Tải bản đầy đủ (.docx) (173 trang)

Giải pháp điều khiển cung cấp tài nguyên cho hệ phân tán trong máy ảo dựa trên kỹ thuật mã mạng

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (10.59 MB, 173 trang )

B GI O D C V

IHC

O T O

N NG

***

NG H NG V

GI I PH P I U KHI N CUNG C P T I NGUY N
CHO H PH N T N TRONG M Y O
D A TR N K THU T M M NG

LU N N TI N S K THU T

N NG, 2020


B GI O D C V

IHC

O T O

N NG

***


NG H NG V

GI I PH P I U KHI N CUNG C P T I NGUY N
CHO H PH N T N TRONG M Y O
D A TR N K THU T M M NG
CHUY N NG NH: KHOA H C M Y T NH
M S : 62.48.01.01

LU N N TI N S K THU T

Ng i h ng d n khoa h c:
1. PGS.TS. L V n S n
2. PGS.TSKH. Nguy n Xu n Huy

N NG, 2020


L I CAM OAN
T i xin cam oan y l c ng tr nh nghi n c u do t i th c hi n d i s h ng d
n khoa h c c a PGS.TS. L V n S n v PGS.TSKH. Nguy n Xu n Huy. C c s
li u v k t qu tr nh b y trong lu n n l trung th c, ch a c c ng b b i b
t k t c gi n o hay b t k c ng tr nh n o kh c.
Nghi n c u sinh

ng H ng V

i


MCLC

L i cam oan
i
Mclc
ii
Danh m c c c k hi u
iv
Danh m c c c t vi t t t
vi
Danh m c b ng, bi u
viii
Danh m c h nh v
ix
M
U
1
Ch ng 1. T ng quan v cung c p t i nguy n
7
1.1 i u khi n cung c p t i nguy n...................................................................8
1.1.1.....................................................................C c kh i
ni m v v n c s c a t i nguy n........................................8
1.1.2.....................................................................Nguy n l
v gi i ph p i u khi n cung c p t i nguy n..............................9
1.1.3...................................................................B cung c
p t i nguy n.......................................................................................13
1.2 C c nghi n c u li n quan.............................................................................16
1.2.1...................................................................C
c nghi n c u li n quan n i u khi n cung c p t i nguy n
trong h ph n t n
16
1.2.2 C c nghi n c u li n quan n i u khi n cung c p t i nguy n

trong h th ng o h a.........................................................................35
1.3 M h nh v gi i ph p i u khi n cung c p t i nguy n trong h th ng
m y ch o.....................................................................................................56
1.3.1...................................................................Gi i thi u
b i to n................................................................................................57
1.3.2...................................................................M h nh t
ng qu t...................................................................................................62
1.3.3...................................................................Gi i ph p
k thu t...............................................................................................64
Ti u k t Ch ng 1.................................................................................................70
Ch ng 2. Gi i ph p i u khi n cung c p t i nguy n truy n th ng


trong h ph n t n
72
2.1 Gi i ph p song song h a thu t to n Lamport trong lo i tr t ng h
ph n t n................................................................................................72
2.1.1...................................................................Song song
h a trong thu t to n Lamport..................................................................72
2.1.2 p d ng song song h a thu t to n Lamport gi i quy t lo i
tr t ng h ph n t n................................................................77
2.1.3...................................................................Hi u n ng
th c thi song song h a thu t to n Lamport.....................................78
2.2 xu t thu t to n 4PCoDT i u khi n cung c p t i nguy n trong h
ph n t n tri n khai trong m y o.................................................................82
2.3 Tri n khai gi i ph p g n b trong h ph n t n.........................................86
2.3.1...................................................................C c ho t
ng h ph n t n..................................................................................88
2.3.2...................................................................Tri n khai
thu t to n 4PCoDT trong h ph n t n...........................................91

2.3.3...................................................................nh gi v
nh n x t c c thu t to n trong h ph n t n...................................93
Ti u k t Ch ng 2......................................................................................................95
Ch ng 3. K thu t m m ng t i u i u khi n cung c p t i nguy n
truy n th ng trong h ph n t n
96
3.1 Gi i ph p i u khi n t l ngu n v i m m ng.....................................96
3.1.1
C c r ng
bu c trong gi i ph p c b n c a k thu t m m ng .
96
3.1.2
X c nh c
c t l v t i u h a i u khi n t l v i th con .
98
3.2 Gi i ph p t i u truy n th ng multicast v i m m ng........................107
3.2.1..................................................................C c y u c
u v th ng l ng v x y d ng t p m ng...............................107
3.2.2..................................................................C c k thu
t x l d ng th ng tin.......................................................................111
3.2.3..................................................................X c nh t
l l u l ng trong c y multicast v i m m ng...........................123
3.3 xu t thu t to n x c nh m m ng tuy n t nh.......................................123
3.4nh gi v nh n x t gi i ph p k thu t m m ng cung c p t i nguy n
truy n th ng cho h ph n t n tri n khai trong h th ng o h a
132
Ti u k t Ch ng 3....................................................................................................133


K T LU N

DANH M C C C C NG TR NH C A T C GI
T i li u tham kh o

135
138
139


DANH M C C C K HI U
K hi u
suc [Si ]
pred [Si ]
Si yci

th i
YC
HS
ska

E
Si
Sij
G = (U, V)
U
V
T
tsS i

p
P


llp
S0
SU

tl
TL
DBi
Fi


F
xij
Mi
pd

d k,l
t p
d k,l
v
du(·)

Di n gi i ngh a
M y ch h ng x m b n ph i c a
M y ch h ng x m b n tr i c a
Y u c u t i nguy n d ng chung

Si

T p y u c u t i nguy n d ng chung

C ng t tr m S
S ki n a
D u c a s ki n
M y ch o th i
Li n k t gi a hai n t Si v Sj li n k trong h th ng
M ng m t d i d ng th G
T p c c n t Si
T p c c c nh Sij
T p c c n t trung gian
Tr ng s nguy n d ng v i m i Sij
M t phi n truy n th ng i p trong h th ng
T p c c phi n truy n th ng i p trong h th ng
L u l ng c a m t phi n p truy n trong m ng
N t ngu n
N t ch
T l l u l ng truy n th ng
T p t l l u l ng truy n th ng
C s d li u th i
Tr ng i u khi n th i c a th ng i p trong h ph n t n
Ph p to n XOR
Galois Field
X c su t li n k t i, j
Th ng i p th i
D ng th ng tin i v i ch d c a phi n
p D ng v t l c a phi n p
L u l ng unicast


