Để đáp ứng đượcyêu cầu này đòi hỏi hệ thống phải có khả năng thực hiện hàng loạt các thao tácđược xác định: Nhận biết thông tin nằm tại vị trí nào gọi là vấn đề trỏ thông tin; tức là
Trang 1ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG
ĐÀ NẴNG, 07/2014
Trang 2LỜI MỞ ĐẦU
Hệ tin học phân tán là hệ thống rất đa dạng, là vùng tri thức hiện đại đangđược các chuyên gia công nghệ thông tin đặc biệt quan tâm và đổi mới rất nhanhchóng
Một trong những tư tưởng lớn của các hệ phân tán là phân tán hóa các quátrình xử lý thông tin và thực hiện các công việc đó trên các trạm cách xa nhau Đó là
cơ sở để xây dựng các hệ ứng dụng lớn như thương mại điện tử, giáo dục điện tử,chính phủ điện tử
Để ứng dụng phần lý thuyết đã học về Hệ tin học phân tán vào trong đề tàicủa tiểu luận, em trình bày hai vấn đề :
Ứng dụng lý thuyết về cơ chế điều khiển việc thực hiện từ xa trong bài toán
Hệ kinh doanh từ xa để mô phỏng một phần nhỏ trong đề án Xây dựng hệthống thi trắc nghiệm qua mạng
Trình bày nguyên lý, giải thuật để giải quyết việc đảm bảo liên lạc gắn bógiữa các tiến trình với nhau theo hai tình huống :
1 Trao đổi giữa hai tiến trình.
2 Trao đổi giữa n tiến trình (n>2).
Em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Lê Văn Sơn đã hướng dẫn và cung
cấp kiến thức và tài liệu để em có thể hoàn thành tiểu luận này
Học viên thực hiện
Tôn Thất Huy
Trang 3MỤC LỤC
CHƯƠNG I 3
CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3
Điều khiển truy cập từ xa 3
I Yêu cầu từ xa 3
II Đăng ký từ xa 4
CHƯƠNG II 9
VÍ DỤ ỨNG DỤNG THỰC HIỆN TỪ XA 9
I Giới thiệu hệ thống thi trắc nghiệm qua mạng 9
I.1 Tổng quan về thi trắc nghiệm qua mạng 9
II Mô hình Client-Server 9
II.1 Giới thiệu 9
Hình 1 Mô hình Client/Server 10
II.2 Client 11
II.3 Server 11
III Cơ chế điều khiển việc thực hiện từ xa 12
IV Bài toán minh họa 12
IV.1 Mô tả 12
IV.2 Giải quyết yêu cầu từ xa 13
IV.3 Thực hiện đăng ký từ xa 13
CHƯƠNG III 9
VẤN ĐỀ ĐẢM BẢO LIÊN LẠC GIỮA CÁC TIẾN TRÌNH TRONG HỆ PHÂN TÁN .15
I Việc đồng bộ giữa các thực thể trao đổi thông tin qua lại 15
II Bản chất của các thông điệp 15
III Lai lịch (định danh) của các tiến trình 16
IV Các khả năng xử lý lỗi trong khi truyền tin 20
V Ví dụ minh hoạ 20
V.1 Trường hợp 2 tiến trình 20
V.2 Trường hợp n tiến trình 22
KẾT LUẬN 24
TÀI LIỆU THAM KHẢO 25
Trang 4CHƯƠNG I
CƠ SỞ LÝ THUYẾT Điều khiển truy cập từ xa
Giới thiệu các bước để thực hiện việc điều khiển từ xa thông qua bài toán về
hệ kinh doanh từ xa trong giáo trình hệ tin học phân tán nhằm làm cơ sở để áp dụngphân tích trình bày trong ví dụ minh họa ở phần sau
I Yêu cầu từ xa
Giả sử một khách hàng muốn được cung cấp thông tin và thể hiện yêu cầu
đó qua một truy vấn Bên kia, sau khi tiếp nhận, việc truy tìm trong cơ sở dữ liệuđược tiến hành Nếu có thông tin cần tìm thì thông tin đó sẽ được chuyển lại chongười yêu cầu
Theo bài toán, ví dụ có một khách ở thành phố A muốn biết thông tin về giá
cả của một mặt hàng do một bộ phận ở thành phố B ở xa quản lý Để đáp ứng đượcyêu cầu này đòi hỏi hệ thống phải có khả năng thực hiện hàng loạt các thao tácđược xác định:
