Bài giảng Hệ điều hành: Chương 8 (phần 1) - Đặng Minh Quân

Chương này trình bày một số nội dung cơ bản sau: Basic concept, I/O model, I/O-System implementation, access I/O-System, hệ điều hành hướng mạng, hệ điều hành phân tán, các dịch vụ từ xa, hệ thống file phân tán, khôi phục từ lỗi,... Mời các bạn cùng tham khảo.

Chapter 8: H  th ng phân tán ệ ố

A Distributed System

T i sao c n h  th ng phân tán ạ ầ ệ ố

• Chia s  tài nguyên ẻ

– S  d ng các thi t b  đ c bi t t  xa ử ụ ế ị ặ ệ ừ

H  đi u hành h ệ ề ướ ng m ng ạ

• Ng i dùng bi t v  s  hi n di n c a r t  ườ ế ề ự ệ ệ ủ ấ nhi u các máy tính khác nhau.  Truy c p t i  ề ậ ớ tài nguyên c a các máy tính đ ủ ượ c th c hi n  ự ệ

H  đi u hành phân tán ệ ề

• Ng i dùng không c n bi t v  s  hi n  ườ ầ ế ề ự ệ

di n c a các máy tính khác. Truy c p t i tài  ệ ủ ậ ớ nguyên   xa cũng t ở ươ ng t  nh  truy c p t i  ự ư ậ ớ tài nguyên đ a ph ị ươ ng.

• Di c  d  li u – chuy n d  li u b ng cách  ư ữ ệ ể ữ ệ ằ chuy n toàn b  hay m t ph n c a file c n  ể ộ ộ ầ ủ ầ thi t cho tác v  t c th i ế ụ ứ ờ

• Di c  tính toán – chuy n vi c tính toán, ch   ư ể ệ ứ không ph i là d  li u, d c ngang h  th ng ả ữ ệ ọ ệ ố

H  đi u hành phân tán ệ ề

– Cân b ng t i – phân tán các ti n trình trên toàn h  ằ ả ế ệ

th ng đ  cân b ng t i.ố ể ằ ả– Tăng t c đ  tính toán – các ti n trình con có th  đ c ố ộ ế ể ượ

ch y đ ng th i t i các đ a đi m khác nhau.ạ ồ ờ ạ ị ể– Yêu c u đ c bi t v  ph n c ng – ch y ti n trình có th  ầ ặ ệ ề ầ ứ ạ ế ểyêu c u m t bô VXL d c bi t.ầ ộ ặ ệ

– Yêu c u đ c bi t v  ph n m m – ph n m m c n thi t ầ ặ ệ ề ầ ề ầ ề ầ ế

ch  có   m t đ a đi m nh t đ nh.ỉ ở ộ ị ể ấ ị– Truy c p d  li u – chay các ti n trình t  xa thay vì ậ ữ ệ ế ừtruy n d  li u t  xa v ề ữ ệ ừ ề

Các d ch v  t  xa ị ụ ừ

• Các yêu c u truy c p file t  xa đ c chuy n đ n server. ầ ậ ừ ượ ể ếCác yêu c u truy c p đầ ậ ược phiên d ch thành các thông đi p ị ệcho server và ph n h i t  server cũng đả ồ ừ ược đóng gói thành các thông đi p và chuy n v  cho ngệ ể ề ười dùng

• Cách ph  bi n đ  th c hi n nh  trên là dùng ổ ế ể ự ệ ư Remote 

Procedure Call (RPC).

• Các thông đi p đ c g i t i m t ti n trình RPC đang nghe ệ ượ ử ớ ộ ế

 m t c ng trên máy   xa có ch a tên ti n trình c n ch y 

và các tham s  Ti n trình đố ế ược ch y theo yêu c u và k t ạ ầ ế

qu  đả ược g i l i cho ngử ạ ười yêu c u trong m t thông đi p ầ ộ ệriêng bi t.ệ

• M t c ng là m t s  đ c thêm vào   ph n đ u c a goi ộ ổ ộ ố ượ ở ầ ầ ủthông đi p. M t h  th ng có th  có nhi u c ng v i cùng ệ ộ ệ ố ể ề ổ ớ

m t đ a ch  m ng đ  phân bi t các d ch v  m ng khác ộ ị ỉ ạ ể ệ ị ụ ạ

nhau

H  th ng file phân tán ệ ố

• M t h  th ng file phân tán (DFS) có th   ộ ệ ố ể

đ ượ c xây d ng nh  là m t t p các ti n trình  ự ư ộ ậ ế RPC server và clients.

status).