K hi u


Di n gi i ngh a
x
Li n k t c a c a c y multicast
p
X
T p ch a c c li n k t c a c a c y multicast
p
Cx
C y ch a t p c c li n k t Vx ∈ V
MT
Ma tr n multicast
p
T (·)
H m ti n ch phi n p
L
Ph ng ph p Lagrangian
p
t v,x
Gi tr t c ngh n t i li n k t v i v i c y multicastx Cp
n
H(·)
H m ti n ch t nh l u l ng v gi tr t c ngh n
yt, bk
B c k ch th c v h ng d ng
thl(U)
Th ng l ng c c i c a m ng
g(U)
S l ng g i tin tr n th i gian
db(U)
Lo i k t n i v ng c a m ng

Vtp
T p c c li n k t li n th nh ph
n NM {S0, Sj} C p n t trong truy n th ng nh
m kn(U)
C c c nh k t n i gi a NM
Q(·)
H m ti n ch Q
cpS
Chi ph cho m i n v l u l ng tr n li n k t (i, j)
kcS
Kho ng c ch cho m i n v l u l ng tr n li n k t
(i, j) vO(Sy)
Bi u th cung ra (id, Sy, Sz)
vI(Sy)
Bi u th cung v o (id, Sx, Sy)
id
nh danh c a cung
h
C c c nh song song v1, ..., vh
Ct
T p c c c nh x l g n nh t trong m i ng d n
c nh r i r c h trong Pt
Bt
Ma tr n [h × h]
bi
Ngu n nguy n th y th i
start(v)
Bi u th c nh v b t u
−m→
Vct m haccb

v
i,j

i,j



−→
b ( v)

V c t m to n c c


DANH M C C C T VI T T T
TT
1
2
3

Vi t t t
2PC
3PC
4PCoDT

4
5

API
ARQ


D ng y
Two-Phase Commit Protocol
Three-Phase Commit Protocol
Four-phase Commit of
Distributed
Transaction
Application Programming Interface
Automatic Repeat reQuest

6
7

BV
CaaS

Communications as a Service

8
9
10
11
12

CNTT
CPU
DaaS
DB
DBaaS

Central Processing Unit

Data as a Service
Database
Database as a Service

13
14
15
16
17
18
19

DS
FIFO
HDD
IaaS
IP
LAN
ML

20
21
22
23
24
TT

NAT
NC
NFV

NIC
NV
Vi t t

Di n gi i ngh a
Giao th c giao d ch 2 pha
Giao th c giao d ch 3 pha
Giao d ch ph n t n b n pha
Giao di n l p tr nh ng d ng
Ph ng th c i u khi n l i
truy n d li u
Ng i b o v
Truy n th ng nh l m
t d ch v
C ng ngh th ng tin

B x l trung t m
D li u nh l m t d ch v
C s d li u
C s d li u nh l m
t
d ch v
Distributed System
H ph n t n
First In First Out
C ch v o tr c ra tr c
Hard Disk Drive
a c ng
Infrastructure as a Service
H t ng nh l m t d ch v

Internet Protocol
Giao th c Li n m ng
Local Area Network
M ng c c b
Maximum Likelihood
Ti u chu n d o n
Maximum
Likelihood
Network Address Translation
Bi n d ch a ch m ng
Network coding
M m ng
Network Functions Virtualization
o h a ch c n ng m ng
Network Interface Card
Card giao ti p m ng
Network Virtualization
o h a m ng
t D ng y
Di n gi i ngh a


25 ONF

Open Networking Foundation

T ch c Open Network
Foundation
26 OSI
Open Systems Interconnection M h nh tham chi u OSI

Reference Model
27 P2P
peer-to-peer
M ng ngang h ng
28 pps
packets per second
S g i trong m t gi y
29 RADS Resource Allocator in Distributed B cung c p t i nguy n ph n t
n
System
30 RAM
Random Access Memory
B nh cho ph p truy xu t
cghi ng u nhi n
31 RAS
Resource Allocation System
H th ng cung c p t i nguy n
32 SaaS
Software as a Service
Ph n m m nh l m t d ch v
33 SDI
Software Defined Infrastructure H t ng nh ngh a b ng ph
n
mm
34 SDN
Software Defined Networking
M ng i u khi n b ng ph n m
m
35 TCP
Transmission Control Protocol Giao th c i u khi n truy n v

n
36 TCP/IP Transmission Control Protocol/ Giao th c TCP/IP
Internet Protocol
37 VLAN Virtual Local Area Network
M ng c c b o
38 VM
Virtual Machine
My o
39 VMS
Vitual Machine Systems
H th ng m y o
40 VNIC
Virtual Network Interface Card Card giao di n m ng o
41 VPN
Virtual Private Network
M ng ri ng o
42 VT
V tr b i xe


DANH M C B NG, BI U
1.1 So s nh gi a h t p trung v h ph n t n............................................16
1.2 u v nh c i m c a h ph n t n................................................17
1.3 C c b c th c hi n thu t to n di chuy n tu n t......................................21
1.4Ho t ng di n ra tr n c c m y ch trong tr t t t ng ph n.................29
1.5 Hi u n ng c a thu t to n d a tr n quy n.................................................30
1.6 Ph n t ch, so s nh hi u n ng c a c c thu t to n lo i tr t ng h.......30
1.7 So s nh 2PC v 3PC.................................................................................34
1.8 G i network trong trung t m d li u c a Cloudsim..............................40
1.9So s nh chi ti t Cloud Server v M y ch v t l...............................................53