Nhận biết thông tin nằm tại vị trí nào (gọi là vấn đề trỏ thông tin); tức làphải biến đổi tên của thành phố B thành tên của hệ thống cục bộ quản lýthông tin của thành phố A để hệ thống viễn thông có thể nhận dạng được
và có thể gửi thông tin đến đúng địa chỉ Tên của hệ thống cục bộ phải làtên duy nhất và không được tùy tiện thay đổi
Sau khi đã trỏ đúng vào địa chỉ chứa thông tin, hệ phải có khả năng tiếpnhận và ghi lại các yêu cầu chỉ dẫn
Biên dịch các yêu cầu này thành dạng lệnh có thể thực hiện được để cóthể truy tìm thông tin
Thực hiện công việc mang tính cục bộ hệ thống như: kiểm tra quyền truycập thông tin, thống kê số lượng người truy cập, lập hóa đơn, thanhtoán…
Nếu tìm được thông tin theo yêu cầu thì gửi nó cho hệ thống yêu cầu.Sau đây là cơ chế hoạt động có thể cài đặt trong A và B theo mô hình Client/Server:
Phatyeucau(B,yc)
Nhanlai(kq)
Lặp lại Nhanyeucau(s, nh)
Nếu (yêu cầu hợp thức) thì
Trang 5Thongke Guiketqua (s, kq) Kết thúc
Nếu không Guithongbao (s,tb)Cho đến khi đúng
Trường hợp tra cứu vừa nêu là đơn giản bởi vì phép toán diễn ra độc lập Córất nhiều trường hợp phức tạp hơn, trong đó một phép tra cứu lại phụ thuộc vào cácphép xử lý khác trước đó Đây là giao dịch không thể tiến hành bằng một lệnh hoặc
là một hàm mà phải được tiến hành bằng thủ tục truy vấn Thủ tục này có khả năngliên kết tự động các tra cứu sơ đẳng lại với nhau
Chương trình truy vấn đầy đủ có thể được cài đặt tại máy Client hoặc tại máyServer Hai giải pháp này khác nhau ở bản chất và khối lượng thông tin trao đổigiữa các trạm với nhau
Một trong những vấn đề cần phải quan tâm là độ tin cậy của thông tin Thôngtin là đúng tại thời điểm mà Server đọc nó, nhưng có thể sai khi Client nhận được;điều này liên quan đến việc làm tươi thông tin trong CSDL Nói một cách tổng quát
là cần phải có những giải pháp hữu hiệu cho việc truy cập đồng thời vào dữ liệudùng chung
Trong thực tế, những trường hợp nêu trên hoàn toàn có thể diễn ra ví dụ như
có một khách hàng tại A đề nghị mua hàng hóa H tại B và C Anh ta có thể nhậnđược lời chấp nhận với một lượng cụ thể nhưng không có hoặc không đủ tại B và C.Trong khi truy cập để báo cho khách thì số lượng này cũng vừa được cập nhật Nóitóm lại, khách nhận được thông tin mà trên thực tế không còn tồn tại nữa
CSDL CSDL
Trang 6Hình 3 Đăng ký từ xa
Ta cũng cần phải lưu ý là việc hợp đồng phương tiện chuyên chở phải khớpvới nhau trong cùng khoảng thời gian Hiện tượng đó cho phép ta liên tưởng đến sựgắn bó dữ liệu (Coherence) trong khi ta nghiên cứu hệ điều hành cho các hệ tậptrung
Trong CSDL của hệ cục bộ thành phố B chứa các thông tin về hàng hóa, cònphương tiện vận tải lại chứa trong CSDL của hệ cục bộ thành phố C Việc đăng ký(ký hợp đồng) được tiến hành xuất phát từ khách hàng ở thành phố A ngay trên hệcục bộ của bộ phận tại thành phố này
Để đáp ứng yêu cầu đăng ký từ xa vừa nêu trên, ta có thể cài đặt tại hệ cục bộ
ở A một đoạn chương trình như sau:
Đoạn chương trình trên cho thấy rằng sau khi nhận được thông tin về trạngthái hàng hóa tại B và phương tiện vận tải tại C chương trình sẽ lần lượt thực hiệncác lệnh sau:
1 Đăng ký sơ bộ mua hàng tại B trong ngày t.
