu giải thuật Nhân tố “kích thích” cho mục đích nằm không “thoả mãn” với phần mềm hỗ trợ mơ Các thư viện nhiều tiện ích OPNET, PVM hay MPI khơng thích hợp khơng có hỗ trợ đồ hoạ cơng cụ hỗ trợ mơ q trình rời rạc lại áp đặt khung thuật ngữ riêng chúng lên giải thuật phân tán Các phần mềm mô trực tiếp lựa chọn riêng mơ hình mơ tả lại dẫn đến khó khăn lập trình phải chuyển từ giả mã sang không gian thuật ngữ mô hình sử dụng Luận văn bao gồm bốn chương: Chương 1: Trình bày nét đại cương hệ phân tán, tính chất hệ phần tán, mơ hình truyền thơng phân tán Chương 2: Trình bày giải thuật phân tán số giải thuật sở trình bày nhằm minh hoạ cho lý thuyết Hai tốn điển hình toán tuyển chọn (election) toán đồng thuận (consensus) Chương 3: Trình bày mơ giải thuật phân tán, tập trung vào giải pháp thực mô số công cụ mô Điểm then chốt giải pháp mô nằm lý thuyết mô tả lựa chọn Một nhân tố khác cần ý đến khả đồ hoạ thực mô hoạt hình Các cơng cụ mơ thơng dụng trình bày đại cương mơ hình, nêu lên điểm mạnh yếu công cụ Cuối RPC phương tiện hỗ trợ cho phép thực mô nhiều máy nêu Chương 4: Phần bốn vào q trình phân tích, thiết kế chương trình hỗ trợ mơ giải thuật phân tán Một số giải thuật phân tán lý thuyết trình bày phần trước thực môi trường mô Cách thực kết minh hoạ tốt cho phần lý thuyết trước Luận văn hoàn thành hướng dẫn giúp đỡ TS Hà Quốc Trung lời người viết luận văn muốn nói lời cảm ơn tới thầy Giải thuật phân tán vấn đề hồn tồn với người viết Nếu khơng có hướng dẫn từ đầu thầy tài liệu thầy cung cấp buổi tranh luận luận văn khơng thể hình thành 10 người viết không học thêm vấn đề thú vị nhiều thách thức cơng nghệ thơng tin Tiếp lời cảm ơn tới gia đình bạn bè động viên cổ vũ học tập trình thực luận văn 11 ... phép 51 3.1 Các xu hướng mô giải thuật phân tán Mô giải thuật phân tán phụ thuộc vào điểm nhìn hay hướng tiếp cận người mô với giải thuật phân tán Trước hết xem hệ phân tán có cấu trúc mạng máy... tưởng giải thuật 50 Với tất khó khăn thực giảng dạy giải thuật phân tán chương trình mơ giải thuật phân tán cần thiết Ưu điểm chương trình mô mang lại nằm khả minh hoạ thực giải thuật phân tán. .. Kết thúc Bảng 2.3 Giải thuật Consensus 49 Chương 3: MÔ PHỎNG GIẢI THUẬT PHÂN TÁN Với tầm quan trọng ngày tăng hệ phân tán giải thuật phân tán trước đưa vào ứng dụng thực tế cần phân tích, kiểm