1.10.......................................Th ng i p ph t i trong h th ng
1.11................................S kh ng g n b gi a b n ng i b o v
1.12........................................M th m d c th quan s t
c
1.13..................................nh gi t ng qu t c c nh m gi i ph p
2.1 Ho t ng di n ra tr n c c m y ch trong tr t t t ng qu t ch t ch......78
2.2 So s nh hi u n ng c a thu t to n Lamport c i ti n trong lo i tr t ng
h ph n t n.....................................................................................82
2.3 N i dung c c tr ng i u khi n trong th ng i p.....................................84
2.4C c s ki n i v i n t trong m ph ng ph n t n................................90
2.5 So s nh giao th c 2 pha, 3 pha v 4 pha........................................................94
3.1 K t qu gi tr d a tr n song song h a thu t to n Ford Fulkerson......120
3.2 Th i gian th c thi c a m m ng v truy n multicast.........................130
3.3 K t qu th c thi t p v i 3 ph ng th c truy n...................................131

61
61
69
71


DANH M C H NH V
1.1 M h nh t ng quan k t n i trong h ph n t n [65]......................................11
1.2 Ki n tr c truy n th ng (a) v ki n tr c o h a (b) [9].............................15
1.3 T p c c lo i thu t to n truy n multicast [62]...............................................19
1.4 M h nh tu n t th ng i p [104].................................................................20
1.5 Nh n th i gian th ng i p kh ng theo tr t t.............................................26
1.6 Lo i tr t ng h nh d u [65]....................................................................27
1.7 S k t ch o c a c c ti n tr nh g y b t c [115]...............................................28
1.8 H nh ng giao th c 2 pha 2PC [99].................................................................32

1.9H nh ng giao th c 3 pha 3PC [99].................................................................33
1.10..........................................................................C c chi n l
c cung c p t i nguy n trong i n to n m m y [131].......................36
1.11 M h nh o h a m ng [125]........................................................................39
1.12..........................................................................C u tr c c
a SDN [49].....................................................................................................................41
1.13..........................................................................C u tr c c
a Floodlight.......................................................................................................42
1.14..........................................................................M i quan
h gi a B i u khi n Floodlight..................................................................43
1.15 H ph n t n c t ch c nh ph n m m trung gian. T ng ph n
m m trung gian tr i r ng tr n nhi u m y ch kh c nhau v m i
ng d ng
c cung c p c ng giao di n t ng t c [124]...............................................46
1.16..........................................................................B n th c
th c a h tin h c ph n t n [65]...................................................................48
1.17..........................................................................H th ng
o h a VMWare..................................................................................................52
1.18..........................................................................C u h nh
c a m t m y o th c thi h ph n t n.........................................................54
1.19..........................................................................H ph n t
n tri n khai tr n h th ng m y o...............................................................55
1.20..........................................................................S
t ng
qu t v h th ng gi m s t ph ng ti n c gi i ng b........................57
1.21..........................................................................K t n i
truy n th ng trong n c c a c c nh cung c p d ch v.........................58
1.22..........................................................................M ph ng
b i to n b i xe [65].....................................................................................60



1.23..........................................................................M h nh t
ng qu t cung c p t i nguy n trong h th ng m y o............................63
1.24..........................................................................M ng truy
n th ng ph n t n o........................................................................................65
1.25..........................................................................H th ng
m ng bi u di n d i d ng th................................................................65
1.26..........................................................................C ch th c
truy n unicast (a) v multicast (b)....................................................................68
1.27..........................................................................C ch th c
truy n multicast k t h p v i m m ng......................................................69
2.1 Tr t t t ng qu t c c th ng i p theo thu t to n Lamport sau khi c i
ti n so v i H nh 1.6....................................................................................................76
2.2 Cung c p t i nguy n ph n t n cho c p y u c u/ p ng...................77
2.3 M t c c ti n tr nh ho t ng trong mi n g ng.......................................80


2.4Th ng i p di chuy n theo v ng tr n o...................................................83
2.5 C u tr c th ng i p di chuy n theo v ng tr n o c a h ph n t n.....84
2.6 Thu t to n 4PCoDT m b o g n b trong h ph n t n.......................85
2.7 DSSim c th ng s t p...........................................................................................87
2.8 C c s ki n trong ch ng tr nh m ph ng DSSim..........................................88
2.9Giao di n th hi n k t qu th c thi t p tr n c ng c m ph ng DSSim 89
2.10.................C u tr c th ng i p trong h th ng m ph ng DSSim 91
2.11.............................Tr ng th i c c b ng d li u tr n c c m y ch 92
2.12..............................Ch ng tr nh th hi n thu t to n 4PCoDT 93
3.1 C y multicast...................................................................................99
3.2 M t g i tin
c chia th nh nhi u kh i v m h a............................105
3.3 Chia t l v truy n g i tin m t Server n Client......................106

3.4T p c c n t m ng ban u.................................................................112
3.5 Pha u trong thu t to n x a li n k t.................................................113
3.6 Thu t to n t i u c c b...................................................................116
3.7 K t qu thu t to n th m li n k t (a) v x a li n k t (b)......................117
3.8 S
song song h a thu t to n Ford Fulkerson..........................................121
3.9T nh to n lu ng c c i t ngu n n ch..............................................122
3.10 u i m c a m m ng trong c i ti n th ng l ng multicast t ngu n
n t p ch...................................................................................124
3.11........................................................M h nh m m ng 124
3.12..........................................Bi u th cung v o/ra c a n t Sy 125
3.13...........................T l truy n th ng v i 3 ph ng th c truy n 131


M

U

1. L do ch n t i
Theo c c t c gi Silberschatz, Galvin v Gagne [114] tr nh b y c c kh i ni m h
i u h nh, trong n u kh i ni m cung c p v chia s t i nguy n (ph n c
ng, ph n m m, d li u, truy n th ng) nh m m b o ho t ng th ng su t
cho c c ti n tr nh di n ra b n trong m y t nh. T i nguy n h u h n nh ng
nhu c u s d ng t i nguy n th v h n. N u c c t i nguy n kh ng
c gi m
s t, qu n l m t c ch h p l v c s ph n chia r r ng th s d n n t ng
tranh, b t c v thi u t i nguy n. Do , c c chi n l c cung c p t i nguy n
c nghi n c u v h nh th nh d a tr n c c y u t n y. C c h th ng cung c p t i
nguy n, ch ng tr nh qu n l v gi m s t c xem nh l m t ph n c a h i u
h nh m y t nh.