2 Nếu việc đăng ký đó thành công thì đăng ký tiếp phương tiện vận tải tại C.
3 Lặp lại cho đến khi hết thời hạn cho phép.
Khi thực hiện chương trình tại A sẽ kích hoạt việc thực hiện chương trình ở
B Tương tự như vậy, khi ta thực hiện chương trình đăng ký từ B sẽ là nguyên nhâncủa việc thực hiện chương trình tại C
Ok:=TrueKết thúcNếu không huy_dang_ky(AB,t)
t:=sau(t)
Kết thúc
…
Trang 7Sau khi xem xét kỹ đoạn chương trình nêu trên, người ta nhận thấy rằngphương pháp được thể hiện bằng đoạn chương trình trên sẽ có tác dụng chỉ với một
cặp <đăng ký hàng hóa, đăng ký phương tiện> duy nhất Việc đăng ký như vậy là
đơn trị và khó sử dụng cho công việc thực tế
Nếu ta vận hành nhiều chương trình cùng một lúc thì hậu quả diễn ra khánghiêm trọng Do việc đăng ký hàng hóa chỉ diễn ra sơ bộ, cho nên nó có thể bịđăng ký bởi NSD khác Trong trường hợp đó danh sách hàng hóa mà ta cứ tưởng làchính thức trở thành hàng hóa ảo
Nhằm khắc phục tình hình nêu trên, người ta xây dựng chương trình cài đặttại hệ cục bộ A theo một kiểu khác như sau:
Rõ ràng, ở đoạn chương trình trên ta có hàm nguyên thủy
de_nghi(B,DS(hh,t), danhsach(pt,t)) cho phép xác định tại B loại hàng hóa theo yêu
cầu, số lượng, ngày chuyên chở đến C và phương tiện chuyên chở… Như vậy, hàm
nguyên thủy dang_ky_hang_hoa(AB,hhl,t) không còn cho kết quả sơ bộ như trước
đây Giải pháp này cho phép rút ngắn được số lần truy cập và các thông điệp có thể,
nhưng nó chỉ đúng khi mà giữa hai phép tra_loi (bang(hhl,ptl,t)) và
dang_ky_hang_hoa(AB,hhl,t) không có đăng ký nào khác chen vào Vì thế ta phải
cài then cho đoạn chương trình trên bằng hai động tác:
Ok:=TrueKết thúcNếu không t:=sau(t)
Kết thúc
…
…then_cai(B)
…mo_then_cai(B)
…
Trang 8Hay nói cách khác là ta áp dụng nguyên lý loại trừ tương hỗ giống trong lĩnhvực hệ điều hành các máy tính tập trung Tất cả các truy cập vào trạm dữ liệu từ
trạm A cần phải đảm bảo được bao bởi then_cai(A) và mo_then_cai(A) và tương tự như vậy tại C bằng then_cai(C) và mo_then_cai(C) Do đó, việc gọi thủ tục
dang_ky_hang_hoa(AB,hhl,t) sẽ đồng bộ dữ liệu ngay cả trên trạm cục bộ A và
đương nhiên trạm này cũng được đóng khung
Việc tổ chức đăng ký từ xa như trên cũng đặt ra cho chúng ta nhiều vấn đềcần phải giải quyết Sau đây, ta sẽ xem xét các hệ quả đó
1 Các yêu cầu hợp đồng mua bán và chuyên chở kiểu như trên diễn ra đồngthời theo chiều A-B và B-A có thể dẫn đến bế tắc
Thực tế cho thấy các dãy:
được thực hiện lần lượt trên A và B
2 Tình hình trên có thể được hoàn thiện nếu loại trừ tổng quát cho việc truycập vào dữ liệu của một trạm là không cần thiết Ta chỉ cần then cài và mở then cóchọn lọc trên các dữ liệu trên các dữ liệu liên quan đến hàng hóa hay phương tiệnvận chuyển
Như vậy, ta phải đưa tham số mới trong các hàm nguyên thủy Then_cai và
Mo_then_cai nhằm xác định chính xác dữ liệu nào cần phải khống chế khi truy cập.
