Lập trình bộ tuần tự tuần hoàn trên vòng tròn ảo (TIỂU LUẬN MÔN LẬP TRÌNH MẠNG)

Lập trình bộ tuần tự tuần hoàn trên vòng tròn ảo
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

TIỂU LUẬN MÔN
LẬP TRÌNH MẠNG
Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS. Lê Văn Sơn
Nhóm thực hiện nhóm 6 : Trương Văn Hiệu
Trần Thị Hà Khuê
Lớp : KHMT - K11
Nhóm 6: Trương Văn Hiệu – Trần Thị Hà Khuê Trang 1
Đà Nẵng, 03/2010
Lập trình bộ tuần tự tuần hoàn trên vòng tròn ảo
MỤC LỤC
MỤC LỤC 2
LỜI MỞ ĐẦU 3
PHẦN I CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4
CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ BỘ TUẦN TỰ TUẦN HOÀN 4
I.1Khái niệm bộ tuần tự tuần hoàn 4
I.2Ấn phong 4
I.3Vòng tròn ảo 5
II.1Ấn phong bằng biến trạng thái 6
II.2Jecton tuần hoàn 7
CHƯƠNG II GIỚI THIỆU VỀ CÁC PHƯƠNG ÁN CÓ SỰ CỐ 8
II.1 Giới thiệu về bộ tuần tự trên kênh lan truyền 8
II.2 Thuật toán khai phép toán Ticket() 9
II.2.1Hoạt động của hệ thống không có sự cố 9
II.2.2Xử lý trong trường hợp có sự cố 9
II.3 Thuật toán bầu cử trong mạng Ring 10
II.3.1Giới thiệu chung 10

II.3.2Phạm vi 10
II.3.3Chọn leader 10
II.3.4Đặc điểm của vòng ring 11
II.3.5Kết quả chọn leader 11
II.3.6Thuật toán lựa chọn trong vòng Ring 12
PHẦN II LẬP TRÌNH VỀ BỘ TUẦN TỰ TUẦN HOÀN 14
TRÊN VÒNG TRÒN ẢO 14
CHƯƠNG 1: RMI VÀ KỸ THUẬT LẬP TRÌNH PHÂN TÁN ĐỐI 14
TƯỢNG 14
I.1 RMI và lập trình phân tán đối tượng 14
I.2 Gọi phương thức từ xa và các vấn đề phát sinh 15
I.3 Vai trò các lớp trung gian (Stub và Skel) 15
I.4 Cài đặt ứng dụng phân tán của RMI 16
CHƯƠNG 2: LẬP TRÌNH BỘ TUẦN TỰ TUẦN HOÀN TRÊN 18
MẠNG RING 18
II.2 Chương trình Demo 20
Nhóm 6: Trương Văn Hiệu – Trần Thị Hà Khuê Trang 2
Lập trình bộ tuần tự tuần hoàn trên vòng tròn ảo
LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay, việc nghiên cứu phát triển các giải pháp kỹ thuật cơ sở cho các ứng
dụng phân tán đã đạt được những thành công nhất định và thể hiện trong các công bố
mới nhất. Tuy nhiên, để có được một giải pháp hữu hiệu đáp ứng các yêu cầu đặt ra
của việc gắn bó dữ liệu trong môi trường phân tán dựa vào mạng truyền thông như
Internet/Intranet, thì đòi hỏi phải tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện các giải pháp hiện
hành. Với mục tiêu đó, trong phạm vi tiểu luận môn học sẽ được trình bày phương
pháp xây dựng bộ tuần tự tuần hoàn dựa trên vòng tròn ảo. Thể hiện khắc phục hoạt
động của hệ thống trong điều kiện xảy ra sự cố.
Trong điều kiện có sự cố, việc phát hiện ra chính xác trạng thái một server nào
đó thuộc hệ thống là một vấn đề rất phức tạp.
Để xây dựng một vòng tròn ảo dựa vào Ấn phong được cụ thể hóa trên một vài