T c gi Peterson v Davie [102] tr nh b y m t m ng m y t nh bao g m c
c m y t nh, m y ch
c k t n i v i nhau nh m chia s t i nguy n th ng qua
c c thi t b truy n th ng. Trong m t m ng m y t nh, s l ng k nh truy n,
b ng th ng v l u l ng trong truy n th ng
c x t l m t trong s c c lo i
t i nguy n v
c quan t m nghi n c u nh c c lo i t i nguy n kh c.
i v i cung c p t i nguy n truy n th ng trong h t p trung, truy n th ng i
m
n i m (point-to-point)
c s d ng cho k t n i gi a c c m y ch v
unicast l
c tr ng cho lo i k t n i n y. Theo c c t c gi Kwok, Chan, Cheung [64],
Serge v c ng s [41], c c m y ch s d ng giao th c k t n i P2P (Peer-to-Peer)
v i nhau v trao i th ng i p theo t ng c p. Do , h n ch l kh n ng m
r ng khi h th ng
c tri n khai quy m l n.
T c gi Peterson v Davie [102] n u ra nh c i m c a h t p trung l x y ra
t c ngh n truy n th ng t i m y ch khi c qu nhi u thi t b u cu i y u c u chia
s t i nguy n truy n th ng d n n hi u n ng cung c p t i nguy n c a h th ng
gi m. Ngo i ra, nh ng nh c i m kh c c a h t p trung nh : s c h i u
h nh, ph n m m, ph n c ng, ng truy n,... c ng nh h ng n ho t
ng cung c p t i nguy n. B n c nh , vi c chia s t i nguy n d ng chung x y
ra b t c trong qu tr nh cung c p khi s l ng y u c u t i nguy n l n h n
so v i t i nguy n hi n c . C c nh c i m c a h t p trung
c c c nh
khoa h c, nh tri n khai h th ng quan t m nghi n c u, ph t tri n v x y d ng
h ph n t n (Distributed System).


1


H ph n t n p d ng c c gi i ph p v thu t to n kh c ph c c c nh c i
m c a h t p trung
c tr nh b y b i t c gi L [65], Tanenbaum [124],
Haddad v c ng s [41].
gi i quy t nh c i m trong truy n th ng, h ph
n t n thay th ph ng th c truy n unicast b ng ph ng th c truy n
multicast. Ch nh v s d ng ph ng th c truy n multicast n n vi c tri n
khai cung c p t i nguy n d ng chung trong h ph n t n ph c t p h n so v i
tri n khai trong h t p trung. C c c ng b c a t c gi L v c ng s tr nh b y
c c gi i ph p nh : m b o t nh g n b trong h ph n t n trong nghi n c u
[66, 68, 70] v x l song song ti n tr nh trong m i tr ng ph n t n trong
nghi n c u [67] nh m ph ng, tr nh b t c trong cung c p t i nguy n d ng chung.
Theo c c t c gi Cao v Singhal trong [10], Ensink v Adve trong [30] tr nh b
y cung c p t i nguy n d ng chung trong h ph n t n, c c th ng i p li n t c
truy n gi a c c m y ch v i nhau th c hi n nhi m v chung c g i l h p
l c (coordinator). B n c nh , t c gi Singhal [115] tr nh b y trong qu tr nh
h p l c, nhi u ti n tr nh c ng t ng tranh t i nguy n d ng chung d d n n b
t c trong cung c p t i nguy n. N u kh ng gi i quy t t t v n cung c p t i
nguy n d ng chung, m t t i nguy n c th c c p cho nhi u ti n tr nh kh c
nhau ho c kh ng cung c p cho ti n tr nh n o;
i u n y d n n thi u g n b v ph v ho t ng c a h ph n t n.
C c t c gi Carvalho v Roucairol [11], L [65], Nohamed v Michel [91],
Suzuki v Kasami [120] tr nh b y lo i tr l n nhau ph n t n hay c n g i l
lo i tr t ng h ph n t n (distributed mutual exclusion) nh m cho ph p ch c
m t ti n tr nh duy nh t
c th c thi trong mi n g ng (critical section) t i m
t th i i m i v i m t t i nguy n gi i quy t b t c. C c t c gi L [65],

Tanenbum v Steen [124] tr nh b y lo i tr t ng h ph n t n s d ng c ch
truy n th ng i p (message passing) x l c c ti n tr nh y u c u t i nguy n
d ng chung.
Trong c ch truy n th ng i p, c c t c gi Chiu v Hsiao [14], D fago v
c ng s [25], Kshemkalyani v Singhal [60, 61], Lamport [71], Raynal v c
ng s [105] c p n vi c x c nh tr t t c c ti n tr nh y u c u t i nguy n d
ng chung tr n c c m y ch
c ch tr ng b i truy n th ng c
tr d n
n tr t t c c ti n tr nh tr n c c m y ch kh c nhau. Khi c c ti n tr nh kh ng n
m tr n m t tr t t th ng nh t d n n c c x l tr n d li u s kh c nhau
v kh ng nh t qu n d li u gi a c c m y ch .
m b o tr t t tr n c c m y
ch , c c thu t to n Lamport [71], Ricart- Agrawala [107], Raymond [103],
Maekawa [83], Suzuki-Kasami [120], Naimi-Trehel [92]
c p d ng lo i tr t ng h trong ch ng tr nh i u khi n ph n t n tr
n c c m y ch . Ngo i ra, c c t c gi Ozsu v Valduriez [99] tr nh b y ch ng tr
nh ph n t n


ph i h p v i h qu n tr c s d li u ph n t n th ng qua giao d ch ph n t n ba
pha (3PC) nh m m b o t nh nh t qu n d li u.
C ch truy n th ng i p nh n b n c c th ng i p v truy n song song tr
n c c k nh tr n m y ch . C c t c gi Ho v c ng s [47], Li v c ng s [78], Li
[80] tr nh b y v v n th ng tin trong truy n th ng nhi u m y ch c
nh c i m l d th a khi truy n multicast c ng m t th ng i p n t p
ch. B n c nh , c c t c gi Kshemkalyani v Singhal [62] tr nh b y trong
qu tr nh h p l c x c nh gi tr ng h l gic
m b o tr t t c c ti n tr
nh tr n c c m y ch y u c u ph i ti p nh n y th ng i p ph n h i m i c ph

