Các hệ phân tán phần 1

H phân tán là t p h p các thi t b tính riêng r ệ ậ ợ ế ị ẽ có th giao ti p v i nhau ể ế ớ – Ví d : chíp VLSI, b đa x lý, m ng c c b , Internet ụ ộ ử ạ ụ ộ • H phân tán vs. h song song ệ ệ – H song song ph i h p nhi u b x lý nh m gi i ệ ố ợ ề ộ ử ằ ả quy t m t v n đ cho tr c m t cách nhanh nh t ế ộ ấ ề ướ ộ ấ – Trong h phân tán, m i b x lý nói chung có ch ng ệ ỗ ộ ử ươ trình làm vi c riêng bán đ c l p, vì l i ích chung nên ệ ộ ậ ợ c n ph i h p hành đ ng v i nhau ầ ố ợ ộ ớ • M c đích môn h c là nghiên c u các công c và ụ ọ ứ ụ k thu t xây d ng ph n m m phân tán

CÁC H PHÂN TÁN Ệ

TS Nguy n Đ i Th ễ ạ ọ

B môn M ng & Truy n thông Máy tính ộ ạ ề

Khoa Công ngh Thông tinệ

nguyendaitho@vnu.edu.vn

Năm h c 2006ọ

Đ I H C QU C GIA HÀ N I Ạ Ọ Ố Ộ

TRƯỜNG Đ I H C CÔNG NGHẠ Ọ Ệ

Tài li u tham kh o ệ ả

• Giáo trình

– Hagit Attiya, Jennifer Welch Distributed Computing:

Fundamentals, Simulations, and Advanced Topics, Second

Edition John Wiley & Sons, 2004.

• Sách tham kh o ả

– Valmir C Barbosa An Introduction to Distributed Algorithms MIT

Press, 1996.

– Vijay K Garg Elements of Distributed Computing John Wiley &

Sons, 2002.

– Vijay K Garg Concurrent and Distributed Computing in Java

John Wiley & Sons, 2004.

– Nancy A Lynch Distributed Algorithms Morgan Kaufmann, 1997 – Gerard Tel Introduction to Distributed Algorithms, Second

Web sites

• Web site sách giáo trình

http://www.cs.technion.ac.il/~hagit/DC/

– Xây d ng b i ự ở Hagit Attiya

– Có nhi u đ a ch các khóa h c khác v cùng ch đ ề ị ỉ ọ ề ủ ề

• Web site bài gi ng ả

http://faculty.cs.tamu.edu/welch/teaching/668.f02/

– Xây d ng b i ự ở Jennifer Welch

– Ch a các slides dùng làm căn c chính cho bài gi ng trên l p ứ ứ ả ớ

• Các Web site khác

http://www.google.com/

– Ví d có th tìm theo các t khóa ụ ể ừ distributed algorithms course

Ch ươ ng 1

Gi i thi u ớ ệ

Khái ni m h phân tán ệ ệ

– Ví d : chíp VLSI, b đa x lý, m ng c c b , Internetụ ộ ử ạ ụ ộ

– H song song ph i h p nhi u b x lý nh m gi i ệ ố ợ ề ộ ử ằ ả

quy t m t v n đ cho trế ộ ấ ề ước m t cách nhanh nh tộ ấ

– Trong h phân tán, m i b x lý nói chung có chệ ỗ ộ ử ương trình làm vi c riêng bán đ c l p, vì l i ích chung nên ệ ộ ậ ợ

c n ph i h p hành đ ng v i nhau ầ ố ợ ộ ớ

– T p trung vào khía c nh gi i thu tậ ạ ả ậ

Vai trò c a các h phân tán ủ ệ

– Ti n đ phát tri n các m ng máy tínhề ề ể ạ

– Giúp gi m chi phí h th ngả ệ ố

– H th ng v n ho t đ ng khi m t b ph n g p s cệ ố ẫ ạ ộ ộ ộ ậ ặ ự ố

– Th c hi n công vi c chung hay chia s công vi cự ệ ệ ẻ ệ

– Phân h th ng thành các ti n trình tác h p v i nhauệ ố ế ợ ớ

Đ c tr ng c a các h phân tán ặ ư ủ ệ

– Không th đ ng b hóa đ ng h c a các b x lý ể ồ ộ ồ ồ ủ ộ ử

khác nhau vì không th bi t ch c đ tr truy n thôngể ế ắ ộ ễ ề – Dùng khái ni m nhân qu thay cho đ ng h v t lýệ ả ồ ồ ậ

