MỤC LỤC MỤC LỤC 1 LỜI MỞ ĐẦU 2 PHẦN I CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ BỘ TUẦN TỰ TUẦN HOÀN 3 I.1 Khái niệm bộ tuần tự tuần hoàn 3 I.2 Ấn phong 3 I.3 Vòng tròn ảo 4 II.1 Ấn phong bằng biến trạng thái 5 II.2 Jecton tuần hoàn 6 CHƯƠNG II GIỚI THIỆU VỀ CÁC PHƯƠNG ÁN CÓ SỰ CỐ 7 II.1 Giới thiệu về bộ tuần tự trên kênh lan truyền 7 II.2 Thuật toán khai phép toán Ticket() 8 II.2.1 Hoạt động của hệ thống không có sự cố 8 II.2.2 Xử lý trong trường hợp có sự cố 8 II.3 Thuật toán bầu cử trong mạng Ring 9 II.3.1 Giới thiệu chung 9 II.3.2 Phạm vi 9 II.3.3 Chọn leader 9 II.3.4 Đặc điểm của vòng ring 10 II.3.5 Kết quả chọn leader 10 II.3.6 Thuật toán lựa chọn trong vòng Ring 11 PHẦN II LẬP TRÌNH VỀ BỘ TUẦN TỰ TUẦN HOÀN 13 TRÊN VÒNG TRÒN ẢO 13 CHƯƠNG 1: RMI VÀ KỸ THUẬT LẬP TRÌNH PHÂN TÁN ĐỐI 13 TƯỢNG 13 I.1 RMI và lập trình phân tán đối tượng 13 I.2 Gọi phương thức từ xa và các vấn đề phát sinh. 14 I.3 Vai trò các lớp trung gian (Stub và Skel) 14 I.4 Cài đặt ứng dụng phân tán của RMI 15 CHƯƠNG 2: LẬP TRÌNH BỘ TUẦN TỰ TUẦN HOÀN TRÊN 17 MẠNG RING 17 II.2 Chương trình Demo 19 LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay, việc nghiên cứu phát triển các giải pháp kỹ thuật cơ sở cho các ứng dụng phân tán đã đạt được những thành công nhất định và thể hiện trong các công bố mới nhất. Tuy nhiên, để có được một giải pháp hữu hiệu đáp ứng các yêu cầu đặt ra của việc gắn bó dữ liệu trong môi trường phân tán dựa vào mạng truyền thông như InternetIntranet, thì đòi hỏi phải tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện các giải pháp hiện hành. Với mục tiêu đó, trong phạm vi tiểu luận môn học sẽ được trình bày phương pháp xây dựng bộ tuần tự tuần hoàn dựa trên vòng tròn ảo. Thể hiện khắc phục hoạt động của hệ thống trong điều kiện xảy ra sự cố. Trong điều kiện có sự cố, việc phát hiện ra chính xác trạng thái một server nào đó thuộc hệ thống là một vấn đề rất phức tạp. Để xây dựng một vòng tròn ảo dựa vào Ấn phong được cụ thể hóa trên một vài cấu hình của các biến trạng thái và quay trên vòng tròn ảo luôn luôn theo một chiều xác định. Để vòng tròn có thể hoạt động tốt, thì cần thiết phải xây dựng lại vòng tròn khi có một trạm nào đó bị sự cố. Phép xử lý này gọi là cấu hình lại bao gồm cả việc cập nhật lại các giá trị của suci và predi của các trạm hàng xóm của trạm bị sự cố. Việc nghiên cứu, phát triển xây dựng một hệ thống phân tán dựa trên vòng tròn ảo. Các phương pháp đảm bảo gắn bó dữ liệu trong môi trường phân tán đến nay đã có một số thành công đáng kể. Tuy nhiên, trong quá trình triển khai lập trình và vận hành các hệ thống đăng ký, vấn đề gắn bó dữ liệu trong các cơ sở dữ liệu khi hệ thống bị sự cố đang đặt ra như là vấn đề quan trọng và có ý nghĩa sống còn trong việc phát triển toàn hệ nói chung. Nói tóm lại, sự cố trong các hệ thống nói chung, hệ thống đăng ký nói riêng có thể xảy ra và là nguyên nhân dẫn đến hệ thống cơ sở dữ liệu không thể đảm bảo tính gắn bó được nữa. Vì vậy, cần phải có một hệ cho biết trạng thái của các server dựa trên chu kì của vòng tròn. Còn gọi là bộ tuần tự tuần hoàn dựa trên vòng tròn ảo. Đây cũng chính là vấn đề sẽ được nghiên cứu và giải quyết trong phạm vi tìm hiểu của tiểu luận môn học « Lập trình mạng » Do Tiến sĩ. Lê Văn Sơn hướng dẫn. Cám ơn TS. Lê Văn Sơn đã giảng dạy, hướng dẫn, cung cấp tài liệu để cho tôi nắm vững được kiến thức môn học này.