p v o mi n g ng. C c t c gi Kshemkalyani v Singhal [62] n u ra nh c i
m n u m t trong s m y ch b s c ho c th t l c g i tin truy n, nh v y c c
ti n tr nh ph i ch i d n n gi m hi u n ng c a h ph n t n. Ngo i ra, t c
gi Manoj [63] tr nh b y trong giao d ch 3PC c nh c i m l chi ph kh i ph
c l n n u m t trong c c giao d ch b th t b i, v n n y l m t ng ph c t p
trong h ph n t n.
V v y, Lu n n t p trung nghi n c u, x y d ng b cung c p t i nguy n
truy n th ng nh m t i u truy n th ng i p gi a c c m y ch v m b o t nh
g n b trong h ph n t n. Theo c c t c gi Chou v c ng s [17], Koetter v

Medard [57] tr nh b y
u i m c a k thu t m ng m h a hay m m ng (Network Coding) gi i quy t v n
tr ng l p g i tin t i t p ch. C c t c gi Ho v c ng s [47], Li v c ng s
[78], Xi v Yeh [137] tr nh b y u i m tri n khai thu t to n ph n t n d a tr n truy
n multicast v i m m ng. Do , gi i ph p nghi n c u c a Lu n n v i
u khi n l u l ng th ng tin v nh tuy n g i tin trong m ng d a tr n k
thu t m m ng nh m t i u trong qu tr nh truy n multicast.
C c t c gi Langberg v c ng s [73], Medard v Sprintson [85] tr nh b y
kh i ni m v m m ng l k thu t t i u lu ng d li u s (digital data) tr n
m ng. M m ng kh ng chuy n c c g i (packet) c a th ng i p qua m ng m
thay v o
l chuy n c c d u hi u s (digital evidence) c a m t ho c nhi
u th ng i p qua c c
ng truy n tr n m ng. T i n t ch, th ng i p c n nh n
c suy ra t d
u hi u s , k c tr ng h p m t v i g i c a th ng i p b th t l c tr n ng
truy n. Khi c c b t c a d u hi u s
n n t ch, th ng i p c n truy n s
c gi i m t ch nh n ch kh ng ph i l qu tr nh h p g i nh theo c ch th
ng th ng, ch nh v v y t c

truy n v nh n th ng i p s
c c i thi n m t c ch ng k .
M c ch c a Lu n n l x y d ng b cung c p t i nguy n nh m tr nh d
th a th ng tin, i u khi n t l ngu n v t i u truy n th ng
t
ct l
nh n cao t i t p ch v ph ng tr nh t c ngh n trong truy n th ng. C c t c gi
Chou v c ng


s [17], Szab v c ng s [122, 121] tr nh b y b cung c p t i nguy n c x
y d ng v tri n khai trong h th ng o h a nh m t ng t nh linh ho t v m m
d o trong c c h th ng i n to n m m y.
Theo Velte v c ng s [130] tr nh b y h th ng i n to n m m y s d
ng c c t i nguy n t nh to n ng, do chi n l c cung c p t i nguy n mang
t nh ch t ph c t p h n so v i cung c p t i nguy n trong h t p trung v ph n
t n. V v y, c c nghi n c u v cung c p, t i u t i nguy n truy n th ng ang l
m t trong nh ng th ch th c
i v i c c nh nghi n c u. Trong cung c p t i nguy n truy n th ng, c c t c gi
Chowdhury v Boutaba [18], Haider v c ng s [42] tr nh b y o h a m ng
ang l m t trong nh ng v n quan t m v th ch th c trong nghi n c u v tri n
khai.
C c t c gi Feamster v c ng s [34], Jain v Paul [51], Krigslund v c ng s [59],
Metzler v c ng s [87] tr nh b y kh i ni m m ng c i u khi n b ng ph n m
m (SDN - Software defined networking) l ph ng ph p ti p c n m i trong o h a m
ng. SDN l ki n tr c m ng trong i n to n m m y
c thi t k cho ph p
h th ng m ng tr n n linh ho t. SDN l ki n tr c cho ph p t ch ri ng ki m so t
lu ng m ng (control plane) v i lu ng d li u (data plane) d a tr n giao th c
lu ng m (Open Flow). SDN t ch nh tuy n v chuy n c c lu ng d li u ri

ng r v chuy n ki m so t lu ng sang th nh ph n m ng ri ng c t n g i l thi t
b ki m so t lu ng (Flow Controller). i u n y cho ph p lu ng c c g i d li u i
qua m ng
c ki m so t theo l p tr nh. Do , s k t h p m m ng trong
SDN khi cung c p t i nguy n truy n th ng cho h th ng m y o c th t i
u trong qu tr nh truy n v gi m t c ngh n. H ng nghi n c u c a Lu n n
nh m m c ch t i u truy n th ng trong m y o d a tr n k thu t m m ng
m b o cung c p t i nguy n truy n th ng v tr nh t c ngh n cho c c ng d
ng h ph n t n.

Tr n c s c c nghi n c u v tri n khai v cung c p t i nguy n cho h ph n t
n trong m y o v n c n nhi u y u t k thu t c n x y d ng v ph t tri n; gi i
ph p
i u khi n cung c p t i nguy n cho h ph n t n trong m y o d a tr n k
thu t m m ng l v n c n nghi n c u trong giai o n hi n nay.

2. M c ti u, i t ng v ph m vi nghi n c u
2.1.
M c ti u nghi n c u
M c ti u ch nh c a Lu n n nh m gi i quy t b i to n i u khi n cung c p

t i nguy n cho h ph n t n tri n khai trong h th ng o h a d a tr n k thu t m
m ng (network coding technique), m c ti u c th :

- Nghi n c u,

xu t gi i ph p, thu t to n i u khi n cung c p t i nguy n m


b o t nh g n b cho h ph n t n th ng qua c ch truy n th ng i p.