– Thông đi p tr  l i s  ch a các d  li u k t qu   ệ ả ạ ẽ ứ ữ ệ ế ả

c a l i g i đó. Ti n trình DFS th c hi n l i g i  ủ ờ ọ ế ự ệ ờ ọ

Các lu ng ồ

– T o m i thu n ti n h n là khôi ph c cái s n có ạ ớ ậ ệ ơ ụ ẵ – Không c n ph i khóa lu ng đ  đ i công vi c m i; không  ầ ả ồ ể ợ ệ ớ

c n ghi l i hay khôi ph c hoàn c nh ầ ạ ụ ả – Incoming RPCs do not have to copied to a buffer within a  server thread.

• Khôi ph c  ụ khi m t v  trí hay m t  ộ ị ộ

đ ườ ng truy n đã đ ề ượ ử c s a ch a ữ

m b o h th ng là kh e m nh, chúng ta ph i:

Phát hi n  ệ l i ỗ  ­ Th  t c b t tay ủ ụ ắ  

• Trong kho ng th i gian c  đ nh, các ả ờ ố ị v  tríị  A và B g i cho ử

nhau m t thông báo I­am­up. N u ộ ế v  tríị  A không nh n ậ

được thông báo này trong m t kho ng th i gian đ nh trộ ả ờ ị ước, 

nó có th  gi  đ nh r ng ể ả ị ằ v  tríị  B đã b  l iị ỗ , r ng s  liên k t ằ ự ế

gi a A và B đã ữ b  l iị ỗ  ho c các tin nh n t  B đã b  m t.ặ ắ ừ ị ấ  

• T i th i ạ ờ đi m v  tríể ị  A g i ử thông đi p Areệ ­you­up?, nó xác 

đ nh m t kho ng th i gian mà ị ộ ả ờ nó s n sàng ch  đ i câu tr  ẵ ờ ợ ả

l i t  B. N u A không nh n đờ ừ ế ậ ược tin nh n tr  l i ắ ả ờ t  ừ B 

trong kho ng th i gian, A có th  k t lu n r ng m t ho c ả ờ ể ế ậ ằ ộ ặ

nhi u tình hề u ngố  sau đã x y ra:ả

­ V  tríị  B b  l iị ỗ

­ Liên k t tr c ti p (n u có) t  A đ n B ế ự ế ế ừ ế b  l iị ỗ

­ Các con đường thay th  t  A đ n B ế ừ ế b  l iị ỗ

­ Thông đi p này đã b  m t.ệ ị ấ  

13 Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011

Thi t đ t l i ế ặ ạ

• Th  t c cho phép h  th ng c u hình l i và  ủ ụ ệ ố ấ ạ

ti p t c ch  đ  ho t đ ng ế ụ ế ộ ạ ộ  bình th ườ ng c a  ủ

nó. 

• N u m t liên k t tr c ti p t  A đ n B đã  ế ộ ế ự ế ừ ế b  ị

l i ỗ , thông tin này ph i đ ả ượ báo cho m i v   c  ọ ị trí trong h  th ng, do đó, các b ng đ nh  ệ ố ả ị

