Bài tập tiểu luận: Hệ tin học phân tán- Giải vấn đề nhiều LỜI NÓI ĐẦU Những năm gần đây, hệ tin học phân tán lĩnh vực hệ thống tin học Các thành tựu hệ thống tin học phần cứng, phần mềm hệ liệu ổn định, tin cậy góp phần đáng kể cho phát triển tồn xã hội nói chung, ngành cơng nghệ thơng tin nói riêng Xu hướng tồn cầu hố thơng tin dẫn đến nhu cầu xử lý thông tin ngày tăng Khi tốn địi hỏi xử lý hệ thống sở liệu lớn Hệ liệu tập trung khơng cịn đáp ứng hết u cầu đặt Như thương mại điện tử, phủ điện tử Hệ phân tán đời để đáp ứng nhu cầu xử lý thông tin hệ thống ứng dụng có quy mơ rộng lớn Hiện nay, chuyên gia công nghệ thông tin quan tâm đến hệ phân tán hệ thống tin học đại, đa dạng, phức tạp đà phát triển nhanh chóng Việc nghiên cứu hệ địi hỏi phải có phương pháp hợp lý, mang tính khả thi cao chia cắt thành phương diện tiếp cận khác Mỗi phương diện phải có mục tiêu, phương pháp đối tượng nghiên cứu tương đối độc lập sở quán với mục đích chung hệ Trong giới hạn báo cáo tiểu luận kết thúc môn học “Hệ tin học phân tán”, báo cáo trình bày nội dung sau: + Giải vấn đề nhiều + Bài toán dựa vào thuật toán Herman, theo hệ ổn định, đảm bảo gắn bó sở dấu + Hãy cho biết sơ đồ xử lý thao tác đọc, thao tác cập nhật Được giúp đỡ Thầy giáo PGS.TS Lê Văn Sơn bạn lớp, hoàn thành nhiệm vụ Tuy nhiên, với thời gian kiến thức hạn chế, tiểu luận chắn cịn thiếu sót, tơi mong nhận góp ý chân thành Thầy giáo Lê Văn Sơn bạn lớp Cho phép tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành đến Thầy giáo Lê Văn Sơn bạn lớp giúp đỡ tơi hồn thành công việc Trân trọng cám ơn! Học viên : Phùng Thị Ngọc Dung Phùng Thị Ngọc Dung Trang Khoa học máy tính K24 Bài tập tiểu luận: Hệ tin học phân tán- Giải vấn đề nhiều CHƯƠNG I MỞ ĐẦU VỀ HỆ TIN HỌC PHÂN TÁN I.1 Tổng quan hệ tin học phân tán I.1.1 Khái niệm: Hệ tin học phân tán hay nói ngắn gọn hệ phân tán hệ thống xử lý thông tin bao gồm nhiều xử lý vi xử lý nằm vị trí khác liên kết với thông qua hệ thống viễn thông điều hành thống hệ điều hành Từ định nghĩa này, người ta xem hệ phân tán tập hợp bao gồm xử lý vi xử lý với nhớ đồng hồ nhịp độc lập Điều đồng nghĩa với việc xử lý không sử dụng chung nhớ đồng hồ Như vậy, hệ xử lý thông tin thành phần hệ phân tán bao gồm hay nhiều xử lý nhớ cục Hệ xử lý thông tin thành phần phải thiết kế cho cấu trúc, số lượng dung lượng cho phép thực cách trọn vẹn chức mà đảm nhận Hệ phân tán xây dựng nhằm mục đích phân tán hố q trình xử lý thơng tin thực cơng việc trạm xa Đó sở cho việc xây dựng ứng dụng lớn thương mại điện tử, giáo dục điện tử, thư viện điện tử số, xây dựng sở liệu tìm kiếm… I.1.2 Vấn đề trỏ thơng tin Trong hệ phân tán, thời hạn truyền thông điệp hiệu số thời điểm nhận thời điểm truyền Ta giả sử rằng, thời hạn đủ lớn so sánh với hệ tập trung, địa lượng biến thiên cặp máy khác với cặp máy khác Từ ta có hai hệ sau đây: 1) Ở thời điểm cho trước, xử lý thực máy biết trạng thái gần máy khác 2) Trật tự nhận thông điệp máy nhận khơng giống trật tự phát thơng điệp Các máy mạng bị cố thơng điệp bị Giải pháp cho vấn đề máy phát đánh số thứ tự tất gói thơng tin gửi kèm theo số cho máy nhận Nếu máy phát khơng đánh số máy nhận khơng xác đinh thứ tự gói tin Ta có hệ ba là: 3) Hai máy giống chứa thơng tin hồn tồn giống lại khơng giống mặt trạng thái Từ vấn đề nêu trên, ta rút đặc tính tổng quát hệ phân tán: Phùng Thị Ngọc Dung Trang Khoa học máy tính K24 Bài tập tiểu luận: Hệ tin học phân tán- Giải vấn đề nhiều i) Thời gian truyền thông điệp biến với giá trị khác nhau, giá trị