- Nghi n c u, xu t gi i ph p, thu t to n t i u v tr nh b t c trong
cung c p t i nguy n truy n th ng cho h ph n t n tri n khai trong m y
o d a tr n k thu t m m ng.
2.2.
i t ng v ph m vi nghi n c u
i n to n m m y l m i tr ng ho t ng cung c p d ch v bao g m c c
th nh ph n: ng i s d ng v c c thi t b u cu i, m i tr ng truy n th ng, b
i u khi n cung c p t i nguy n, d ch v m m y, h t ng v t l . M i th nh ph
n c ch c n ng, vai tr kh c nhau nh ng li n k t t o th nh m t th c th th ng
nh t kh ng th t ch r i. Lu n n t p trung nghi n c u, x y d ng gi i ph p
m b o cung c p t i nguy n d ng chung cho ng i s d ng trong h ph n t n
v t i u cung c p t i nguy n truy n th ng cho h ph n t n trong h th ng o h
a d a tr n k thu t m m ng.
3. Ph ng ph p nghi n c u
Lu n n c tri n khai v i c c ph ng ph p nghi n c u nh sau:
- Ph ng ph p l thuy t: t m ki m, thu th p t i li u, k t qu nghi n c u c c
c ng tr nh
c c ng b , c c t p ch , h i ngh , h i th o trong v
ngo i n c
a ra m h nh b i to n t ng qu t v h ng gi i quy t b i to n cho th nh
ph n trong nghi n c u.
- Ph ng ph p th c nghi m khoa h c: s d ng c c c ng c m ph ng
th c nghi m c c gi i ph p, thu t to n. D a tr n c c k t qu m ph ng
ph n t ch,
nh gi gi i ph p, thu t to n xu t.
4. ngh a khoa h c v th c ti n
Nh ng ng g p ch nh c a Lu n n v m t khoa h c v th c ti n nh sau:
- xu t song song h a thu t to n Lamport v thu t to n 4PCoDT c i ti
n qu tr nh trao i th ng i p, m b o t nh g n b d a tr n giao d ch
4 pha trong h th ng ph n t n.

- xu t hai thu t to n th m li n k t v x a li n k t nh m r t g n c y
multicast. C y multicast r t g n k t h p song song h a thu t to n FordFukerson t m l u l ng c c i trong truy n multicast. Gi i ph p truy n
th ng multicast k t h p v i m m ng tri n khai trong h th ng m y o
nh m ph ng tr nh t c ngh n, t i u cung c p t i nguy n truy n th ng
cho h ph n t n.


5. C u tr c Lu n n
C u tr c Lu n n nh m n u r c c ph n t ch, nh gi c c nghi n c u
c ng b v gi i quy t c c v n c n t n t i, h n ch d a tr n xu t c c gi i
thu t, thu t to n. Ngo i ph n m u, k t lu n v h ng ph t tri n, b c c c a
Lu n n c chia th nh ba ch ng:
- Ch ng 1 tr nh b y t ng quan v cung c p t i nguy n, c c nguy n l
v i u khi n trong cung c p t i nguy n. B n c nh , Ch ng 1 tr nh b
y c c nghi n c u li n quan n vi c i u khi n cung c p t i nguy n t
r t ra m h nh, b i to n t ng qu t cho Lu n n v i u khi n cung c p t
i nguy n cho h ph n t n tri n khai trong m y o d a tr n k thu t m m
ng.
- Ch ng 2 tr nh b y nghi n c u gi i ph p cung c p t i nguy n trong h
ph n t n. Ch ng 2 c p song song h a thu t to n Lamport nh m
nh d u v thi t l p tr t t t ng qu t c c ti n tr nh trong lo i tr t ng h . p
d ng song song h a thu t to n Lamport gi i quy t ti n tr nh duy nh t i
v o mi n g ng trong lo i tr t ng h ph n t n. K t qu gi i ph p c i ti
n trong Ch ng 2 nh m m b o t nh g n b trong h ph n t n th ng
qua thu t to n 4PCoDT.
- Ch ng 3 tr nh b y gi i ph p t i u cung c p t i nguy n truy n th ng
trong h ph n t n d a tr n k thu t m m ng. Gi i ph p n y tri n khai
trong h th ng
o h a nh m c c m c ch i u khi n t l ngu n v i th con
c

m h a. X y d ng gi i ph p i u khi n t l ngu n
c ph t tri n tr n
thu t to n i u khi n th ch nghi t l t ng ng. Hai thu t to n t o t p
l thu t to n th m li n k t v thu t to n x a li n k t trong vi c x y d ng
t p truy n multicast k t h p v i m m ng. Song song h a thu t to n
Ford-Fulkerson nh m t m lu ng c c i trong truy n multicast. Thu t to
n x c nh m m ng m b o t p ch nh n th ng tin kh ng b tr ng l p
v t c th ng l ng c c i.


Ch ng 1.
T NG QUAN V CUNG C P T I NGUY N
T i nguy n l m t trong nh ng th nh ph n c cung c p cho c c ti n tr nh
trong c c h th ng t nh to n. Nhu c u s d ng t i nguy n ng y c ng t ng d n
n c c thi t b CNTT (m y t nh, m y ch , thi t b truy n th ng,...) ph t tri n
ng y c ng a d ng v ph c t p. S ph t tri n c a t i nguy n k o theo vi c c i
ti n c c chi n l c nh m t i u v ph ng, tr nh b t c trong cung c p t i nguy
n.
H ph n t n
c quan t m nghi n c u v tri n khai gi i quy t c c h
n ch c a h t p trung. H ph n t n ho t ng d a v o c ch truy n th ng i
p
h p l c gi a c c m y ch v i nhau nh m cung c p t i nguy n d ng
chung. i u n y cho th y, m i tr ng truy n th ng ng vai tr quan tr ng
trong h ph n t n. M c d , kh c ph c c c c h n ch c a h t p trung nh
ng h ph n t n g p ph i nh c i m l chi ph cho t i nguy n v t l l n v gi
i ph p i u khi n cung c p t i nguy n ph c t p.
Cu c c ch m ng v cung c p t i nguy n t o n n m t s b c ph l s
h nh th nh l nh v c i n to n m m y. i n to n m m y t o ra m t s
thay i c b n trong ki n tr c m y t nh, ph t tri n ph n m m, c c c ng c v