tuy n khác nhau có th  đ ế ể ượ ậ c c p nh t cho  ậ phù h p ợ  

• N u ta tin r ng m t  ế ằ ộ v  trí ị  đã b  l i ị ỗ , t t c   ấ ả

các v  trí ị  trong h  th ng ph i  ệ ố ả đ ượ  thông  c

báo, do đó chúng s  không còn c  g ng s   ẽ ố ắ ử

d ng các d ch v  c a các  ụ ị ụ ủ v  trí b  l i ị ị ỗ  

Khôi ph c t  l i ụ ừ ỗ

cách thu n l i ậ ợ  

• Gi  s  r ng m t liên k t gi a A và B đã  ả ử ằ ộ ế ữ b  l i ị ỗ  

cách liên t c l p đi l p l i các th  t c b t tay ụ ặ ặ ạ ủ ụ ắ

• Gi  s   ả ử v  trí  ị B đã b  l i ị ỗ  Khi nó ph c h i, nó ph i  ụ ồ ả

tr  l i.  ở ạ V  trí ị  B sau đó có th  ph i nh n t  các  ể ả ậ ừ v  ị

đ a ph ị ươ ng  

Các v n đ  v  thi t k ấ ề ề ế ế

• Tính trong su tố  và đ a phị ương ­ h  th ng phân ệ ố tán ph i ả

trông gi ng nhố ư h  th ng t p trung thông thệ ố ậ ường và không phân bi t gi a các ệ ữ tài nguyên đ a phị ương và t  xa.ừ

• Ng i s  d ng di đ ng ­ mang l i môi tr ng c a ng i ườ ử ụ ộ ạ ườ ủ ườ

Gi i thi u v  t c ngh n ớ ệ ề ắ ẽ

H4

H4

– M t tài nguyên khi đã b  n m ộ ị ắ

gi  thì không th  l y ra kh i đ i ữ ể ấ ỏ ố

tượng n m giắ ữ– Tài nguyên đ c ch  đ i theo ượ ờ ợchu trình

m t tài nguyên khácộ– M t tài nguyên khi đã b  ộ ị

n m gi  thì không th  ắ ữ ể

l y ra kh i ti n trình ấ ỏ ế

n m giắ ữ– Tài nguyên đ c ch  đ i ượ ờ ợtheo chu trình

• Ch  y u áp d ng cho h  th ng phân tán mà ủ ế ụ ệ ố

tử

Phát hi n t c ngh n t p trung ệ ắ ẽ ậ

• M i máy tính duy trì m t đ  th  s  d ng tài  ỗ ộ ồ ị ử ụ nguyên c a các ti n trình đ a ph ủ ế ị ươ ng

• M t b  đi u ph i trung tâm duy trì đ  th   ộ ộ ề ố ồ ị

s  d ng tài nguyên c a toàn b  h  th ng ử ụ ủ ộ ệ ố

Phát hi n t c ngh n t p trung ệ ắ ẽ ậ

• N u ti n trình P1 đòi h i  ế ế ỏ

tài nguyên T c a máy B ủ

• B s  g i thông đi p đ i T  ẽ ử ệ ợ

cho b  đi u ph i ộ ề ố

• B  đi u ph i phát hi n  ộ ề ố ệ

chu trình và quy t đ nh  ế ị

máy s  g i thông báo đ n  ẽ ử ế

đ  k t thúc ti n trình ể ế ế

nào không

Phát hi n t c ngh n t p trung ệ ắ ẽ ậ

• Đ  th  tài nguyên c a các máy trong 1 h   ồ ị ủ ệ

th ng phân tán đ ố ượ c bi u di n nh  hình  ể ễ ư

sau. H  th ng sau có t c ngh n hay không ệ ố ắ ẽ  

Ngăn ch n t c ngh n ặ ắ ẽ

• Thi t k  h  th ng đ  t c ngh n không th   ế ế ệ ố ể ắ ẽ ể

x y ra ả

• V i gi  s  r ng m i ti n trình t ng  ng  ớ ả ử ằ ỗ ế ươ ứ

v i m t giao d ch nguyên t ớ ộ ị ử

ch t ế

Ngăn ch n t c ngh n ặ ắ ẽ

• Hãy ch  ra các ti n trình b  k t thúc theo  ỉ ế ị ế

thu t toán đ i ­ ch t ậ ợ ế  

r3

p2 TS=12

p3

r1

Ngăn ch n t c ngh n ặ ắ ẽ

• Hãy ch  ra các ti n trình b  k t thúc theo  ỉ ế ị ế

thu t toán b  th ậ ị ươ ng ­ đ i ợ

r2 TS=15p1

r3

p2 TS=12

p3 TS=18 r4 TS=10p4

r1