cấu hình của các biến trạng thái và quay trên vòng tròn ảo luôn luôn theo một chiều
xác định. Để vòng tròn có thể hoạt động tốt, thì cần thiết phải xây dựng lại vòng tròn
khi có một trạm nào đó bị sự cố. Phép xử lý này gọi là cấu hình lại bao gồm cả việc
cập nhật lại các giá trị của suc[i] và pred[i] của các trạm hàng xóm của trạm bị sự
cố.
Việc nghiên cứu, phát triển xây dựng một hệ thống phân tán dựa trên vòng tròn
ảo. Các phương pháp đảm bảo gắn bó dữ liệu trong môi trường phân tán đến nay đã
có một số thành công đáng kể. Tuy nhiên, trong quá trình triển khai lập trình và vận
hành các hệ thống đăng ký, vấn đề gắn bó dữ liệu trong các cơ sở dữ liệu khi hệ thống
bị sự cố đang đặt ra như là vấn đề quan trọng và có ý nghĩa sống còn trong việc phát
triển toàn hệ nói chung.
Nói tóm lại, sự cố trong các hệ thống nói chung, hệ thống đăng ký nói riêng có
thể xảy ra và là nguyên nhân dẫn đến hệ thống cơ sở dữ liệu không thể đảm bảo tính
gắn bó được nữa. Vì vậy, cần phải có một hệ cho biết trạng thái của các server dựa
trên chu kì của vòng tròn. Còn gọi là bộ tuần tự tuần hoàn dựa trên vòng tròn ảo.
Đây cũng chính là vấn đề sẽ được nghiên cứu và giải quyết trong phạm vi tìm hiểu của
tiểu luận môn học « Lập trình mạng » - Do Tiến sĩ. Lê Văn Sơn hướng dẫn.
Cám ơn TS. Lê Văn Sơn đã giảng dạy, hướng dẫn, cung cấp tài liệu để cho tôi
nắm vững được kiến thức môn học này.
Nhóm 6: Trương Văn Hiệu – Trần Thị Hà Khuê Trang 3
Lập trình bộ tuần tự tuần hoàn trên vòng tròn ảo
PHẦN I CƠ SỞ LÝ THUYẾT
CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ BỘ TUẦN TỰ TUẦN HOÀN
I.1 Khái niệm bộ tuần tự tuần hoàn
Bộ tuần tự được giới thiệu nhằm mục đích đánh số thứ tự, sắp xếp các sự
kiện của hệ và tránh được một số nhược điểm mà một số phương khác đã mắc
phải.
Bộ tuần tự là đối tượng đồng bộ hóa cung cấp cho mỗi yêu cầu một số có
giá trị nguyên dương (hay còn gọi là một tíc kê) nhằm xác lập trật tự. Hai yêu
cầu kế tiếp nhau được thể hiện bởi hai số nguyên liên tiếp, trong đó giá trị 0

được cung cấp cho yêu cầu đầu tiên.
Giả sử ta có bộ tuần tự S, lúc này một tiến trình muốn nhận giá trị từ bộ
tuần tự S thì nó phải gọi thủ tục hay hàm có tên là TICKET(S). Chú ý mỗi một
giá trị chỉ phục vụ cho một và chỉ một sự kiện mà thôi.
Giả sử tất cả các sự kiện đều được đánh số bởi bộ tuần tự duy nhất S. Khi
một tiến trình cung cấp cho các sự kiện i một số thông qua TICKET(S). Nếu
không có sự cố xảy ra, ta có thể khẳng định như sau:
1. Các sự kiện t bao hàm các giá trị nhỏ hơn t đã được diễn ra.
2. Số thứ tự của sự kiện kề sau sự kiện t phải là t+1.
Việc triển khai một bộ tuần tự cần phải mang hai đặc tính sau đây:
−Đặc tính P1: Nếu a và b là hai sự kiện thực hiện trên cùng hàm
TICKET(S), thì ta có a→b hay b→a. Đặc tính này thể hiện việc loại trừ tương
hỗ trên các phép toán TICKET(S).
−Đặc tính P2: Nếu a thực hiện phép t=TICKET(S) thì giá trị gán cho t là số
lượng các phép TICKET(S) đã được thực hiện trước a. Đặc tính P2 thể hiện tính
liên tục trong khi đánh số có nghĩa là không để lại khoảng trống khi đánh số.
Vậy: Bộ tuần tự là đối tượng đồng bộ cung cấp cho mỗi yêu cầu một số
(hay còn gọi là một tíc kê) nhằm xác lập trật tự tuần hoàn. Một tiến trình muốn
nhận giá trị tự bộ tuần hoàn S thì nó phải gọi thủ tục (hoặc hàm) có tên là
TICKET(S). Mỗi một giá trị chỉ phục vụ cho một và chỉ một sự kiện mà thôi.
I.2 Ấn phong
Việc vận dụng tương đối tổng quát bộ tuần tự S trong hệ phân tán là sự
chuyển động giữa các trạm một đối tượng duy nhất gọi là ấn phong chứa giá trị
Nhóm 6: Trương Văn Hiệu – Trần Thị Hà Khuê Trang 4
Lập trình bộ tuần tự tuần hoàn trên vòng tròn ảo
hiện hành của bộ tuần tự. Khi một trạm có ấn phong nó có thể thực hiện hàm
TICKET(S).
Chúng ta sẽ nghiên cứu các phương pháp cho phép di chuyển ấn phong,
giải thuật triển khai phép toán TICKET và các vấn đề sử dụng đường lan truyền
và việc sao chép bộ tuần tự trên.