Chính vì vậy, giải pháp nêu trên cần phải bổ sung thêm:
then_cai(B), then_cai(A), then_cai(A), then_cai(B)
Ok:=TrueKết thúcNếu không t:=sau(t)
Kết thúc
Mo_then_cai(hd, A)
Trang 9Như vậy, loại trừ tương hỗ được áp dụng với từng dữ liệu riêng biệt và thực
sự tránh được bế tắc
3 Bây giờ ta giả sử rằng HKDTX cho phép hợp đồng ở cả hai thành phố A
và B Ta có thể gặp bế tắc dữ liệu liên quan đến hàng hóa Một trong những biệnpháp phòng chống hiện tượng nêu trên là đặt toàn bộ chương trình đăng ký hợpđồng vào đoạn găng trải đến tận tất cả các trạm có liên quan Nhưng biện pháp này
tỏ ra không hiệu quả nhiều và rất tốn kém Người ta cũng đã nghiên cứu một vàigiải pháp cho phép thực hiện song song các chương trình đăng ký mua bán hànghóa
Điểm chung nhất của các giải pháp này là:
Phát hiện xung đột trong hệ
Loại bỏ ra khỏi quá trình thực hiện các chương trình phát sinh xung đột
Cho phép tái lập lại việc thực hiện các chương trình bị loại bỏ do xungđột
Đề phòng trường hợp một yêu cầu nào đó phải chờ vô thời hạn màkhông được đáp ứng
Trang 10CHƯƠNG II
VÍ DỤ ỨNG DỤNG THỰC HIỆN TỪ XA
Trong phần này chủ yếu là vận dụng phần lý thuyết về vấn đề điều khiển từ xa đã nêu trong chương I (ví dụ Hệ kinh doanh từ xa (HKDTX) trong Thương mại điện tử) để ứng dụng minh họa về cơ chế điều khiển việc thực hiện
từ xa vào việc xây dựng hệ thống thi trắc nghiệm qua mạng tại trung tâm tin học liên kết với Trung tâm tin học trường Đại học Bách khoa.
I Giới thiệu hệ thống thi trắc nghiệm qua mạng
Hệ thống thi trắc nghiệm qua mạng là một hệ thống sử dụng kết nối giữa máy chủ Server tới các máy trạm Client được đặt ở những nơi khác nhau cùng sử dụng chương trình thi trắc nghiệm qua mạng Ưu điểm của hệ thống là:
Quản lý ngân hàng đề thi dễ dàng
Hỗ trợ quá trình làm bộ đề thi cho nhiều chuyên ngành khác nhau
Tổ chức thi và quản lý kỳ thi dễ dàng và khách quan
Chấm điểm ngay sau khi học viên kết thúc bài thi của mình
Lưu trữ tự động bài làm của học viên vào csdl
Với những đặc điểm nêu trên, thi trắc nghiệm qua mạng được xem là chươngtrình sử dụng cơ chế điều khiển việc thực hiện từ xa với các yêu cầu như: tiếp nhận yêu cầu nhận đề thi từ các máy Client và yêu cầu gửi bài làm của học viên đến máy chủ Server
II Mô hình Client-Server
II.1 Giới thiệu
Mô hình Client/Server là mô hình tổ chức trao đổi thông tin trong đó mô tảcách mà các máy tính có thể giao tiếp với nhau theo một phương thức nhất định.Phương thức này là một chiến lược tổ chức phân cấp mà trong đó có một máy tínhđặc biệt phục vụ các yêu cầu về lưu trữ, xử lý, tính toán tất cả các máy trên mạng.Kiểu tổ chức tổng quát của mô hình này là một mạng LAN được thiết lập từ nhiềumáy tính khác nhau, trong đó một máy tính gọi là Server Một chương trình clientchạy từ bất kỳ máy tính nào trong mạng cũng có thể gởi yêu cầu của mình đếnServer, khi server nhận được các yêu cầu này thì nó sẽ thực hiện và gởi kết quả vềcho Client
Trang 11Client process
4.Client handles
reponse
Resource Server
process
2.Server handles request
3.Server sends response
1.Client sends request