Trang 1ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNGĐẠI HỌC BÁCH KHOAKHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Trang 2MỤC LỤC
MỤC LỤC 2
LỜI MỞ ĐẦU 3
PHẦN I CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4
CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ BỘ TUẦN TỰ TUẦN HOÀN 4
I.1Khái niệm bộ tuần tự tuần hoàn 4
I.2Ấn phong 4
I.3Vòng tròn ảo 5
II.1Ấn phong bằng biến trạng thái 6
II.2Jecton tuần hoàn 7
CHƯƠNG II GIỚI THIỆU VỀ CÁC PHƯƠNG ÁN CÓ SỰ CỐ 8
II.1 Giới thiệu về bộ tuần tự trên kênh lan truyền 8
II.2 Thuật toán khai phép toán Ticket() 9
II.2.1Hoạt động của hệ thống không có sự cố 9
II.2.2Xử lý trong trường hợp có sự cố 9
II.3 Thuật toán bầu cử trong mạng Ring 10
II.3.1Giới thiệu chung 10
II.3.2Phạm vi 10
II.3.3Chọn leader 10
II.3.4Đặc điểm của vòng ring 11
II.3.5Kết quả chọn leader 11
II.3.6Thuật toán lựa chọn trong vòng Ring 12
PHẦN II LẬP TRÌNH VỀ BỘ TUẦN TỰ TUẦN HOÀN 14
TRÊN VÒNG TRÒN ẢO 14
CHƯƠNG 1: RMI VÀ KỸ THUẬT LẬP TRÌNH PHÂN TÁN ĐỐI 14
TƯỢNG 14
I.1 RMI và lập trình phân tán đối tượng 14
I.2 Gọi phương thức từ xa và các vấn đề phát sinh 15
I.3 Vai trò các lớp trung gian (Stub và Skel) 15
I.4 Cài đặt ứng dụng phân tán của RMI 16
CHƯƠNG 2: LẬP TRÌNH BỘ TUẦN TỰ TUẦN HOÀN TRÊN 18
MẠNG RING 18
II.2 Chương trình Demo 20
Trang 3LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay, việc nghiên cứu phát triển các giải pháp kỹ thuật cơ sở cho các ứng dụng phân tán đã đạt được những thành công nhất định và thể hiện trong các công bố mới nhất Tuy nhiên, để có được một giải pháp hữu hiệu đáp ứng các yêu cầu đặt ra của việc gắn bó dữ liệu trong môi trường phân tán dựa vào mạng truyền thông như Internet/Intranet, thì đòi hỏi phải tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện các giải pháp hiện hành Với mục tiêu đó, trong phạm vi tiểu luận môn học sẽ được trình bày phương pháp xây dựng bộ tuần tự tuần hoàn dựa trên vòng tròn ảo Thể hiện khắc phục hoạt động của hệ thống trong điều kiện xảy ra sự cố
Trong điều kiện có sự cố, việc phát hiện ra chính xác trạng thái một server nào
đó thuộc hệ thống là một vấn đề rất phức tạp
Để xây dựng một vòng tròn ảo dựa vào Ấn phong được cụ thể hóa trên một vài cấu hình của các biến trạng thái và quay trên vòng tròn ảo luôn luôn theo một chiều xác định Để vòng tròn có thể hoạt động tốt, thì cần thiết phải xây dựng lại vòng tròn khi có một trạm nào đó bị sự cố Phép xử lý này gọi là cấu hình lại bao gồm cả việc cập nhật lại các giá trị của suc[i] và pred[i] của các trạm hàng xóm của trạm bị sự cố.