trong c ch l u tr , s d ng, ph n t n t i nguy n. T nh linh ho t c a i n
to n m m y th hi n r th ng qua b cung c p t i nguy n theo y u c u. B
cung c p t i nguy n t o i u ki n thu n l i cho vi c s d ng c c t i nguy n
s n c c a h th ng, c c t i nguy n
c s d ng nh m t m y t nh g p o. C u h nh h p nh t c a i n to n m
m y cung c p m t m i tr ng
c c ng d ng th c hi n m t c ch c l p m
kh ng quan t m n b t k c u h nh c th n o.
Vi c cung c p t i nguy n l v n
ang
c quan t m nghi n c u v tri
n khai tr n c c h th ng n i chung, h th ng i n to n m m y n i ri ng.
V v y, m t t i nguy n trong pha h nh th nh l m t trong nh ng vi c c n
thi t x y d ng c c chi n l c i u khi n cung c p t i nguy n trong pha v n
h nh.
t
c m c ch t i u trong cung c p t i nguy n, t i nguy n c n
ph i
c i u khi n d a v o c c nguy n l v gi i ph p cho t ng lo i c th .


1.1. i u khi n cung c p t i nguy n

1.1.1. C c kh i ni m v v n

c s c a t i nguy n

Theo M c 1.1, Ph n 1 c a t c gi Abraham trong [114] tr nh b y kh i ni
m: T i nguy n m y t nh l s t p h p c c ngu n c s n nh ph n c ng, ph n
m m, t i li u, thi t b , c c d ch v h tr v ng i s d ng. Theo nghi n c u c

c t c gi Frank, Kahn v Kleinrock trong [36] tr nh b y kh i ni m: Chia s t
i nguy n hay c n g i l T i nguy n truy n th ng tham chi u n d ng d li u,
th ng tin v c c thi t b ph n c ng d d ng truy c p b i m y t nh t xa th ng
qua m ng c c b . Theo Tanenbaum v Steen [124], t i nguy n d ng chung
ng vai tr quan tr ng trong cung c p ng d ng ng i s d ng, trong h p
l c gi a c c m y ch l c n thi t
m b o t nh g n b . Theo Mell v
Grance trong [86] a ra nh ngh a: i n to n m m y l m h nh cho ph p
truy c p ph bi n, d d ng v theo y u c u n m t nh m t i nguy n
i n to n m m y nh m ng, m y ch , l u tr , ng d ng, d ch v ,...
c c u h nh v
c qu n l hi u qu trong cung c p, gi i ph ng t i nguy n m
t c ch nhanh ch ng. C c gi i ph p i n to n m m y cung c p t i nguy n
cho ng i s d ng v doanh nghi p c kh n ng kh c nhau l u tr v x l
d li u c a h trong c c trung t m d li u [39, 128, 131, 112, 33, 84, 100,
117, 139]. Gi i ph p i n to n m m y d a v o t i nguy n d ng chung
t c s g n b v i quy m l n, t ng t nh m t ti n ch qua m ng.
V v y, kh i ni m t ng qu t v t i nguy n c Lu n n kh i qu t h a nh
sau: T i nguy n l c c ngu n s n c (ph n c ng, ph n m m, d li u, b ng
th ng, thi t b v o/ra, d ch v ,...) cung c p cho m y t nh ho t ng v cung c
p ho t ng ng d ng cho ng i s d ng. Kh i ni m v cung c p t i nguy n c
a Lu n n c ph t bi u nh sau: Cung c p t i nguy n ng vai tr i u
ph i, i u khi n t i nguy n s n c nh m t i u cho nhi u m c ch kh c nhau
th ng qua c c gi i thu t, thu t to n v chi n l c cung c p.

Trong vi c cung c p t i nguy n, c n thi t ph i m t t i nguy n t
c
c c chi n l c
t
c m c ch trong cung c p t i nguy n. C c v n

c s v ph ng ph p ti p c n cung c p t i nguy n l : cung c p th c ng,
s d ng c c thu t to n cung c p t ng v k t h p c hai. Trong qu tr
nh cung c p, hi u n ng c a h th ng cung c p l t i nguy n ph i
cx l
t i u v tr nh t ng tranh.
Theo Haddad, Kordon v Petrucci [41], t i u t i nguy n d a tr n c c gi i thu
t, thu t to n nh m cho ph p t i nguy n
c cung c p m t c ch hi u qu nh
t
m b o hi u n ng c a h th ng t
c cao nh t c th . M c ch c a
t i u cung c p


t i nguy n trong h t p trung d a v o ba y u t : th c thi ti n tr nh nhanh nh
t c th , chi ph x l th p nh t v kh ng v t qu ngu n t i nguy n s n c
Trong cung c p t i nguy n, m t trong nh ng v n quan t m c a c c nh
nghi n c u v tri n khai ng d ng l t ng tranh (concurrency) t i nguy n . B
cung c p t i nguy n kh ng gi i quy t
c t ng tranh tri t d n n b t
c (deadlock) v thi u t i nguy n. Theo c c t c gi Tanenbaum, Steen [124],
Haddad, Kordon, Petrucci [41] v Kshemkalyani, Singhal [60], t ng tranh t
i nguy n l tr ng th i s l ng l n ti n tr nh xu t ph t t c c ng d ng c l
p mu n truy c p v o c c t i nguy n v i s l ng c h n hay truy c p v o th
ng tin d ng chung c ng m t l c. B n c nh , c c t c gi c ng n u v n b
t c hay c n g i l kh a t ng h (mutual) l s k t ch o l n nhau c a c c ti n
tr nh. B t c di n ra khi hai ti n tr nh ang s d ng hai t i nguy n l i ph t y
u c u v nhu c u s d ng t i nguy n m ti n tr nh kia c n ang s d ng. Thi
u t i nguy n l s ch i qu l u c a m t ti n tr nh m y u c u c a n tr n
m c kh ng th x c nh c.