– Các b x lý không th bi t độ ử ể ế ược tr ng thái toàn c c ạ ụ

c a h th ngủ ệ ố

– C n có gi i thu t đánh giá các tính ch t toàn c cầ ả ậ ấ ụ

– Không th phân bi t để ệ ược b x lý ch m hay b s ộ ử ậ ị ự cố

– C n xây d ng c ch phát hi n s cầ ự ơ ế ệ ự ố

Lý thuy t h phân tán ế ệ

– D a trên các tiêu chí nh th i gian th c hi n, lự ư ờ ự ệ ượng

b nh s d ng, s thông báo trao đ iộ ớ ử ụ ố ổ

– Ph thu c nhi u vào gi thi tụ ộ ề ả ế

Các lĩnh v c ng d ng ự ứ ụ

– Các ti n trình c n giao ti p v i nhauế ầ ế ớ

– Các server CSDL c n đầ ược ph i h p đ ng bố ợ ồ ộ

– Cho ch y nhi u chạ ề ương trình đ nâng cao đ tin c yể ộ ậ

– Thi t k các d ch v đi u khi n m ngế ế ị ụ ề ể ạ

– Các b x lý k t n i v i nhau c n ph i h p th c hi nộ ử ế ố ớ ầ ố ợ ự ệ

T lý thuy t đ n ng d ng ừ ế ế ứ ụ

– Cũng g p ph i các v n đ lo i tr l n nhau, khóa ặ ả ấ ề ạ ừ ẫ

ch t, nh trong các h phân tán v t lýế ư ệ ậ

– N u có đ ng h chung thì s d ng mô hình đ ng bế ồ ồ ử ụ ồ ộ – N u không thì s d ng mô hình không đ ng bế ử ụ ồ ộ

– S d ng mô hình truy n thông báo không đ ng bử ụ ề ồ ộ

– Mô hình treo n u ng ng ho t đ ng không thông báoế ừ ạ ộ – Mô hình Byzantine n u khó hi u ho c có d ng ý ế ể ặ ụ

PH N I Ầ

KI N TH C C S Ế Ứ Ơ Ở

Ch ươ ng 2

TRUY N THÔNG BÁO C B N Ề Ơ Ả

Mô hình truy n thông báo ề

2

1

2 3

1 2

2

Tr ng thái ạ

– M i tr ng thái c a ỗ ạ ủ p i có 2r thành ph n đ c bi t ầ ặ ệ

outbuf i [l] và inbuf i [l], v i ớ l = 1 r

• outbuf i [l] ch a các thông báo ứ p i g i cho nút bên c nh trên kênh ử ạ

l nh ng ch a đ n n iư ư ế ơ

• inbuf i [l] ch a các thông báo ứ p i nh n đ ậ ượ c trên kênh l nh ng ư

ch a x lý ư ử

– T p tr ng thái ậ ạ Q i ch a m t t p con g m các tr ng thái ứ ộ ậ ồ ạ ban đ uầ

• Ở ạ tr ng thái ban đ u các ầ inbuf i [l] ph i r ngả ỗ

– Hàm chuy n c a ể ủ p i có đ u vào (tr ng thái kh truy ầ ạ ả

nh p) không bao g m các ậ ồ outbuf [l] và đ u ra là m t ầ ộ

C u hình ấ

– Tr ng thái c a các bi n ạ ủ ế outbuf c a c u hình th hi n ủ ấ ể ệ các thông báo đang di chuy n trên các kênh truy nể ề – C u hình ban đ u là m t vect (ấ ầ ộ ơ q0, , q n-1) th a mãn ỏ