Việc nghiên cứu, phát triển xây dựng một hệ thống phân tán dựa trên vòng tròn
ảo Các phương pháp đảm bảo gắn bó dữ liệu trong môi trường phân tán đến nay đã
có một số thành công đáng kể Tuy nhiên, trong quá trình triển khai lập trình và vận hành các hệ thống đăng ký, vấn đề gắn bó dữ liệu trong các cơ sở dữ liệu khi hệ thống
bị sự cố đang đặt ra như là vấn đề quan trọng và có ý nghĩa sống còn trong việc phát triển toàn hệ nói chung
Nói tóm lại, sự cố trong các hệ thống nói chung, hệ thống đăng ký nói riêng có thể xảy ra và là nguyên nhân dẫn đến hệ thống cơ sở dữ liệu không thể đảm bảo tính gắn bó được nữa Vì vậy, cần phải có một hệ cho biết trạng thái của các server dựa trên chu kì của vòng tròn Còn gọi là bộ tuần tự tuần hoàn dựa trên vòng tròn ảo Đây cũng chính là vấn đề sẽ được nghiên cứu và giải quyết trong phạm vi tìm hiểu của tiểu luận môn học « Lập trình mạng » - Do Tiến sĩ Lê Văn Sơn hướng dẫn
Cám ơn TS Lê Văn Sơn đã giảng dạy, hướng dẫn, cung cấp tài liệu để cho tôi nắm vững được kiến thức môn học này.
Trang 4PHẦN I CƠ SỞ LÝ THUYẾT
CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ BỘ TUẦN TỰ TUẦN HOÀN
I.1 Khái niệm bộ tuần tự tuần hoàn
Bộ tuần tự được giới thiệu nhằm mục đích đánh số thứ tự, sắp xếp các sự kiện của hệ và tránh được một số nhược điểm mà một số phương khác đã mắc phải
Bộ tuần tự là đối tượng đồng bộ hóa cung cấp cho mỗi yêu cầu một số có giá trị nguyên dương (hay còn gọi là một tíc kê) nhằm xác lập trật tự Hai yêu cầu kế tiếp nhau được thể hiện bởi hai số nguyên liên tiếp, trong đó giá trị 0 được cung cấp cho yêu cầu đầu tiên
Giả sử ta có bộ tuần tự S, lúc này một tiến trình muốn nhận giá trị từ bộ tuần tự S thì nó phải gọi thủ tục hay hàm có tên là TICKET(S) Chú ý mỗi một giá trị chỉ phục vụ cho một và chỉ một sự kiện mà thôi
Giả sử tất cả các sự kiện đều được đánh số bởi bộ tuần tự duy nhất S Khi một tiến trình cung cấp cho các sự kiện i một số thông qua TICKET(S) Nếu không có sự cố xảy ra, ta có thể khẳng định như sau:
1 Các sự kiện t bao hàm các giá trị nhỏ hơn t đã được diễn ra
2 Số thứ tự của sự kiện kề sau sự kiện t phải là t+1
Việc triển khai một bộ tuần tự cần phải mang hai đặc tính sau đây:
−Đặc tính P1: Nếu a và b là hai sự kiện thực hiện trên cùng hàm TICKET(S), thì ta có a→b hay b→a Đặc tính này thể hiện việc loại trừ tương
hỗ trên các phép toán TICKET(S)
−Đặc tính P2: Nếu a thực hiện phép t=TICKET(S) thì giá trị gán cho t là số lượng các phép TICKET(S) đã được thực hiện trước a Đặc tính P2 thể hiện tính liên tục trong khi đánh số có nghĩa là không để lại khoảng trống khi đánh số.Vậy: Bộ tuần tự là đối tượng đồng bộ cung cấp cho mỗi yêu cầu một số (hay còn gọi là một tíc kê) nhằm xác lập trật tự tuần hoàn Một tiến trình muốn nhận giá trị tự bộ tuần hoàn S thì nó phải gọi thủ tục (hoặc hàm) có tên là TICKET(S) Mỗi một giá trị chỉ phục vụ cho một và chỉ một sự kiện mà thôi
I.2 Ấn phong
Việc vận dụng tương đối tổng quát bộ tuần tự S trong hệ phân tán là sự chuyển động giữa các trạm một đối tượng duy nhất gọi là ấn phong chứa giá trị
Trang 5hiện hành của bộ tuần tự Khi một trạm có ấn phong nó có thể thực hiện hàm TICKET(S).