Hình 1 Mô hình Client/Server
Có nhiều mô hình được sử dụng trong các chương trình mạng nhưng môhình Client/Server là mô hình chuẩn Một Server là một quá trình, quá trình này chờ
sự liên hệ từ một Client Một phiên làm việc điển hình của mô hình này như sau:
Phía Client gởi một yêu cầu thông qua mạng đến Server để yêu cầu một sốdạng dịch vụ nào đó như lấy tên máy Server, lấy đồng hồ hệ thống, đăng
ký cấp bằng …
Phía Server được khởi động trước trên hệ thống máy tính Sau khi khởiđộng nó sẽ chờ Client liên hệ nó để yêu cầu một số dịch vụ Quá trình củaServer thành chia ra 2 kiểu:
Khi chỉ có một yêu cầu của Client được Server phục vụ tại mộtthời điểm thì gọi đó là Server lặp
Khi Server có thể phục vụ đồng thời nhiều yêu cầu từ Clientgởi đến gọi đó là Server đồng thời
Client/Server là mô hình tổng quát nhất, trên thực tế thì một Server có thểđược nối tới nhiều Server khác nhằm làm việc hiệu quả hơn Khi nhận được mộtyêu cầu từ Client, Server này có thể gửi tiếp yêu cầu vừa nhận được cho Serverkhác ví dụ như Database Server vì bản thân nó không thể xử lý yêu cầu này được.Máy Server có thể thi hành các nhiệm vụ đơn giản hoặc phức tạp
Ví dụ như một máy chủ trả lời thời gian hiện tại trong ngày, khi một máyClient yêu cầu lấy thông tin về thời gian nó sẽ phải gửi một yêu cầu theo một tiêuchuẩn do Server định ra, nếu yêu cầu được chấp nhận thì máy Server sẽ trả về thôngtin mà Client yêu cầu Có rất nhiều các dịch vụ Server trên mạng nhưng nó đều hoạtđộng theo nguyên lý là nhận các yêu cầu từ Client sau đó xử lý và trả kết quả choclient yêu cầu Thông thường chương trình Server và Client được thi hành trên haimáy khác nhau Cho dù lúc nào Server cũng ở trạng thái sẵn sàng chờ nhận yêu cầu
từ Client nhưng trên thực tế một tiến trình liên tác qua lại (interaction) giữa Client
và Server lại bắt đầu ở phía Client, khi mà Client gửi tín hiệu yêu cầu tới Server.Các chương trình Server thường đều thi hành ở mức ứng dụng (tầng ứng dụng củamạng)
Sự thuận lợi của phương pháp này là nó có thể làm việc trên bất cứ mộtmạng máy tính nào có hỗ trợ giao thức truyền thông chuẩn cụ thể ở đây là giao thứcTCP/IP Với các giao thức chuẩn này cũng giúp cho các nhà sản xuất có thể tíchhợp nhiều sản phẩm khác nhau của họ lên mạng mà không gặp phải khó khăn gì.Với các chuẩn này thì các chương trình Server cho một dịch vụ nào đấy có thể thi
Trang 12hành trên một hệ thống chia sẻ thời gian (timesharing system) với nhiều chương
trình và dịch vụ khác hoặc nó có thể chạy trên chính một máy tính các nhân bìnhthường Có thể có nhiều chương Server cùng làm một dịch vụ, chúng có thể nằmtrên nhiều máy tính hoặc một máy tính
II.2 Client
Trong mô hình Client/Server, người ta còn định nghĩa cụ thể cho một máyClient là một máy trạm mà chỉ được sử dụng bởi một người dùng với để muốn thểhiện tính độc lập cho nó Máy Client có thể sử dụng các hệ điều hành bình thườngnhư Win9x, DOS, OS/2
Bản thân mỗi một Client cũng đã được tích hợp nhiều chức năng trên hệ điềuhành mà nó chạy, nhưng khi được nối vào một mạng LAN, WAN theo mô hìnhClient/Server thì nó còn có thể sử dụng thêm các chức năng do hệ điều hành mạngcung cấp với nhiều dịch vụ khác nhau (cụ thể là các dịch vụ do các Server trênmạng này cung cấp), ví dụ như nó có thể yêu cầu lấy dữ liệu từ một Server hay gửi
dữ liệu lên Server đó Thực tế trong các ứng dụng của mô hình Client/Server, cácchức năng hoạt động chính là sự kết hợp giữa Client và Server với sự chia sẻ tàinguyên, dữ liệu trên cả hai máy
Trong mô hình Client/Server, Client được coi như là người sử dụng các dịch
vụ trên mạng do một hoặc nhiều máy chủ cung cấp và Server được coi như là ngườicung cấp dịch vụ để trả lời các yêu cầu của các Clients Điều quan trọng là phải hiểuđược vai trò hoạt động của nó trong một mô hình cụ thể, một máy Client trong môhình này lại có thể là Server trong một mô hình khác Ví dụ cụ thể như một máytrạm làm việc như một Client bình thường trong mạng LAN nhưng đồng thời nó cóthể đóng vai trò như một máy in chủ (printer server) cung cấp dịch vụ in ấn từ xacho nhiều người khác (Clients) sử dụng Client được hiểu như là bề nổi của các dịch
vụ trên mạng, nếu có thông tin vào hoặc ra thì chúng sẽ được hiển thị trên máyClient
II.3 Server
Server còn được định nghĩa như là một máy tính nhiều người sử dụng(multiuser computer) Vì một Server phải quản lý nhiều yêu cầu từ các Client trênmạng cho nên nó hoạt động sẽ tốt hơn nếu hệ điều hành của nó là đa nhiệm với cáctính năng hoạt động độc lập song song với nhau như hệ điều hành UNIX,WINDOWS Server cung cấp và điều khiển các tiến trình truy cập vào tài nguyêncủa hệ thống
Các ứng dụng chạy trên Server phải được tách rời nhau để một lỗi của ứngdụng này không làm hỏng ứng dụng khác Tính đa nhiệm đảm bảo một tiến trìnhkhông sử dụng toàn bộ tài nguyên hệ thống Server như là một nhà cung cấp dịch vụcho các Clients yêu cầu tới khi cần, các dịch vụ như cơ sở dữ liệu, in ấn, truyền file,
hệ thống Các ứng dụng Server cung cấp các dịch vụ mang tính chức năng để hỗtrợ cho các hoạt động trên các máy Clients có hiệu quả hơn
Trang 13III Cơ chế điều khiển việc thực hiện từ xa
Trong mô hình Cilent/Server, các bước cơ bản của việc thực hiện từ xa:
Client gởi yêu cầu cho Server
Server tiếp nhận, xử lý yêu cầu từ Client gởi lên
Server trả lời lại cho Client
Hiện nay, trung tâm tin học này là nơi tổ chức cho các học viên học và thi lấychứng chỉ kỹ thuật viên tin học, và hình thức thi cử lấy bằng là qua mạng internet.Việc tổ chức thi tại trung tâm phải được thông báo cho trường Đại học Bách Khoa
Đà Nẵng được biết và việc quản lý ngân hàng đề thi cũng như việc ra đề thi là dotrường Bách Khoa quản lý
Thông qua chương trình thi trắc nghiệm, mỗi thí sinh sẽ được cấp một mã sốduy nhất để đăng nhập tại máy Client ở trung tâm tin học và chương trình thi trắcnghiệm sẽ lấy đề thi được đặt tại máy Server tại trường Bách Khoa Đà Nẵng và sau
đó sẽ tải về máy của các thí sinh
Chương trình thi trắc nghiệm qua mạng có các chức năng cơ bản như sau:
Cập nhật ngân hàng đề thi
Quản lý việc ra đề thi và thi
Tiếp nhận và xử lý các yêu cầu từ máy Client
DATABASES
(1) Gởi yêu cầu(3) Trả lời (2) Xử lý yêu cầu