m i ỗ q i là m t tr ng thái ban đ u c a ộ ạ ầ ủ p i

• Nói cách khác c u hình ban đ u t t c các b x lý đ u ở ấ ầ ấ ả ộ ử ề ở

tr ng thái ban đ u t ạ ầ ươ ng ng ứ

S ki n ự ệ

– S ki n giao ự ệ : chuy n m t thông báo t ể ộ ừ outbuf c a ủ bên g i đ n ử ế inbuf c a bên nh nủ ậ

• Thông báo s đ ẽ ượ c x lý ngay khi bên nh n th c hi n s ử ậ ự ệ ự

ki n tính toán ti p theo ệ ế

– S ki n tính ự ệ : m t bộ ước th c hi n c a b x lýự ệ ủ ộ ử

• T ươ ng ng v i vi c áp d ng hàm chuy n lên tr ng thái kh ứ ớ ệ ụ ể ạ ả truy nh p hi n th i ậ ệ ờ

Tr ng thái kh ạ ả

truy nh p cũ ậ

Tr ng thái ạ

kh truy nh p ả ậ

m i ớ Các thông báo

g i đi ử

+

S ki n tính ự ệ

- X lý các thông báo g i đ n ử ử ế

- Chuy n tr ng thái b x lý ể ạ ộ ử

Th c hi n và tính th a đáng ự ệ ỏ

– Đi u ki n an toàn ề ệ : đi u ki n ph i đúng v i m i ti n ề ệ ả ớ ọ ề

t h u h n c a chu i mô tố ữ ạ ủ ỗ ả

• Ch a có đi u gì x u x y ra ư ề ấ ả

– Đi u ki n s ng đ ng ề ệ ố ộ : đi u ki n ph i đúng m t s ề ệ ả ộ ố

l n nh t đ nh (có th vô h n l n)ầ ấ ị ể ạ ầ

• Đi u t t s đ n ề ố ẽ ế

Th c hi n không đ ng b ự ệ ồ ộ

– t lúc thông báo đừ ược g i đi cho đ n lúc giaoử ế

– ho c gi a các bặ ữ ước th c hi n c a b x lýự ệ ủ ộ ử

c u hình, s ki n, c u hình, s ki n, c u hình, ấ ự ệ ấ ự ệ ấ

– V i m i b ba (c u hình, s ki n, c u hình), c u hình ớ ỗ ộ ấ ự ệ ấ ấ

gi ng nh c u hình cũ ngo i trố ư ấ ạ ừ

• Tr ườ ng h p s ki n giao : thông báo đã cho đ ợ ự ệ ượ c chuy n t ể ừ

outbuf c a bên g i đ n ủ ử ế inbuf c a bên nh nủ ậ

• Tr ườ ng h p s ki n tính : tr ng thái c a b x lý đã cho ợ ự ệ ạ ủ ộ ử (bao g m các ồ outbuf) thay đ i theo hàm chuy n c a nóổ ể ủ

Th c hi n đ ng b ự ệ ồ ộ

giao giao giao tính tính tính tính

– Đ u tiên giao t t c các thông báo có trong các ầ ấ ả outbuf

– Sau đó m i ỗ p0, p1, , p n-1 th c hi n m t bự ệ ộ ước tính

– Có th mô ph ng đ ho t đ ng theo các mô hình ể ỏ ể ạ ộ

th c t h nự ế ơ

Th a đáng v i các mô hình ỏ ớ

– M i thông báo trong các ọ outbuf nh t đ nh s đấ ị ẽ ược giao – M i b x lý th c hi n vô h n bọ ộ ử ự ệ ạ ước tính

– Ng m th a mãn hai đi u ki n th a đáng không đ ng ầ ỏ ề ệ ỏ ồ bộ