Chúng ta sẽ nghiên cứu các phương pháp cho phép di chuyển ấn phong, giải thuật triển khai phép toán TICKET và các vấn đề sử dụng đường lan truyền
và việc sao chép bộ tuần tự trên
I.3 Vòng tròn ảo
Để triển khai một ấn phong có kết quả, đầu tiên ta cần phải xác định hành trình của nó trong mạng máy tính Ta có thể xem các trạm được lắp đặt trên một vòng tròn theo một chiều xác định Mỗi trạm chỉ liên hệ được với hai trạm gần nhất (hàng xóm bên trái và hàng xóm bên phải)
Xét một mạng gồm tập hợp N trạm được nối với nhau và một trạm bất kỳ trong mạng có thể liên lạc với các trạm khác trong mạng một cách dễ dàng Mỗi trạm trong mạng được phân phối một lần một số duy nhất từ 0 đến N-1 Một trạm i bất kỳ trong mạng sẽ có trạm hàng xóm bên phải (hay trạm kế tiếp sau)
mà số của trạm đó là suc[i] và trạm hàng xóm bên trái (hay trạm kề liền trước)
mà số của nó là pred[i] Lúc này suc[i]=i+1 modulo N và pred[i]=i-1 modulo N
Sự mô tả này kiến ta hình dung một vòng tròn ảo Hình vẽ II.1 sau đây mô phỏng vòng tròn ảo giữa các trạm
Hình I.1 Mô phỏng vòng tròn ảo
Một số nguyên tắc được đặt ra:
− Ấn phong được cụ thể hóa trên một vài cấu hình của các biến trạng thái và quay trên vòng tròn ảo luôn luôn theo một chiều xác định
− Khi có sự cố xảy ra ở một trạm nào đó (giả sử trạm i) thì cần xây dựng lại (cấu hình lại) vòng tròn để vòng tròn có thể hoạt động tốt Tức là phải cập nhật lại các giá trị của suc[i] và pred[i] của hàng xóm bên phải và bên trái của trạm bị sự cố (với điều kiện trạm bị sự cố không phá hủy hoàn toàn liên kết lô gích)
− Khi một trạm bị sự cố đã được khắc phục và hoạt động trở lại thì nó có thể tham gia lại vào mạng thông qua phép chèn
Hàng xóm trái
Hàng xóm phải
4
2
1 0
6 5
Trang 6II Hai thuật toán di chuyển ấn phong
II.1 Ấn phong bằng biến trạng thái
Một tiến trình Pi được giao nhiệm vụ di chuyển ấn phong cần tuân thủ các nguyên tắc sau đây:
1 Xét khi các trạm trong mạng không xảy ra sự cố
Một số nguyên K (K>1) được chọn trong tập hợp của hệ Trên trạm i với
i∈{0 N-1}, mỗi tiến trình Pi được giao nhiệm vụ di chuyển ấn phong phải tuân thủ các quy tắc sau:
− Mỗi tiến trình Pi đều có biến trạng thái S[i]∈{0 K-1},
− Mỗi biến S[i] đều được cấp nhật bởi tiến trình Pi và có thể đọc bởi trạm kế tiếp sau (hàng xóm phải) của Pi
− Thuật toán di chuyển trạng thái ấn phong được thể hiện như sau:
a Tiến trình Pi có ấn phong chỉ khi:
S[i]≠S[i-1], cho i≠0S[0]=S[N-1], cho i=0
b Khi tiến trình Pi có ấn phong, thì nó phải bỏ ấn phong sau một khoảng thời gian xác định và thay đổi trạng thái của nó
S[i]:=S[i-1], nếu i≠0S[i]:=S[i]+1 mod N, nếu i=0Đây là trường hợp duy nhất mà tiến trình có thể cập nhật các giá trị của mình Quyền bình đẳng giữa các trạm được đảm bảo khi tất cả các tiến trình Pi đều sử dụng thuật toán này Mỗi tiến trình đều được nhận ấn phong khi đến phiên mình và vì ấn phong trong mạng là duy nhất nên nếu một trạm sau khi nhận được ấn phong nhưng lại không vào đoạn găng thì phải lập tức giải phóng nó