lớn ii) Tần suất xuất cố vận hành mạng lớn iii) Việc truy cập tài ngun, kích hoạt tiến trình mạng thực thiết bị nhất, mà chức phải phân tán nhiều máy mạng I.2 Vấn đề hệ thống nhiều * Trong hệ phân tán, trình tổ chức, vận hành hệ thống cho phép đăng ký từ xa, hệ thống cục có lưu trữ tất thông tin liên quan có tất hệ thống cục Ưu điểm bật kiểu tổ chức là: i) Dễ dàng thực việc truy cập thông tin cần thiết cho yêu cầu hệ thống cục ii) Cho kết truy cập cách nhanh chóng Tuy nhiên, cho kết qủa tương đối xác phụ thuộc nhiều vào phương pháp thời hạn cập nhật thông tin CSDL cục * Sự tồn nhiều hệ phân tán nhiều hệ thống cục khác dẫn đến hệ sau đây: i) Cập nhật thông tin diễn đăng ký gần hay từ xa thay đổi thông tin cục hệ cục cần phải tiến hành cho tất hệ thống cục không phép bỏ sót hệ thống khoản thời gian làm tươi, thông tin phải đảm bảo cho việc truy vẩn liệu cho kết kịp thời hay đặt truy vấn trạng thái treo ii) Cần phải tránh trường hợp thao tác hai khác chứa thông tin truy cập hai hay nhiều yêu cầu dẫn đến khơng gắn bó Hai vấn đề vừa nêu xác định ràng buộc vấn đề gắn bó liệu Để đảm bảo gắn bó điều kiện đủ phải bắt buộc tuân thủ trình tự cho sao, cập nhật thông tin Biện pháp hàng đầu nhằm thực việc loại trừ tương hỗ tổng quát tập hợp đăng ký thực việc đăng ký trước trả lại bình thường Biện pháp có mặt hạn chế khơng cho phép chương trình đăng ký thực song song Tất khoá chặt lúc đăng ký I.2.1 Thuật tốn cung cấp: Vì ổn định hiệu mà ta phải phân tán chức cung cấp nhiều trạm khác Sự hoạt động gắng bó với chương trình cung cấp cần thiết để bảo đảm cho hoạt động cung cấp hồn tồn xác Phùng Thị Ngọc Dung Trang Khoa học máy tính K24 Bài tập tiểu luận: Hệ tin học phân tán- Giải vấn đề nhiều Một hoạt động gắn bó liệu chương trình cung cấp phân tán quản lý tập hợp tài nguyên đạt tuân thủ nguyên tắc sau: i) Các cung cấp bắt buộc phải thực giải thuật ii) Các cung cấp nhận tất thông điệp phát từ tiến trình iii) Các thơng điệp phải xử lý trật tự chương trình cung cấp Trật tự tập hợp thông điệp hệ, trật tự thực thông qua việt hợp lực tiến trình cung cấp hay tiến trình phát thơng điệp I.2.2 Sắp xếp kiểu đóng dấu Trạm phát gắn giá trị gọi dấu Giá trị có tính chất thời điểm cho trạm phát thông tin dựa vào đồng hồ lơ gích cục trạm I.2.2.1 Ngun lý: Tập hợp tất yêu cầu cập nhật xếp theo kiểu tất trạm nhờ chế dấu Theo yêu cầu phát cho tập hợp trạm, trạm tồn tiến trình server đảm nhận nhiệm vụ tiếp nhận yêu cầu theo trật tự dấu Điều cho phép có gắn bó yếu I.2.2.2 Triển hệ số ổn định: Các giao dịch cần xét khả đọc, ghi hay cập nhật Cập nhật xác định dãy thao tác đọc ghi, thao tác kiểm tra - đọc tức trạng thái hành Mỗi server tiếp nhận yêu cầu ghi đến trạm cục thời điểm cho trước tiếp nhận u cầu tính tốn sở dấu theo tiêu chí lâu Điều dẫn đến cần phải ý hai trường hợp: Trường hợp 1: tập hợp yêu cầu ghi chờ chứa cá yêu cầu từ tất trạm khác Trong trường hợp yêu cầu qua, chúng tồn tại, so với yêu cầu qua Nói cách khác, yêu cầu lâu yêu cầu chờ Trường hợp 2: tồn trạm mà khơng có yêu cầu truyền đến Ta giải cách truyền cho tất trạm thông điệp yêu cầu bắt buộc phải xác nhận Do vậy, sau khoảng thời gian theo giả thiết độ ổn định ta xác nhận: yêu cầu qua, trả lời thông điệp u cầu Lúc này, ta nói thơng điệp đến từ tất trạm I.2.2.3 Các hành vi bên ngồi chế độ bình thường: Có hai vấn đề mở rộng thuật toán cho phép rút hay chèn vào tuỳ ý trạm Điều đó, dẫn đến hai vấn đề sau cần phải tôn trọng: Phùng Thị Ngọc Dung Trang Khoa học máy tính K24 Bài tập tiểu luận: Hệ tin học