báo cáo tiểu luận lập trình mạng áp dụng thuật toán mullery đảm bảo gắn bó dữ liệu trong các csdl phân tán

Nội dungQuản lý nhiều bản sao các ứng dụng 1 Giải thuật quản lý nhiều bản sao 2 Đánh giá số lượng, trạng thái, thông điệp bản sao 3 Kết luận 4... Quản lý nhiều bản sao Cập nhật thông ti

LẬP TRÌNH MẠNG

Cán bộ hướng dẫn : PGS.TS Lê Văn Sơn

Học viên thực hiện : Võ Minh Tiến

Lớp : Khoa học máy tính – K24

ÁP DỤNG THUẬT TOÁN MULLERY

ĐẢM BẢO GẮN BÓ DỮ LIỆU TRONG

CÁC CSDL PHÂN TÁN

Nội dung

Quản lý nhiều bản sao các ứng dụng

1

Giải thuật quản lý nhiều bản sao

2

Đánh giá số lượng, trạng thái, thông điệp bản sao

3

Kết luận

4

Quản lý nhiều bản sao

 Cập nhật thông tin trong môi trường phân tán

• Thời gian truy cập trung bình vào hệ thông tin phân tán có thể được rút ngắn nhờ vào phương pháp nhân nhiều bản sao của một đối tượng thông tin

• Cho phép rút ngắn thời gian truy cập, nếu số lần truy cập để đọc lớn hơn số lần truy cập để ghi

Quản lý nhiều bản sao

tránh bế tắc giữa các bản sao.

Trong giai đoạn 1 và 3, thao tác duy nhất là lưu

dữ liệu và trạng thái hiện có là đủ Nếu nằm vào

trạng thái 2, thì tác tử phải cố gắng kết thúc công

việc của mình ở điểm II hoặc là phải phục hồi lại trạng thái ban đầu ở điểm I Hai giai đoạn gắn bó

1 và 2 có bản dữ liệu khác nhau.

1

2

3

Tr­ íc­cËp­nhËt

Sau­cËp­nhËt Trong­cËp­nhËt

t

G¾n­bã

G¾n­bã

Kh«ng

g¾n­bã H×nh­1.­Tr¹ng­th¸i­d÷­liÖu­trong

­­­­­­­­­­­­­­c¸c­giai­®o¹n­cËp­nhËt.

I

II

Quản lý nhiều bản sao

Cỏc bản sao cú thể đặt trờn cỏc server S 1 , S 2 , ,S n trờn cỏc tập tin hay vựng nhớ

đặc biệt b ij , i=1 n, j=1 m,

trong đú i chỉ server, j chỉ

server được mắc nối trong

Mỗi server cú thể quản lý một mạng con Ngoài ra, cỏc bản sao cú thể được bố trớ trờn cỏc trạm thể hiện

bằng cỏc t k, k=1 q , k là trạm và q là số trạm được

mắc nối.

Hệưthốngưviễnưthông

Hìnhư2.ưSơưđồưhệưthốngưnhiềuưbảnưsao.

S1

S2

Sn

b1.2

b1.1

b1.m

b2.2

b2.1 b2.m

bn.2

bn.m

bn.1

t1 t2 tq

Quản lý nhiều bản sao

Nếu ta có n bản sao của đối tượng b nào đó, thì ràng

buộc toàn vẹn phải là:

Gọi M là cực đại của các cập nhật có thể diễn ra đồng

Trên bản sao của 1 đối tượng

Trên các bản sao của toàn bộ các đối tượng

.

Giải thuật quản lý nhiều

bản sao

Việc lựa chọn giải thuật cập nhật được tiến hành trờn cơ sở truy cập vào cấu trỳc phõn tầng.

Một hệ thống bao gồm cỏc chương trỡnh, danh sỏch tài nguyờn cần thiết để thực hiện cỏc lệnh và tổ hợp cỏc tớn hiệu cho phộp nhận biết trạng thỏi của toàn bộ cỏc bản sao đang được

sử dụng trong hệ.

truy cập

Hìnhư3.ưCấuưtrúcưphânưtầngưcủaưtruyưcậpưbảnưđiềuưkhiển.

