Tiểu luận môn hệ phân tán Vấn đề nhiều bản sao trong điều kiện truy cập lớn

 Với hệ phân tán, thời gian truy cập trung bình vào hệ thông tin phân tán sẽ được rút ngắn, trong một số trường hợp, nhờ vào phương pháp nhân nhiều bản và được gọi là nhân nhiều bản sa

CBHD:

PGS.TS.LÊ VĂN SƠN

HV:

NGUYỄN QUANG





 Với hệ phân tán, thời gian truy cập trung bình vào hệ thông tin phân tán sẽ được rút ngắn, trong một số trường hợp, nhờ vào phương pháp nhân nhiều bản và được gọi

là nhân nhiều bản sao của một đối tượng

thông tin.

 Cần phân biệt hai trường hợp khác nhau được thể hiện sau đây.

Trường hợp 1

Hình 1 Đa xử lý với bộ nhớ chung

 Mỗi một bộ xử lý đều có

bộ nhớ cục bộ của mình (cache), dùng để sao chép lại các vùng đang làm việc của bộ nhớ chung.

 Một chương trình thể hiện thuật toán thay thế đảm nhiệm nhiệm vụ làm mới các bộ nhớ cục bộ.

 Trường hợp có nhiều bộ

xử lý, muốn truy cập vào cùng một đối tượng, ta sử dụng như là sự tham chiếu đến phiên bản của đối tượng tìm thấy trong bộ

nhớ chung

L

Bcb

Bcb

Bch

Bộ nhớ cục bộ (e)

Bộ nhớ chung (e)

Bcb

Bcb

Bộ nhớ cục

bộ (e) Máy client

Hình 2 Hệ truy cập từ xa thông qua máy server

Bch

Bộ nhớ chung (e)

L

HỆ THỐNG VIỄN THÔNG

Máy Server

xác định và được quản lý bởi một server cục bộ trên trạm này

thông qua hệ thống viễn thông

cho server một phiên bản đã được sửa đổi của đối tượng

 Trong hình 1 và 2 xét theo chức năng là

giống nhau Đó là trường hợp một bản duy

nhất của đối tượng là một đặc quyền

Trường hợp 2 : Thể hiện tính cân đối giữa các người sử dụng tài nguyên thông tin của mạng

đóng vai trò đối xứng

hành theo kiểu này cho phép rút ngắn thời gian truy cập, nếu số lần truy cập để đọc lớn hơn số lần truy cập để ghi và vì lý do thuận lợi sử dụng theo

nghĩa có sẵn để dùng

Hình 3 Hệ đối xứng

L

L

… …

HỆ THỐNG VIỄN THÔNG

L

L

L

L

e

e

e

e

e

e

e

e

e

e

e

e … …

L

L

L

L

L

L

quan trọng sau đây:

việc thay đổi đối tượng thực hiện trên một trong các bản sao sẽ được sao lại ngay lập tức vào bản chính

tương ứng của một bản sao đối tượng cục bộ chỉ được sao lại trên bản chính

cấp lại các bản ghi bị chiếm bởi bản sao cục bộ

các trường hợp không gắn bó thông tin

cần phải chép lại càng sớm càng tốt thay đổi đó trên

tất cả các bản sao khác

không cần thiết

tham chiếu trạng thái một đối tượng, thực hiện xuất phát từ một trạm trên bản cục bộ, cần phải cung cấp :

thay đổi diễn ra trước tham chiếu

trị được cập nhật ở thời điểm trước đó

một giá trị xuất phát từ việc thực hiện từng phần của một giao dịch

MỘT SỐ THUẬT TOÁN QUẢN LÝ NHIỀU BẢN SAO

TRONG ĐIỀU KIỆN SỐ LƯỢNG TRUY CẬP LỚN

t1

2

t2 … tq tq

b1m

b1m

b12

b12

…

b11

b11

S1

S1

b21

b21 b

22

b22 … bb 2m2m

S2

S2

bn1

bn1

bn2

bn2

…

bnm

bnm

Sn

Sn

Heä thoáng vieãn thoâng

Sơ đồ hệ thống nhiều bản sao

bij: i =1 n, j=1 m,

trong đó : i chỉ server,

j chỉ bản sao

n là số lượng server được mắc nối trong mạng.

m là số lượng các đối tượng dữ liệu

tk, k=1 q, k là trạm và q là số trạm được mắc nối

Các ràng buộc trên các bản sao :

Trên bản sao của 1 đối tượng

e1 = e2 = e3 = = en

Trên các bản sao của toàn bộ các đối tượng

e11 = e21 = = en1 e12 = e22 = = en2

e1m = e2m = = enm

Giả sử với trường hợp có n bản sao b1, b2, …, bn của đối tượng e, để tham chiếu đến e, cần phải thực hiện giao dịch:

v_doc(ei) doc(ei)

Để thực hiện việc cập nhật vào các bản sao, ta cần

phải cài then chúng một cách hợp thức theo kiểu loại trừ

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

Các thao tác đọc - ghi

 Thuật toán xử lý các thao tác đọc

Các thao tác đọc - ghi

Việc xử lý trạng thái điều khiển do trạm nhận tiến hành

trên cơ sở tham chiếu thông tin trong bản điều khiển

Thùc hiÖn viÖc cËp nhËt th«ng tin

trªn b¶n ®iÒu khiÓn B

caithen(B)