phân tán- Giải vấn đề nhiều Vấn đề 1: Việc biến trạm phải trạm khác nhận biết cách tự động Vấn đề 2: Việc phát thơng điệp phép tốn khơng thể chia cắt Đó thơng điệp tất trạm phải nhận khơng trạm nhận Vì vậy, điều kiện khống chế điều kiện thứ hai đảm bảo I.2.3 Thuật tốn đảm bảo gắn bó yếu nhờ tuần hoàn: I.2.3.1 Nguyên lý: Trước phát yêu cầu trạm cần phải kết hợp với số thứ tự cấp từ tuần hoàn Các yêu cầu tiếp nhận mỗ trạm theo trật tự thống Điều giúp ta có gắn bó yếu Điều cần quan tâm chế phân phối số dựa tảng tổ chức trạm theo kiểu vòng tròn ảo I.2.3.2 Triển khai hệ số ổn định: Bộ cung cấp cho yêu cầu số tới chưa dùng, giả sử dó T Khi đến phiên trạm nhận tuần tự, yêu cầu số lượng n số số lượng yêu cầu cập nhật chờ trạm Các số là: T, T + 1, T + 2, ….T + n – Nó tiếp tục chuyển cho trạm liền sau số tới chưa dùng đến T + n Khi trạm có cố, phát yêu cầu cập nhật vơi số Trên trạm, cập nhật thực cách tiếp nhận yêu cầu số liên tiếp nhau( theo trật tự) Để xác định yêu cầu đến cần phải xử lý , trạm trì biến số V phối hợp với yêu cầu xử lý cuối Các yêu cầu mang số lớn V + lưu trữ chờ xử lý yêu cầu V + I.2.3.3 Các hành vi chế độ bình thường: Hiện người ta chế tạo thành công đưa vào sử dụng cách ổn đọnh mạng số giao thức cho phép tái sinh bị đặt cấu hình vịng trịn ảo trở lại theo kiểu tự động Các giao thức hoạt động điều kiện giả định mạng viễn thông cho phép phát cố trạm cần phải bổ khuyết cách đầy đủ nhằm trì trật tự tồn phần cần thiết cho việc gắn bó: Vấn đề 1: Việc tái sinh cần phải tiến hành song song với việc tính tốn số có để dùng Phùng Thị Ngọc Dung Trang Khoa học máy tính K24 Bài tập tiểu luận: Hệ tin học phân tán- Giải vấn đề nhiều Vấn đề 2: Khi phát có trạm bị cố, ta cần phải xác định số mà trạm lấy số chưa sử dụng, gửi yêu cầu có mang số Vấn đề 3: Việc cho trạm hội nhập vào lại vòng tròn cần phải tiến hành song song với việc cập nhật lại Sử dụng số liên tục cho phép tránh tượng vài cập nhật bị lần mà không phát Việc triển khai tuần hoàn làm cho ta gặp phải số khó khăn khác I.2.4 Thuật tốn đảm bảo gắn bó mạnh: I.2.4.1 Ngun lý: Tập hợp bao gồm trạm tổ chức theo kiểu vòng tròn ảo cập nhật thực theo hai thì: Thống trạm Thực cập nhật Do vậy, thuật toán đảm bảo gắn bó mạnh Nếu có nhiều yêu cầu cập nhật diễn đồng thời ta phải có quy tắc để định yêu cầu tiếp nhận thỏa mãn Nhằm phục vụ cho ý tưởng đó, ta thường hay sử dụng dấu phối hợp cho cập nhật ta xử lý yêu cầu có thời gian lâu I.2.4.2 Triển khai hệ số ổn định: Trạng thái cảu trạm là: STT Trạng thái Giải thích Nghỉ ngơi Trạm khơng thực cập nhật Hoạt động Trạm đãnhận yêu cầu cập nhật cục mà yêu cầu truyền cho trạm khác để kiểm tra Thụ động Trạm đồng ý cho cập nhật chờ trật tự tương ứng Cập nhật Trạng tình trạng chuyển cập nhật , tất yêu cầu khác truyền đến lưu trữ Chúng xử lý quay trạng thái khác Lúc khởi sự, tất trạm trạng thái nghỉ ngơi Trạm khởi việc cập nhật, cần phải gửi yêu cầu cho phép cập nhật, làm việc trạng thái nghỉ ngơi Lúc nhận dấu gửi vào vòng tròn trạm khởi chuyển từ trạng thái nghỉ ngơi sang trạng thái hoạt động Phùng Thị Ngọc Dung Trang Khoa học máy tính K24 Bài tập tiểu luận: Hệ tin học phân tán- Giải vấn đề nhiều Nếu có yêu cầu đưa vào vịng trịn, qua tất trạm để chuyển trạm từ nghỉ ngơi sang thụ động đó, trở nơi khởi việc thống coi hồn tất việc cập nhật nói riêng lúc gửi trạm sau thực trở trạng thái nghỉ ngơi Nếu có nhiều yêu cầu đưa đồng thời vịng trịn, tình hình dễ dàng diễn xung đột lúc này, ta phải chọn yêu cầu có thời gian dấu lâu Để tiến hành cơng việc