WS S

AL P

T NT

GT1

xác định hành vi thay đổi thông tin

xác định nguồn truy cập

xác định vị trí truy cập

xác định phạm vi thay đổi thông tin

xác định cấu trúc l u trữ

xác định hoạt động t ơng ứng

GT2 GTp

GTl - Giải thuật t ơng ứng

Giải thuật quản lý nhiều

bản sao

Nội dung cơ bản của

kỹ thuật này:

Trạng thỏi cỏc bản sao trờn toàn bộ hệ thống được thể hiện một cỏch chớnh xỏc

Mỗi khi cập nhật cho phộp chỉ gửi những chi tiết cần thay đổi là đủ

Làm tươi thụng tin trong bản điều khiển thực hiện tự động

Hìnhư5.ưSơưđồưhệưthốngưbảnưđiềuưkhiển.

Đặcưtrư ng

Serverưhay

Trạm

1

2

3

4

n

x x

thông số kỹ thuật

S2 T

2 x

x

x

P2 P3 P4 P5 P6

P5.3

P7.4

z

z z

y

y

y

AGENT quản lý

Giải thuật quản lý nhiều

bản sao

Ưu điểm căn bản của kỹ thuật đánh dấu bản điều khiển là:

tượng thiếu vô hạn tài nguyên.

hệ thống đường truyền.

3 Nhạy Phản ứng được với các tình huống sinh lỗi.

Giải thuật quản lý nhiều

bản sao

đọc – ghi

Hìnhư9.ưSơưđồưtổngưquátưxửưlý nhiềuưbảnưsao.

bắt đầu

xử lý thông điệp

kết thúc

đ

tự động sửa lỗi

Phát thông điệp OK

lặp lại

Đ

Thực hiện giải thuật

GTl

Xử lý và lựa chọn giải thuật thích hợp

xử lý trạng thái

điều khiển

lỗi

đ

Xong

đ

S

S

S

S

Đ

l=1 P được thực hiện bởi

tỏc tử nhận trong cơ chế then cài đối với cỏc phộp làm thay đổi thụng tin trong bản sao, ngược lại, thỡ thực hiện theo kiểu tương tranh

Giải thuật quản lý nhiều

bản sao

Cỏc bước thể hiện cụng việc xử lý thụng tin điều khiển được tiến hành tuần tự như sau

Hìnhư10.ưCácưbư ớcưxửưlýưtrạngưtháiưđiềuưkhiển.

tiếp nhận yêu cầu cập nhật đến từ server hay workstation, kiểm tra, xử lý lỗi và chuẩn bị các tham số kỹ thuật.

1

tính toán xác định thứ tự cập nhật thông tin vào bản sao.

2

tính toán xác định số l ợng bản sao đ ợc uỷ quyền cập nhật

3

tính toán xác định trạng thái của tất cả các trạm và server.

khi khởi sự tát cả phải ở trạng thái nghỉ.

4

phát khẳng định cập nhật và chuyển sang trạng thái hoạt động theo trình tự đ ợc xác định tr ớc

5

cập nhật bản sao

6

Giải thuật quản lý nhiều

bản sao

Sơ đồ được nghiờn cứu cho việc ghi cú kiểm tra thụng tin vào một trường xỏc định của bản sao là cơ sở dữ liệu phõn tỏn.

bắt đầu

truy cập thông tin

về cấu trúc

xác định

độ dài của information

phát thông

điệp cho agent gửi

tồn tại bản sao

Đ

S

hợp thức

Đ

S

1

2

Hìnhư11.ưSơưđồưxửưlýưvàưcậpưnhậtưnhiềuưbảnưsao.

thực hiện open vật lý [kt1]

định vị cập nhật

chuyển giá trị vùng nhớ vào bản sao

UNlock record

thao tác kỹ thuật [kt2]

kết thúc

trạng thái vật lý [o/c]

Đ

S

ok1

Đ

S

LOCK [mức record]

phục hồi bản sao

phép đặc biệt S

Đ trạng thái

chờ

ok2

Đ S

2 1

Đánh giá số lượng, trạng

thái, thông điệp bản sao

Thuật toán dựa trên các nguyên lý sau:

- Trước khi thực hiện cập nhật, một trạm nào đó cần phải yêu cầu và thống nhất với các trạm khác

- Khi đã có sự thống nhất, tiến hành cập nhật; việc cập nhật được tiến hành trên tất cả các bản sao; đối tượng không thể truy nhập chừng nào các bản sao còn chưa cập nhật hết

- Các xung đột giữa các trạm được giải quyết bằng một trật tự có hệ số ưu tiên giữa các trạm, được cố định một lần lúc khởi tạo

Đánh giá số lượng, trạng

thái, thông điệp bản sao

Theo thuật toán Mullery, có 4 trạng thái cần xem xét cho

mỗi bản sao

1 Nghỉ ngơi Trạm không thực hiện cập nhật nào cả

2 Hoạt động Chấp nhận yêu cầu cập nhật và yêu cầu này được truyền đến các trạm khác để kiểm tra

3 (thụ động)Chờ Đồng ý cho cập nhật và chờ đến trạng thái ưu tiên

4 Cập nhật Đang cập nhật, các yêu cầu khác đến đều lưu trữ

Đánh giá số lượng, trạng thái, thông điệp bản sao

Nếu ta có n bản sao e1, e2, e3, , en của

đối tượng e, một trong các ràng buộc

toàn vẹn là:

e1 = e2 = = en

Để tham chiếu đến e, cần phải thực hiện

giao dịch:

v_doc(ei) : đọc ei theo kiểu chia sẻ

doc(ei) : đọc ei

giai_phong(ei) : giải phóng đối tượng ei

Giả sử trước đó đã được cài then bởi

Yêu cầu cập nhật

Đồng ý

Cập nhật tất cả bản sao

e1, e2, , en

Kiểm tra số trạm

đã cập nhật hết chưa

Chuyển sang trạm tiếp theo

Kiểm tra hệ số

ưu tiên của trạm

Sai Còn

Ok Not

Đúng Hết

Đánh giá số lượng, trạng

thái, thông điệp bản sao

Để thực hiện việc cập nhật vào các bản sao, ta cần phải cài then chúng một cách hợp thức theo kiểu loại trừ

Để tránh bế tắc diễn ra, việc cài then các bản sao luôn luôn phải được thực hiện trong cùng một trật tự

Để cho i:=1 đến n thực hiện v_viet(e i )

<Thực hiện các cập nhật và chép lại chúng vào tất cả các bản>

Để cho i:=1 đến n thực hiện giai_phong(e i )

Đánh giá số lượng, trạng

thái, thông điệp bản sao

Để giải quyết bài toán ta cần phải tính đến các yếu tố sau:

a Các trạm và các đối tượng có số lượng xác định trước (số lượng cố định ở thời điểm khai thác).

b Các tiến trình của các trạm và hệ thống viễn thông có thể xảy ra sự cố kỹ thuật, những sự cố này có thể khắc phục được.

c Có các chỉ dẫn cần thiết cho việc mở rộng sau này để có thể xử lý các tình huống ngoài chế độ bình thường.

Gọi M: là số trạm trên một hệ phân tán

n: là số lượng các bản sao của một đối tượng

k: số đối tượng của một trạm

Số lượng bản sao của hệ thống = n.M.k

Đánh giá số lượng, trạng

thái, thông điệp bản sao

Như vậy, số lượng thông điệp để thực hiện cập nhật đối

Ta có thể kiểm chứng dễ dàng, giả sử trong một hệ phân tán có hai trạm (M = 2), nếu có một thông điệp thì việc cập nhật và giải phóng trên một đối tượng là: 2 × 1

= 2

Như vậy, số thông điệp = 2, tương tự số trạm là M ta có

Kết luận

Mô hình hệ thống quản lý nhiều bản sao giống nhau trên môi trường phân tán và các giải thuật được nghiên cứu

đã đáp ứng các yêu cầu của một hệ thống phức tạp với lượng thông tin lớn cần phải xử lý và thể hiện ở các 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 lý nhiều bản sao

 Bổ sung lý thuyết cập nhật nhiều bản sao