2 Xét khi có xảy ra sự cố ở một trạm nào đó trong mạng.
Cách khắc phục khi có một sự cố xảy ra trong mạng sẽ được trình bày ở phần sau, phần này ta sẽ nghiên cứu cách đưa một trạm bị sự cố vào lại trong mạng Để đưa một trạm bị sự cố đã được khắc phục xong vào mạng, lúc này ta phải định lại cấu hình của vòng tròn ảo Sau đó, tiến trình cần phải khởi động lại S[i], miễn là trạm j=suc[i] không được phép đọc biến S[j] của mình trong thời gian vào đoạn găng Có nghĩa là:
Trang 7Nếu j<i thì S[i]:=S[j] -1 mod KNgược lại S[i]:=S[j]
II.2 Jecton tuần hoàn
Ý tưởng: Thuật toán thứ hai [Le Lann], ấn phong được cụ thể hóa bằng một thông điệp đặc biệt gọi là Jeton (thẻ bài) tuần hoàn trên vòng tròn Như thế, việc
sự cố trên trạm có thể dẫn đến mất Jeton Các biến trạng thái được duy trì trên mỗi trạm cho phép tái sinh Jeton trong trường hợp bị mất
Thuật toán được triển khai dựa trên ý tưởng này là:
1 Jeton mang giá trị là ν Mỗi trạm j có một biến trạng thái S[j] Trước
khi phát lại một Jeton vào mạng, các tác động như sau được thực hiện:
2 Mỗi một lần di chuyển jeton trên trạm j, một đồng hồ bảo vệ được trang
bị Nếu nó được phát động trước khi Jeton đến thì j tham chiếu đến biến trạng
thái S[j] của trạm kề liền trước i=pred(i) trên vòng tròn.
Nếu một trong hai điều kiện sau đây được kiểm tra:
Thì Jeton được coi như là bị mất Trong trường hợp này, trạm j cần phải tái
sinh lại nó và cho giá trị chính xác S[j] và tái trang bị đồng hồ bảo vệ.
NHẬN XÉT: Hai thuật toán đã trình bày đều dựa vào sự tuần hoàn của ấn phong có thể được sử dụng nhằm triển khai một bộ tuần tự Trong thuật toán thứ hai, ví dụ áp dụng cho Jeton nhận giá trị nguyên mà duy nhất chỉ có trạm có jecton mới có thể tăng và tham chiếu Các giá trị xuất phát từ tham chiếu đó
được xem như là kết quả của các phép toán ticket được thực hiện trên trạm.
Ưu điểm của phương pháp đánh số lỗ hổng này là tránh được hội thoại giữa các trạm để biết số sự kiện tiếp theo sau một sự kiện đã cho Nhưng thực tế, việc hội thoại này lại diễn ra để có được số hiện hành Sự khác nhau của phương pháp này và phương pháp đóng dấu là phương pháp này chịu được các sự cố Thực tế trạm bị sự cố không thể nào phục vụ số được, bộ cung cấp cần phải tìm lại số lượng và giá trị của các số đó Để thực hiện được điều này, các trạm cần phải hội thoại với nhau.Việc điều khiển truyền tin trong mạng vòng tròn ảo thường được thực hiện bằng Jeton (thẻ điều khiển)
S[j]:= ν Cho j≠0
ν := ν +1 mod k; S[j]:= ν Cho j=0
j>i và S[j] ≠ S[i]
hay j<I và S[j]=S[i]
Trang 8CHƯƠNG II GIỚI THIỆU VỀ CÁC PHƯƠNG ÁN CÓ SỰ CỐ
II.1 Giới thiệu về bộ tuần tự trên kênh lan truyền
Xét trường hợp liên lạc giữa các trạm được thực hiện bởi một kênh lan
truyền duy nhất Các trạm được nối với nhau bởi thiết bị truyền thông (TBTT)
Việc cạnh tranh truy cập đường truyền, việc xử lý các xung đột và việc nhận các thông điệp được thực hiện thông qua TBTT Và theo thiết kế, một lúc chỉ có một thông điệp được truyền
Ta giả sử rằng mỗi TBTT truyền các thông điệp vào đường truyền theo trình tự mà trạm liên lạc với nó xác định và truyền lại trạm này các thông điệp từ đường truyền, kể cả các thông điệp của chính nó Ngoài ra, ta còn giả định là đường truyền không hề làm mất mát thông điệp và các TBTT đều sắp xếp các thông điệp theo một trật tự giống nhau
Để thực hiện một bộ tuần tự phân tán S, trạm i nào đó cần phải duy trì công