đó, ta nêu bật vai trị chắn đường cho trạm khởi Một trạm trạng thái nghỉ ngơi hay thụ động phải chuyển tồn u cầu đến nó, trạm trạng thái hoạt động phải chuyển yêu cầu có thời gian lâu yêu cầu mà phát đi, u cầu khác bị dừng lại lưu trữ Các yêu cầu bị lưu trữ lại gửi tiếp vào vịng trịn, trạm lưu trữ chúng hồn thành cơng việc cập nhật riêng I.2.4.3 Hành vi ngồi chế độ bình thường: Các giao thức đặt lại cấu hình vịng trịn theo kiểu tự động sử dụng nhằm rút hay cho vào tùy ý số trạm định Các cố kỹ thuật khó khăn phát chiến lược mà dó yêu cầu không ghi lại khắp nơi mạng I.2.5 Phân tán biểu trạng thái chức cung cấp Phân tán biểu trạng thái chức cung cấp, có giải pháp có thể: i) Duy trì trạm trạng thái tài nguyên tổng quát ii) Phân tán biểu trang thái trạm, trạm có trạng thái tài nguyên cục Các định đưa trạm khác cần phải phối hợp theo kiểu cho liệu việc cung cấp phải gắn bó với iii) Nhóm xếp nhằm bảo đảm cho tất yêu cầu tài nguyên xuất phát từ tiến trình đến cung cấp khác theo trật tự cố định từ trước Nội dung trạm hệ phản ảnh sau: - Tập hợp tất tài nguyên chưa cung cấp - Tập hợp tài nguyên cung cấp - Đối tượng chiếm giữ tài nguyên - Kiểu sử dụng - Tập hợp yêu cầu không thỏa mãn - Tập hợp thông điệp dành cho trường hợp sử dụng - Tập hợp thông điệp dành cho trường hợp thất bại Phùng Thị Ngọc Dung Trang Khoa học máy tính K24 Bài tập tiểu luận: Hệ tin học phân tán- Giải vấn đề nhiều Ngày nay, ứng dụng lớn thương mại điện tử, giáo dục điện tử, …, liệu sử dụng để tăng tính sẵn sàng liệu Tuy nhiên, lợi ích sẵn sàng liệu có phải trả giá thuật toán phức tạp để ẩn tính phức tạp việc bảo trì nhiều đối tượng Sự khó khăn nằm việc phải đảm bảo gắn bó cho đối tượng để tránh bế tắc vận hành hệ thống Các thuật toán giải vấn đề gọi thuật toán điều khiển Việc quản lý nhiều đối tượng thông tin nhà chuyên môn tin học quan tâm nghiên cứu giai đoạn phân tích, thiết kế xây dựng hệ điều hành Ngồi ra, cịn vấn đề có tính chất sở cho ứng dụng phức tạp Quản lý nhiều giải pháp kỹ thuật bao gồm tập hợp thông tin nhân từ đối tượng thông tin chương trình quản lý chúng mơi trường phân tán Vấn đề truy cập xử lý thông tin phân tán nói chung, quản lý nhiều nói riêng nghiên cứu hàng loạt cơng trình Herman, Ellis, Wilms Le Lann Thuật toán đảm bảo gắn bó yếu nhờ dấu, trình bày cơng trình nghiên cứu Herman Nội dung quản lý nhiều giải pháp cho phép tự động hóa cơng việc: Kiểm tra tính hợp lệ việc truy cập thông tin Khôi phục thông tin Cập nhật thơng tin An tồn liệu cho Sử dụng nhớ, đĩa Chuyển loại bỏ vào vùng khơi phục Trong nội dung nêu trên, vấn đề quan trọng cập nhật tự động thông tin vào Phùng Thị Ngọc Dung Trang Khoa học máy tính K24 Bài tập tiểu luận: Hệ tin học phân tán- Giải vấn đề nhiều CHƯƠNG II GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ NHIỀU BẢN SAO II.1 Nhân đối tượng liệu Khi nghiên cứu hệ phân tán thấy rằng, thời gian truy cập trung bình vào thơng tin hệ phân tán rút ngắn, số trường hợp, nhờ vào phương pháp nhân nhiều gọi nhiều đối tượng thông tin Ta cần phân biệt hai trường hợp khác thể sau đây: Trường hợp a) Đa xử lý với nhớ chung: L L Bcb Bcb Bé xư lý Bé nhí cơc bé (e) Bé nhí chung (e) Bch Hình Đa xử lý với nhớ chung Mỗi xử lý có nhớ cục mình, hay cịn gọi cache, dùng để chép lại vùng làm việc nhớ chung Một chương trình thể thuật toán thay đảm nhận nhiệm vụ làm nhớ cục Trường hợp có nhiều xử lý muốn truy cập vào đối tượng, ta sử L L Bé xư lý M¸y client Bcb Bcb Bé nhí cơc bé (e) HƯ thèng viƠn th«ng Bé nhí chung Bch L (e) M¸y server Hình Hệ truy