Hai v n t i u t i nguy n, t ng tranh t i nguy n l nh ng th ch th c
trong cung c p t i nguy n. V v y, c n thi t ph i c s thi t l p tr t t ho c
ch
u ti n v ph ng n d ph ng i v i t i nguy n.
1.1.2. Nguy n l v gi i ph p i u khi n cung c p t i nguy n
Theo c c t c gi Tanenbaum, Steen [124], Haddad v c ng s [41] v
Kshemkalyani, Singhal [60], b cung c p t i nguy n l qu tr nh x l , t nh
to n
c cung c p t i a t i nguy n, tr nh tr ng h p t ng tranh, b t c.
n ng cao hi u n ng trong cung c p t i nguy n, c n ph i c s ph n t ch, m
t t i nguy n d a tr n c c nguy n l cung c p t i nguy n. Nguy n l cung
c p t i nguy n t p trung v o ba v n
c b n:
- Ph ng ph p: l a ra gi i ph p cung c p t i nguy n t i u cho c c ti n
tr nh y u c u t c c ng d ng v i chi ph t i thi u. Hi u n ng c a vi c cung
c p l t i nguy n c s d ng hi u qu nh t trong qu tr nh cung c p,
kh ng c tr ng th i t ng tranh v c c ti n tr nh c p ng t i nguy n c y
u c u.
- Quy tr nh: l c c b c th c hi n nh m thi t l p m c ti u i v i t i nguy n.
- Chi n l c cung c p t i nguy n: c c ch ng tr nh ng d ng ph i x l , t nh to n
t i nguy n th c hi n cung c p.
Nh v y, tr c khi tri n khai ng d ng th nh t thi t ph i m t chi ti t t i nguy
n trong pha thi t k x y d ng b i u khi n cung c p t i nguy n.


i v i cung c p t i nguy n d ng chung, nguy n l cung c p ph i ph ng
tr nh kh ng l m gi m hi u n ng ho t ng c a h do c c hi n t ng "s c"
l m t ng c c y u c u m kh ng c p ng c a m t s t i nguy n. Hai ch c n
ng c n thi t
m b o cung c p:

- Th nh t : ph n t n c c y u c u gi a c c t i nguy n t ng ng c kh n
ng th a m n, ch c n ng n y g i l ph n ph i t i. Trong h ph n t n, y
l i u ki n
tr nh t nh tr ng m
ccyucu i nl t
c th a m n tr n
m t m y ch b y, trong khi c c t i nguy n t ng ng l i r i r i tr n
c c m y ch kh c.
- Th hai: gi i h n s l ng c c y u c u
c ph p cho m t s t i nguy
n. Vi c gi i h n c th th c hi n b ng c ch h n ch (t nh hay ng) s l
ng c c ti n tr nh, s l ng c c giao d ch
c ch n s d ng to n b hay
t ng ph n t i nguy n, tr ng h p n y l i u khi n t i t ng qu t.
Hai ch c n ng n y l i u ki n c n i v i b i u khi n cung c p t i nguy n d
ng chung. B i u khi n cung c p t i nguy n d ng chung ph i t c c c y u c u
sau:
- Tu n th c c quy t c s d ng t i nguy n nh m tr nh x y ra t nh tr ng b
t c v thi u t i nguy n.
- Ph n b t i t ng i ng u gi a c c t i nguy n c ng lo i.
- Gi i h n nhu c u nh m duy tr h th ng ho t ng t m c hi u qu nh t nh.
Trong i n to n m m y, c c nghi n c u trong [128, 112, 33, 84, 100,
117] tr nh b y nguy n l cung c p t i nguy n th c hi n c c gi i ph p t i u c
c cung c p d ch v d a tr n nhu c u. B n c nh , cung c p t i nguy n v c
c thu t to n trong i n to n m m y s d ng cho c c y u c u v c u h nh kh
c nhau l r t kh
b o to n hi u n ng trong h th ng m m y. T m l i, b
i u khi n cung c p t i nguy n trong
i n to n m m y l p d ng c c thu t to n t i u qu tr nh cung c p i v
i t i nguy n v t l ho c o h a cho c c ng d ng nh m n ng cao hi u n ng

ho t ng c a
m m y.

Trong cung c p t i nguy n c a h t p trung ch x t k t n i gi a ng i s d
ng v c c m y ch theo truy n unicast nh ng trong cung c p t i nguy n c a
h ph n t n x t th m ph n truy n gi a c c m y ch v i nhau theo c ch truy n
multicast.
H nh 1.1 theo Ch ng II c a t c gi L [65] m t t p c c m y ch k t n i
qua m i tr ng truy n th ng trong cung c p t i nguy n d ng chung. Theo H
nh 1.1, n u


x t ho t ng m i m y ch m t c ch c l p, kh ng c s ph i h p chia s
t i nguy n d ng chung th y l h t p trung. N u x t c c m y ch h p l c chia
s t i nguy n d ng chung th y l h ph n t n. S h p l c c c m y ch l s
ph i h p gi a c c m y ch v i nhau cung c p t i nguy n d ng chung cho
ng i s d ng. Kh c bi t gi a h t p trung v ph n t n l c c c t nh nh : t
nh g n b , kh n ng ch u l i, s m r ng, c n b ng t i,... C c nghi n c u
trong [62, 105] tr nh b y v truy n th ng trong ph n t n c p n c ch truy n
multicast. S kh c bi t c ch truy n multicast l g i tin v o/ra trong m t m y
ch kh ng tu n th nguy n t c v l u l ng nh truy n unicast. Truy n
multicast l s k t h p c bi t t c c m y ch k t n i v i m y ch ph t th ng
tin truy n.

H nh 1.1: M h nh t ng quan k t n i trong h ph n t n [65]
Nghi n c u c a Lu n n tr nh b y c c c i m truy n multicast h u ch
cho vi c x y d ng chi n l c cung c p t i nguy n trong h th ng ph n t n nh
sau:
- D ch v ch u l i d a tr n b n sao (replication): d ch v b n sao bao g
m m t nh m c c m y ch k t n i th ng qua m i tr ng truy n th ng. Y

u c u m y ch l truy n th ng i p multicast cho t t c c c th nh vi n c a
nh m, c c th ng
i p n y th c thi m t ho t ng nh nhau. Khi m t s th nh vi n b l i,
m y kh ch truy c p t i nguy n v n c th c ph c v .
- D ch v chuy n k t n i (migration): th ng i p multicast c th
cs
d ng b i c c m y ch v m y kh ch x c nh v tr d ch v ng k t i nguy n


×