tơ cục bộ và thực hiện cùng một thuật toán
TBTT
K2 J3 K1 J2 I1 J1
Trạm I
I1 I2
TBTT
J1 J2 J3
Trạm J
K2 J3 K1 J2 I1 J1
TBTT
K1 K2 K3
Trạm K
K2
J3
K2 J2 I1 J1
Hình II.1 Triển khai bộ tuần tự trên kênh truyền
Trang 9II.2 Thuật toán khai phép toán Ticket()
II.2.1 Hoạt động của hệ thống không có sự cố
- Khi có một tiến trình trên một trạm muốn gọi phép toán Ticket(S) thì phải
có một yêu cầu đặt vào trong hàng đợi vào của thiết bị truyền thông (TBTT) Tiến trình yêu cầu đó cần phải đợi cho đến khi yêu cầu của nó xuất hiện trong hàng đợi của TBTT: tại thời điểm đó, yêu cầu này đã được lan truyền và nó được sắp xếp cùng với các yêu cầu khác
- Trạm i xử lý tất cả các yêu cầu Ticket(S) đang có trong hàng đợi của TBTT của nó Mỗi khi có một yêu cầu đến từ một trong các trạm khác, thì trạm i sẵn sàng tăng nội dung công tơ cục bộ của mình lên Khi có một yêu cầu nào đó đến từ một trong các tiến trình của chính trạm i thì tiến trình này nhận giá trị hiện hành của công tơ cục bộ và công tơ này tăng lên một số gia
II.2.2 Xử lý trong trường hợp có sự cố
- Sự cố hay gián đoạn vật lý tại một trạm nào đó được phát hiện sẽ ngay lập tức thông báo đến tất cả các trạm có ý định liên lạc với nó (trạm bị sự cố sẽ không lien lạc được với mạng) Chính vì vậy mà sự cố xảy ra với trạm chưa vào được trong đoạn găng không làm rối loạn hoạt động của giải thuật với điều kiện
là nó gây ra việc truyền thông điệp vang_mat (vắng) cho việc chuyển tải ở tầng
giao vận Do có trang bị như thế, việc vào đoạn găng trở nên không được nhanh chóng và dễ dàng cho các trạm khác Nếu trạm có sự cố đã gởi yêu cầu, thì nó kết thúc với lý do trở thành trước đối với tất cả các trạm khác
- Khi một trạm lại được đưa vào trong mạng sau khi đã khắc phục sự cố, nó cần phải kiến tạo lại trạng thái hiện hành của các yêu cầu Để đảm bảo điều đó,
nó phát đi thông điệp vao_lai (xin vào lại) và để trả lời, các trạm gởi hoặc thời
gian của yêu cầu cuối cùng của nó REQ không được thỏa mãn (nếu có tồn tại một REQ) hoặc một thông điệp REL Mạng cần phải bổ khuyết cho các trạm bị
sự cố bằng cách gởi thông điệp vang_mat Khi nó đã nhận tất cả các trả lời cho
thông điệp vao_lai, trạm vừa đưa vào đó có thể bắt đầu lại bằng các yêu cầu
- Để có thể tự tham gia lại công việc trong mạng sau sự cố, trạm i phải gởi yêu cầu vào lại cho một trạm nào đó trong số các trạm còn lại, ví dụ như j chẳng hạn và đặt mình vào trạng thái lắng nghe đường truyền trong hàng đợi của TBTT của mình Trạm j sẽ gởi cho nó một thông điệp đồng bộ để cập nhật Khi thông điệp này xuất hiện trong hàng đợi của TBTT, thì:
1 Trạm j là trạm cần phải gởi thông điệp cho i hiểu rằng nó phải gởi giá trị hiện hành của công tơ của nó
2 Trạm i hiểu rằng nó có thể vào lại được trong mạng Để cho việc đó, nó bắt đầu bằng cách lờ đi tất cả các thông điệp đến trước thông điệp đồng bộ Thông điệp đồng bộ đến sau cùng Nó lưu trữ mà không xử lý tất cả các thông
Trang 10điệp theo sau nó và điều đó được duy trì cho đến khi xuất hiện giá trị của hiện hành của công tơ được gởi bởi j Sau khi thông điệp đồng bộ đến, trạm xử lý tất
cả các thông điệp theo sau thông điệp đồng bộ Các trạm khác không được phép can thiệp Do vậy, chúng lờ đi yêu cầu vào lại, thông điệp đồng bộ và giá trị truyền Phương pháp cập nhật này cũng có thể được sử dụng tại các trạm để trao đổi giá trị của các công tơ trong việc kiểm tra định kỳ
II.3 Thuật toán bầu cử trong mạng Ring