cập từ xa thông qua máy server Phùng Thị Ngọc Dung Trang Khoa học máy tính K24 Bài tập tiểu luận: Hệ tin học phân tán- Giải vấn đề nhiều dụng tham chiếu đến phiên đối tượng tìm thấy nhớ chung b) Hệ truy cập từ xa thông qua máy server nhất: Trong trường hợp này, đối tượng đưa vào trạm xác định quản lý server cục trạm Khi tiến trình xa muốn sử dụng đối tượng, phải bắt đầu yêu cầu server cho thông qua hệ thống viễn thơng Sau sử dụng xong, tiến trình phải gửi lại cho server phiên sửa đổi đối tượng Các trường hợp thể hình xét theo chức giống Đó trường hợp đối tượng đặc quyền Trường hợp Tính cân đối người sử dụng tài nguyên thông tin mạng L L L e e e HƯ thèng viƠn th«ng e e e L L L Hình Hệ thống đối xứng Tại đây, tất đóng vai trị đối xứng Cơng việc tiến hành theo kiểu cho phép rút ngắn thời gian truy cập, số lần truy cập để đọc lớn số lần truy cập để cập nhật lý thuận lợi sử dụng theo nghĩa có sẵn để dùng Phùng Thị Ngọc Dung Trang 10 Khoa học máy tính K24 Bài tập tiểu luận: Hệ tin học phân tán- Giải vấn đề nhiều Tình hình nêu đặt cho nhiều vấn đề cần phải giải Đó lần cập nhật thơng tin hay nói cách cách tổng quát cập nhật Từ đó, ta rút đặc điểm quan trọng sau : 1) Khi tồn tập trung đặc quyền, ta đặt việc thay đổi đối tượng thực lại vào Đó trường hợp ghi tức thời cập nhập gắn bó Với phương pháp ghi khác, ngược lại, thay đổi tương ứng đối tượng cục lại thuật tốn thay thực nhằm cung cấp lại ghi bị chiếm cục 2) Khi khơng tồn đặc quyền, ta gặp trường hợp khơng gắn bó thơng tin Trường hợp thứ hai làm phát sinh hai yêu cầu mới: i) Toàn giao dịch thay đổi đối tượng cần phải chép lại sớm tốt thay đổi tất khác Trong thực giao dịch, khơng có chép khác thực Sau thực xong, tất hoàn toàn giống ii) Việc cập nhật tức thời (theo hệ tập trung) tất không cần thiết Trong tất trường hợp, giao dịch tham chiếu trạng thái đối tượng thực xuất phát từ trạm cục cần phải cung cấp : +Hoặc giá trị cập nhật tất thay đổi diễn trước tham chiếu +Hoặc giá trị cũ, lại giá trị cập nhật thời điểm trước Sự tham chiếu khơng phải cung cấp giá trị xuất phát từ việc thực phần giao dịch II.2 Quản lý nhiều Thuật toán cho phép lại thay đổi đối tượng khác sau: II.2.1 Cơ chế then cài Một giao dịch thực phép then cài đối tượng muốn giành quyền sử dụng đối tượng theo vài kiểu truy cập định Cơ chế then cài gán hay không gán quyền truy cập vào quy tắc tiền định loại trừ tương hỗ, luật đọc, hiệu chỉnh thông tin,… Phùng Thị Ngọc Dung Trang 11 Khoa học máy tính K24 Bài tập tiểu luận: Hệ tin học phân tán- Giải vấn đề nhiều Nếu quyền thừa nhận đối tượng bị cài then giao dịch Nếu khơng, tiến trình giao dịch bị khố đối tượng không bị cài then Cơ chế cài then cho phép giao dịch giải phóng đối tượng mà cài then II.2.1.1 Loại trừ tương hỗ Một giải pháp giản đơn để đạt trật tự hố gắn bó thể chỗ bắt buộc phải sử dụng trật tự hố tuần tự, tồn giao dịch đặt cặp hàm nguyên thuỷ mo_giaodich dong_giaodich Đây đảm bảo cho việc loại trừ tương hỗ giao dịch II.2.1.2 Then cài chọn lựa đối tượng Một giao dịch thay đổi giá trị đối tượng phải loại trừ tất đối tượng khác muốn truy cập, ngược lại việc truy cập tiến hành theo kiểu tương tranh Để đảm bảo điều ln ln thực hiện, người ta cho phép tiến hành cài then đối tượng trước việc sử dụng có hiệu lực Một giao dịch thực ba hàm nguyên thuỷ đối tượng e: SốTT Tên hàm Thuyết minh v_doc(e) Sử dụng muốn có quyền đọc e theo kiểu chia sẻ v_viet(e) Sử dụng muốn có quyền đọc viết vào e theo kiểu loại trừ giai_phong(e) Giải phóng đối tượng e giả sử trước cài then