Khãa b¶n ®iÒu khiÓn B

Më khãa b¶n ®iÒu khiÓn

giaiphong(B) Capnhat(B)

Sơ đồ tổng quát

xử lý nhiều bản sao

B¾t ®Çu

XỬ LÝ THÔNG ĐIỆP

XỬ LÝ THÔNG ĐIỆP

XỬ LÝ TRẠNG THÁI ĐIỀU KHIỂN

XỬ LÝ TRẠNG THÁI ĐIỀU KHIỂN

LỖI

TỰ ĐỘNG SỬA

LỖI

TỰ ĐỘNG SỬA

LỖI OK

XỬ LÝ VÀ CHỌN

GT THÍCH HỢP

XỬ LÝ VÀ CHỌN

GT THÍCH HỢP

PHÁT THÔNG ĐIỆP

PHÁT THÔNG ĐIỆP

LẶP

THỰC HIỆN GIẢI THUẬT GTi

THỰC HIỆN GIẢI THUẬT GTi XONG

S Đ

S

Đ

S Đ

S Đ

Việc xử lý trạng thỏi điều khiển do tỏc tử nhận tiến hành trờn cơ sở tham chiếu thụng tin trong bản điều khiển và theo yờu cầu thể hiện trong hỡnh 4:

Thực hiện việc cập nhật thông tin trên bản điều khiển B

caithen(B)

Khóa bản điều khiển B

Mở khóa bản điều khiển giaiphong(B)

Capnhat(B)

Hỡnh 4 Trỡnh tự thực hiện cập nhật bản điều khiển

Thuật toán xử lý các thao tác đọc, các thao tác đọc-ghi

Thuật toán xử lý các thao tác đọc, các thao tác đọc-ghi

1

1 TIẾP CẬN YÊU CẦU CẬP NHẬT ĐẾN TỪ SERVER HAY

WORKSTATION KIỂM TRA, XỬ LÝ LỖI VÀ C.BỊ CÁC THAM SỐ KT

TIẾP CẬN YÊU CẦU CẬP NHẬT ĐẾN TỪ SERVER HAY WORKSTATION KIỂM TRA, XỬ LÝ LỖI VÀ C.BỊ CÁC THAM SỐ KT

2

2 TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH THỨ TỰ CẬP NHẬT THÔNG TIN VÀO BẢN

SAO

TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH THỨ TỰ CẬP NHẬT THÔNG TIN VÀO BẢN SAO

3

3 TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG BẢN SAO ĐƯỢC ỦY QUYỀN CẬP

NHẬT.

TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG BẢN SAO ĐƯỢC ỦY QUYỀN CẬP NHẬT.

4

4 TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH TRẠNG THÁI CỦA TẤT CẢ CÁC TRẠM VÀ

SERVER KHI KHỞI SỰ TẤT CẢ PHẢI Ở TRẠNG THÁI NGHỈ.

TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH TRẠNG THÁI CỦA TẤT CẢ CÁC TRẠM VÀ SERVER KHI KHỞI SỰ TẤT CẢ PHẢI Ở TRẠNG THÁI NGHỈ.

5

5 PHÁT KHẲNG ĐỊNH CẬP NHẬT VÀ CHUYỂN SANG TRẠNG THÁI

HOẠT ĐỘNG THEO TRÌNH TỰ ĐƯỢC XÁC ĐỊNH TRƯỚC.

PHÁT KHẲNG ĐỊNH CẬP NHẬT VÀ CHUYỂN SANG TRẠNG THÁI HOẠT ĐỘNG THEO TRÌNH TỰ ĐƯỢC XÁC ĐỊNH TRƯỚC.

6

6 CẬP NHẬT BẢN SAOCẬP NHẬT BẢN SAO

Các bước thể hiện công việc xử lý thông tin điều khiển

Thuật toán kiểm tra và cập nhật bản sao thể hiện bằng các khối trong hình

vẽ Sơ đồ xử lý cập nhật nhiều bản sao, trong đó mỗi khối có thể xây dựng một thủ tục hoặc hàm chuyên biệt

B¾t ®Çu

TỒN TẠI BẢN SAO

TRUY CẬP THÔNG TIN VỀ CẤU TRÚC

XÁC ĐỊNH ĐỘ DÀI CỦA INFORMATION

CHO TRẠM GỬI

Đ

S

Đ

TRẠNG THÁI VẬT

LÝ [O/I]

S

PHÉP ĐẶC

OK2

S

Đ THỰC HIỆN OPEN

VẬT LÝ [KT1]

BẢN SAO S

Đ ĐỊNH VỊ CẬP NHẬT

LOCK [MỨC RECORD]

CHUYỂN GIÁ TRỊ VÙNG NHỚ VÀO BẢN SAO

UNLOCK RECORD

THAO TÁC KỸ THUẬT [KT2]

KẾT THÚC

KẾT LUẬN

 Vấn đề cập nhật các bản sao đã:

 Được nghiên cứu khá rộng rãi.

 Được ứng dụng vào thực tế, như thương mại điện tử, chính phủ điện tử

 Mô hình hệ thống quản lý nhiều bản sao giống nhau trên môi trường phân tán.

 Các giải thuật được nghiên cứu trên đã đáp ứng các yêu cầu của một hệ thống phức tạp với lượng thông tin lớn

 Được ứng dụng như là các nguyên lý cơ bản cho các hệ thống tệp tin phân tán, các cơ sở dữ liệu phân tán… hiện nay.