II.3.1 Giới thiệu chung
Bài toán bầu cử người lãnh đạo cổ điển là “Tìm bộ xử lý với khóa lớn nhất trong mạng phân tán đó là mỗi bộ xử lý trong mạng sẽ được cấp một số (một khóa) và một yêu cầu tổng cộng đã được định nghĩa trong các khóa”
Bắt đầu là thuật toán Le Lann năm 1977, sau đó năm 1979 thì có rất nhiều thuật toán về bầu cử người lãnh đạo trong mạng Ring đã được đề ra Trong các thuật toán này cũng đã xử lý được tất cả các thời điểm xảy ra lỗi (trước, trong, sau quá trình bầu cử người lãnh đạo), kể cả nút xảy ra lỗi là nút lãnh đạo
Trong lịch sử, bài toán mất Token trong mạng Token Ring đã được coi trọng nhất trong thuật toán phân tán Trong thực tế, một token ring là “Right to speak” trong mạng Nếu hai nút trong mạng đang cố gắng để giao thiệp đồng thời thì sự giao thiệp này se bị cản trở Chính vì vậy mà cần có một trạm điều khiển (leader), một Token sẽ được di chuyển quanh mạng và trạm nào có Token thì trạm đó mang quyền điều khiển mạng Tuy nhiên thỉnh thoảng Token có thể
bị mất chính vì vậy mà thật là cần thiết để xây dựng một thuật toán để khôi phục lại Token đã bị mất
II.3.3 Chọn leader
Trang 11Các node trong vòng ring phải chọn ra một node chủ (node được chọn, elected,leader) để đảm nhiệm việc tính toán trong mạng Khi một node đã được
chọn, tất cả các node còn lại đều ở trạng thái không được chọn (Non-elected) và
phải hoàn toàn tuân thủ theo node được chọn, cho đến khi một sự lựa chọn khác xảy ra
II.3.4 Đặc điểm của vòng ring
Một mạng hình thành một vòng ring nếu tồn tại một liên kết giữa hai node P(i) và P(j) trong đó i =j+1 hoặc j=i+1 và không còn liên kết nào khác giữa các node này Nếu có sự liên hệ giữa node P đến (i+1) mod (P), thì vòng ring là theo một hướng duy nhất Thông thường, vòng ring có N node từ 0 đến N-1 và có N cạnh Mạng ring gắn liền với thuật ngữ số cạnh đến và số cạnh đi (incoming or outgoing edges) của một node, luôn luôn bằng 2 Nó đối xứng và hai chiều Đường kính của một đồ thị là độ dài tối đa của đường đi ngắn nhất nối giữa hai đỉnh Các đỉnh là các node và các cung (arcs) là các kênh thông tin
II.3.5 Kết quả chọn leader
Có hai vấn đề quan trọng trong việc chọn leader:
1 Đưa ra thông tin về một node được chọn làm leader hay slave
2 Truyền thông tin về leader đến tất cả các node còn lại
Vấn đề thứ 1 là thứ yếu trong việc chọn leader, còn vấn đề thứ hai là cần thiết khi làm việc với node lỗi và lựa chọn động Sự truyền bá thông tin về leader có nghĩa rằng, các node biết được tình trạng (địa vị trong mạng) của nó và tình trạng leader của nó Nãy sinh ra các vấn đề sau:
1 Trong vòng ring một hướng, các gói tin chỉ truyền theo chiều kim đồng
hồ các node không biết các hàng xóm của nó nhưng có thể gửi tin theo một hoặc hai hướng
2 Số bộ xử lý (node) có thể được biết trước hoặc không
3 Các trạm có thể vào hoặc ra khỏi mạng một cách tự động (dynamically) Các thuật toán không biết được kích trước của vòng ring
4 Các node có thể giống hoặc khác nhau Nếu các node có thể phân biệt được với nhau, chúng được gán một ID
5 Sự truyền tin có thể theo phương thức đồng bộ hoặc không đồng bộ Đối với sự truyền tin không đồng bộ thì không cần phải giới hạn thời gian phân phát Giới hạn trên về thời gian nhận một phản hồi sau khi gửi tin là vô hạn
6 Trong trường hợp mạng đồng bộ, sự truyền tin được thực hiện theo các vòng tròn Các bước thực hiện tiền định sẽ phân phát tất cả các bản tin trong