giao dịch Trong môi trường phân tán, phục vụ cho ứng dụng có khối lượng xử lý thông tin lớn điều kiện kỹ thuật phần cứng, phần mềm không đồng nhất, việc quản lý nhiều điều kiện số lượng cập nhật lớn đặt Chính vây, phần tìm hiểu sơ lược thuật tốn cho phép lại thay đổi đối tượng khác đảm bảo hệ thống hoạt động cách hiệu II.2.2 Xử lý cố Một chế cho phép trì gắn bó mơi trường phân tán có cố phải là: i) Giao dịch T bắt buộc phải thực cách trọn vẹn G¾n bã ii) Nếu có cố diễn bắt buộc phải quay trở li im xut phỏt Không gắn bó Tr ớc cËp nhËt Trong cËp nhËt I II Phùng Thị Ngọc Dung Trang 12 G¾n bã Sau cËp nhËt Khoa học máy tính K24 t Bài tập tiểu luận: Hệ tin học phân tán- Giải vấn đề nhiều +Nếu tiến trình bị cố trước kết thúc T lại sau thao tác thay đổi cần thiết T, trạng thái hệ gắn bó + Nếu tiến trình bị cố trước diễn thay đổi T, trạng thái hệ gắn bó + Nếu tiến trình bị cố thay đổi T, trạng thái hệ khơng gắn bó Hình Ba giai đoạn giao dịch Các mơ hình giải thuật nghiên cứu phải đảm bảo đặc tính tồn vẹn liệu hệ tn thủ theo giai đoạn thể hình vẽ Sơ đồ mô tả cấu tổ chức hệ thống nhiều việc cập nhật thể hình sau bij với i =1 n, j=1 m, i server j n số lượng server mắc nối mạng m số lượng đối tượng liệu tk với k=1 q, k trạm q số trạm mắc nối Các ràng buộc sao: Trên đối tượng: Hình Sơ đồ mơ tả hệ thống nhiều Nếu ta có n b1, b2,…, bn đối tượng b, ràng buộc toàn vẹn là: b1=b2= =bn Trên toàn đối tượng: b11=b21= =bn1 b12=b22= =bn2 b1m=b2m= =bnm Gọi M cực đại cập nhật diễn đồng thời, M tính theo cơng thức M=n x m Phùng Thị Ngọc Dung Trang 13 Khoa học máy tính K24 Bài tập tiểu luận: Hệ tin học phân tán- Giải vấn đề nhiều Căn vào nội dung thông tin cần phải đảm bảo gắn bó mà người ta chia hai loại giải thuật: + Giải thuật gắn bó mạnh + Giải thuật gắn bó yếu Hệ thống viễn thơng đối tượng diễn cố kỹ thuật ùn tắt đường truyền, ta có số lần truy cập thực tế lớn M nhiều; hiệu hoạt động hệ trường hợp bị giảm Cách áp dụng then cài Giả sử với trường hợp có n b1, b2, …, bn đối tượng b, để tham chiếu đến b, cần phải thực giao dịch: v_doc(bi) doc(bi) Để thực việc cập nhật i)vào sao, ta cần phải cài then chúng giai_phong(b cách hợp thức theo kiểu loại trừ Để cho i:=1 đến n thực v_viet(bi) Để cho i:=1 đến n thực giai_phong(bi) Nhược điểm giải pháp yếu song song phép tốn cập nhật Ta áp dụng ràng buộc toàn vẹn yếu II.2.3 Đảm bảo gắn bó yếu nhờ dấu II.2.3.1 Nguyên lý Tập hợp yêu cầu cập nhật xếp theo kiểu tất trạm nhờ chế dấu Theo yêu cầu phát cho tập hợp trạm Tên trạm, tồn tiến trình Server đảm nhận nhiệm vụ tiếp nhận yêu cầu theo trật tự dấu Điều cho phép có gắn bó yếu II.2.3.2 Triển khai hệ ổn định Các giao dịch cần xét khả đọc, ghi hay cập nhật Cập nhật xác định dãy thao tác đọc ghi, thao tác kiểm tra đọc tức trạng thái hành Mỗi server tiếp nhận yêu cầu ghi đến từ trạm cục thời điểm cho trước Nó tiếp nhận yêu cầu tính tốn sở dấu theo tiêu chí lâu Việc xác định u cầu khơng tiến hành tức khắc ngun ta khơng thể biết chắn yêu cầu lâu Yêu cầu lâu truyền đường Tính khơng chắn xuất có điều kiện với giả thiết hệ viễn thông Khi trạm i truyền thông điệp cho trạm j, Trật tự nhận thơng điệp j hồn tồn giống với trật tự thông điệp phát Giả thiết kiểm Phùng Thị Ngọc Dung Trang 14 Khoa học máy tính K24 Bài tập tiểu luận: Hệ tin học phân tán- Giải vấn đề nhiều tra mạng thông thường Việc xác định yêu cầu cần xử lý trạm hoàn tồn Có hai trường hợp cần xem xét: 1) Tập hợp yêu cầu ghi chờ chứa yêu cầu từ tất trạm khác Trong trường hợp yêu cầu qua, chúng tồn tại, so với yêu cầu qua Nói cách khác, yêu cầu lâu yêu cầu chờ 2) Tồn trạm mà khơng có u cầu truyền đến Ta đưa trường hợp trước cách truyền cho tất trạm thông điệp yêu cầu bắt buột phải xác nhận Do vây, sau khoảng thời gian, theo giả thiết độ ổn định, ta nhận yêu cầu qua, trả lời cho thông điệp u cầu Lúc này, ta có thơng điệp đến từ tất trạm II.2.3.3 Các hành vi bên ngồi chế độ bình thường Hai vấn đề mở rộng thuật toán cho phép rút hay chèn vào tùy ý trạm Ngược lại, thuật tốn sống trường hợp có cố, điều kiện sau tôn trọng: 1) Việc biến trạm phải trạm khác nhận biết tự động 2) Việc phát thông điệp phép tốn khơng chia cắt Đó thông điệp tất phải nhận khơng trạm nhận Vì vậy, việc tuân thủ hai điều kiện đặt cho tình hình điều kiện khống chế, điều kiện thứ hai khó đảm bảo II.2.4 Kết luận Khái niệm gắn bó yếu cho phép giải phóng ràng buộc đồng chặt chẽ sao; cách cho phép truy cập đến thông tin hạn, ta có hiệu lớn Các ngun lý có tính chất thuật tốn sử dụng việc quản lý xây dựng cho hệ thống ổn định Chúng khơng thích hợp cho loại hệ hay cố, đặc biệt cho trường hợp phân tán hệ thành hai hay nhiều mạng độc lập; mạng tiếp tục hoạt động hệ cục Dẫu tạo nên mạng trì trạng thái gắn bó, hợp chúng lại vấn đề nan giải Ta tránh tượng cách để số lượng trạm nhỏ hay đa số tuyệt đối hệ khởi CHƯƠNG III Phùng Thị Ngọc Dung Trang 15 Khoa học máy tính K24 Bài tập tiểu luận: Hệ tin học phân tán- Giải vấn đề nhiều THUẬT TOÁN XỬ LÝ CÁC THAO TÁC ĐỌC, CÁC THAO TÁC CẬP NHẬT III.1 Kỹ thuật đánh dấu điều khiển Trong môi trường phân tán, hệ thống viễn thông đối tượng diễn cố kỹ thuật ùn tắt đường truyền, ta có số lần truy cập thực tế lớn số lần tính theo lý thuyết nhiều; hiệu hoạt động hệ trường hợp bị giảm Một giải pháp khắc phục vấn đề vừa nêu áp dụng kỹ thuật đánh dấu điều khiển vào hệ thống tín hiệu này, người ta chọn giải thuật cập nhật thích hợp, rút ngắn tốc độ cập nhật bình quân Việc lựa chọn giải thuật cập nhật tiến hành sở truy cập vào cấu trúc phân tầng Cấu trúc mơ tả hình v TRUY cập xác định hành vi thay đổi thông tin W R xác định nguồn truy cập WS S xác định vị trí truy cập L G xác định phạm vi thay đổi thông tin AL P xác định cấu trúc l u trữ T NT xác định hoạt động t ơng ứng GT1 GT2 GTm GTi : giải thuật t ơng ứng Hỡnh Cu trỳc phân tầng truy cập điều khiển Ứng với loại truy cập, người ta áp dụng giải thuật có kiểm nghiệm phải nghiên cứu giải thuật phù hợp nhằm khai thác tối đa khả kỹ thuật công nghệ Kỹ thuật đánh dấu điều khiển gọi tắt TOMCP (Technique Of Marking the Control Panel) TOMCP Phùng Thị Ngọc Ch ¬ngDung trình quản lý TOMCP Trang 16 Danh sách tài nguyên cần thiết Khoa hc mỏy tớnh K24 Hệ thống tín hiệu nhận dạng Bi tiu lun: H tin học phân tán- Giải vấn đề nhiều Hình Thành phần TOMCP Chương trình quản lý TOMCP xây dựng dạng thủ tục tiện ích với chức chủ yếu kiểm tra tính hợp thức việc truy cập vào bản, dị tìm thơng tin, cập nhật tín hiệu yêu cầu cung cấp tài nguyên theo danh sách, Thủ tục thành phần trạm Danh sách tài nguyên cần thiết tổ hợp thiết bị, chương trình liệu phục vụ cho việc quản lý TOMCP Hệ thống tín hiệu nhận dạng tập hợp chuẩn hình thành trình thiết kế hệ phục vụ cho việc nhận biết tự động trạng thái hệ quản lý nhiều xác định GTl cần thực Nội dung kỹ thuật mơ tả hình vẽ Theo mơ hình điều khiển này, trạm, trạng thái toàn hệ thống thể cách xác nhờ trạm biết cần phải hành động tối ưu Mỗi cập nhật, thay phải kích hoạt trình điều khiển mơ hình Client/Server chứa sẵn Server gửi toàn yêu cầu thay đổi, kỹ thuật cho phép gửi chi tiết cần thay đổi đủ Việc làm tươi thông tin điều khiển trạm thực tự động vào liệu mà có Những thơng tin có khối lượng không lớn trạm trao đổi với thông điệp Phùng Thị Ngọc Dung Trang 17 Khoa học máy tính K24 Bài tập tiểu luận: Hệ tin học phân tán- Giải vấn đề nhiều Trạm quản lý Hình Sơ đồ hệ thống điều khiển Để tránh bế tắc diễn trình truy cập điều khiển theo kiểu pha, thơng thường giải pháp gắn bó mạnh Herman sử dụng Hai trạm quan trọng tiến trình truy cập để đọc cập nhật trạm gửi thông điệp (trạm yêu cầu) trạm nhận thông điệp (trạm đáp ứng yêu cầu) Cấu trúc thơng điệp trao đổi trạm mơ tả hình vẽ START SOURCE TARGET CODE INFORMATION CONTROL END Hình Cấu trúc thơng điệp trao đổi Các trường thông điệp trao đổi là: START Bắt đầu Giá trị bit cho phép bắt đầu thông điệp SOURCE Địa nguồn Địa trạm gửi thông điệp với độ dài từ bit đến 16 bit đủ để biểu diễn số lượng địa trạm hệ thống lớn TARGET Địa đích Địa trạm nhận với độ dài trường từ bit đến 16 bit CODE Mã Mã sử dụng để nhận biết phép toán với độ dài bit Ý nghĩa bit trình bày hình 10 INFORMATION Thông tin Thông tin cần thiết để truy cập vào Phùng Thị Ngọc Dung Trang 18 Khoa học máy tính K24 Bài tập tiểu luận: Hệ tin học phân tán- Giải vấn đề nhiều sao CONTROL Kiểm tra Trường kiểm tra phục vụ cho việc truyền liệu qua mạng giá trị qui ước cho loại mạng cụ thể END Kết thúc Giá trị bit cho phép kết thúc thơng điệp Giá trị bít trường CODE thể hình 10 Yªu cầu cục hay từ xa Phép toán truy cập Cấu trúc Vị trí cấu trúc TÝnh chÊt cËp nhËt Hình 10 Ý nghĩa bit trường CODE Ưu điểm kỹ thuật đánh dấu điều khiển là: Gắn bó Đảm bảo tính gắn bó thơng tin Nếu kết hợp với kỹ thuật hàng đợi thơng điệp, ta tránh tượng thiếu vô hạn tài nguyên Tin cậy Hệ thống hoạt động với kỹ thuật chịu đựng trạng thái lỗi mạng nói chung, có lỗi hệ thống đường truyền Nhạy Phản ứng với tình huấn sinh lỗi Liên tục Cho phép phân phối động tài nguyên cần cập nhật Phát cố Phát lỗi phát sinh trình vận hành Thống kê Biết trạng thái cập nhật thời điểm III.2 Sơ đồ xử lý thao tác đọc, thao tác cập nhật Việc xử lý trạng thái điều khiển trạm nhận tiến hành sở tham chiếu thông tin điều khiển theo yêu cầu thể hình 11 Phùng Thị Ngọc Dung Trang 19 Khoa học máy tính K24 Bài tập tiểu luận: Hệ tin học phân tán- Giải vấn đề nhiều Sau hồn thành trọn vẹn cơng việc, trạm nhận tiến hành phát thơng điệp đến tồn trạm hệ thống để cập nhật vào điều khiển, đồng thời tự động cập nhật vào cục mỡnh Khóa điều khiển B caithen(B) Thực việc cập nhật thông tin điều khiển B Capnhat(B) giaiphong(B) Mở khóa điều khiển Hỡnh 11 Trỡnh t thực cập nhật điều khiển Sơ đồ tổng quỏt x lý nhiu bn sao: Bắt đầu Xử lý thông điệp Xử lý trạng thái điều khiển Lỗi s đ Tự động sửa lỗi s OK Đ S Xử lý chọn giải thuật thích hợp Thực giải thuật gtl xong đ phát thông điệp đ Lặp lại s KÕt thóc Hình 12 Sơ đồ tổng qt xử lý nhiều Phùng Thị Ngọc Dung Trang 20 Khoa học máy tính K24 .. .Bài tập tiểu luận: Hệ tin học phân tán- Giải vấn đề nhiều CHƯƠNG I MỞ ĐẦU VỀ HỆ TIN HỌC PHÂN TÁN I.1 Tổng quan hệ tin học phân tán I.1.1 Khái niệm: Hệ tin học phân tán hay nói ngắn gọn hệ phân. .. trên, vấn đề quan trọng cập nhật tự động thông tin vào Phùng Thị Ngọc Dung Trang Khoa học máy tính K24 Bài tập tiểu luận: Hệ tin học phân tán- Giải vấn đề nhiều CHƯƠNG II GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ NHIỀU BẢN... mặt trạng thái Từ vấn đề nêu trên, ta rút đặc tính tổng quát hệ phân tán: Phùng Thị Ngọc Dung Trang Khoa học máy tính K24 Bài tập tiểu luận: Hệ tin học phân tán- Giải vấn đề nhiều i) Thời gian