I.3 Vòng tròn ảo
Để triển khai một ấn phong có kết quả, đầu tiên ta cần phải xác định hành
trình của nó trong mạng máy tính. Ta có thể xem các trạm được lắp đặt trên một
vòng tròn theo một chiều xác định. Mỗi trạm chỉ liên hệ được với hai trạm gần
nhất (hàng xóm bên trái và hàng xóm bên phải).
Xét một mạng gồm tập hợp N trạm được nối với nhau và một trạm bất kỳ
trong mạng có thể liên lạc với các trạm khác trong mạng một cách dễ dàng. Mỗi
trạm trong mạng được phân phối một lần một số duy nhất từ 0 đến N-1. Một
trạm i bất kỳ trong mạng sẽ có trạm hàng xóm bên phải (hay trạm kế tiếp sau)
mà số của trạm đó là suc[i] và trạm hàng xóm bên trái (hay trạm kề liền trước)
mà số của nó là pred[i]. Lúc này suc[i]=i+1 modulo N và pred[i]=i-1 modulo N.
Sự mô tả này kiến ta hình dung một vòng tròn ảo. Hình vẽ II.1 sau đây mô
phỏng vòng tròn ảo giữa các trạm.
Hình I.1. Mô phỏng vòng tròn ảo
Một số nguyên tắc được đặt ra:
− Ấn phong được cụ thể hóa trên một vài cấu hình của các biến trạng
thái và quay trên vòng tròn ảo luôn luôn theo một chiều xác định.
− Khi có sự cố xảy ra ở một trạm nào đó (giả sử trạm i) thì cần xây dựng
lại (cấu hình lại) vòng tròn để vòng tròn có thể hoạt động tốt. Tức là phải cập
nhật lại các giá trị của suc[i] và pred[i] của hàng xóm bên phải và bên trái của
trạm bị sự cố (với điều kiện trạm bị sự cố không phá hủy hoàn toàn liên kết lô
gích)
− Khi một trạm bị sự cố đã được khắc phục và hoạt động trở lại thì nó có
thể tham gia lại vào mạng thông qua phép chèn.
Nhóm 6: Trương Văn Hiệu – Trần Thị Hà Khuê Trang 5
4
2
1
07 3
6

5
Trạm đang
giữ ấn phong
(thẻ bài)
Hàng xóm
trái
Hàng xóm
phải
4
2
1
0
7
3
6
5
Lập trình bộ tuần tự tuần hoàn trên vòng tròn ảo
II Hai thuật toán di chuyển ấn phong
II.1 Ấn phong bằng biến trạng thái
Một tiến trình Pi được giao nhiệm vụ di chuyển ấn phong cần tuân thủ các
nguyên tắc sau đây:
1. Xét khi các trạm trong mạng không xảy ra sự cố
Một số nguyên K (K>1) được chọn trong tập hợp của hệ. Trên trạm i với
i∈{0 N-1}, mỗi tiến trình Pi được giao nhiệm vụ di chuyển ấn phong phải tuân
thủ các quy tắc sau:
− Mỗi tiến trình Pi đều có biến trạng thái S[i]∈{0 K-1},
− Mỗi biến S[i] đều được cấp nhật bởi tiến trình Pi và có thể đọc bởi
trạm kế tiếp sau (hàng xóm phải) của Pi.
− Thuật toán di chuyển trạng thái ấn phong được thể hiện như sau:
a. Tiến trình Pi có ấn phong chỉ khi:

S[i]≠S[i-1], cho i≠0
S[0]=S[N-1], cho i=0
b. Khi tiến trình Pi có ấn phong, thì nó phải bỏ ấn phong sau một
khoảng thời gian xác định và thay đổi trạng thái của nó.
S[i]:=S[i-1], nếu i≠0
S[i]:=S[i]+1 mod N, nếu i=0
Đây là trường hợp duy nhất mà tiến trình có thể cập nhật các giá trị của
mình. Quyền bình đẳng giữa các trạm được đảm bảo khi tất cả các tiến trình Pi
đều sử dụng thuật toán này. Mỗi tiến trình đều được nhận ấn phong khi đến
phiên mình và vì ấn phong trong mạng là duy nhất nên nếu một trạm sau khi
nhận được ấn phong nhưng lại không vào đoạn găng thì phải lập tức giải phóng
nó.
2. Xét khi có xảy ra sự cố ở một trạm nào đó trong mạng.
Cách khắc phục khi có một sự cố xảy ra trong mạng sẽ được trình bày ở
phần sau, phần này ta sẽ nghiên cứu cách đưa một trạm bị sự cố vào lại trong
mạng. Để đưa một trạm bị sự cố đã được khắc phục xong vào mạng, lúc này ta
phải định lại cấu hình của vòng tròn ảo. Sau đó, tiến trình cần phải khởi động lại
S[i], miễn là trạm j=suc[i] không được phép đọc biến S[j] của mình trong thời
gian vào đoạn găng. Có nghĩa là:
Nhóm 6: Trương Văn Hiệu – Trần Thị Hà Khuê Trang 6
Lập trình bộ tuần tự tuần hoàn trên vòng tròn ảo
Nếu j<i thì S[i]:=S[j] -1 mod K
Ngược lại S[i]:=S[j]
II.2 Jecton tuần hoàn
Ý tưởng: Thuật toán thứ hai [Le Lann], ấn phong được cụ thể hóa bằng một
thông điệp đặc biệt gọi là Jeton (thẻ bài) tuần hoàn trên vòng tròn. Như thế, việc
sự cố trên trạm có thể dẫn đến mất Jeton. Các biến trạng thái được duy trì trên
mỗi trạm cho phép tái sinh Jeton trong trường hợp bị mất.
Thuật toán được triển khai dựa trên ý tưởng này là:
1. Jeton mang giá trị là ν. Mỗi trạm j có một biến trạng thái S[j]. Trước

khi phát lại một Jeton vào mạng, các tác động như sau được thực hiện:
2. Mỗi một lần di chuyển jeton trên trạm j, một đồng hồ bảo vệ được trang
bị. Nếu nó được phát động trước khi Jeton đến thì j tham chiếu đến biến trạng
thái S[j] của trạm kề liền trước i=pred(i) trên vòng tròn.
Nếu một trong hai điều kiện sau đây được kiểm tra:
Thì Jeton được coi như là bị mất. Trong trường hợp này, trạm j cần phải tái
sinh lại nó và cho giá trị chính xác S[j] và tái trang bị đồng hồ bảo vệ.
NHẬN XÉT: Hai thuật toán đã trình bày đều dựa vào sự tuần hoàn của ấn
phong có thể được sử dụng nhằm triển khai một bộ tuần tự. Trong thuật toán thứ
hai, ví dụ áp dụng cho Jeton nhận giá trị nguyên mà duy nhất chỉ có trạm có
jecton mới có thể tăng và tham chiếu. Các giá trị xuất phát từ tham chiếu đó
được xem như là kết quả của các phép toán ticket được thực hiện trên trạm.
Ưu điểm của phương pháp đánh số lỗ hổng này là tránh được hội thoại giữa
các trạm để biết số sự kiện tiếp theo sau một sự kiện đã cho. Nhưng thực tế, việc
hội thoại này lại diễn ra để có được số hiện hành. Sự khác nhau của phương
pháp này và phương pháp đóng dấu là phương pháp này chịu được các sự cố.
Thực tế trạm bị sự cố không thể nào phục vụ số được, bộ cung cấp cần phải tìm
lại số lượng và giá trị của các số đó. Để thực hiện được điều này, các trạm cần
phải hội thoại với nhau.Việc điều khiển truyền tin trong mạng vòng tròn ảo
thường được thực hiện bằng Jeton (thẻ điều khiển)
Nhóm 6: Trương Văn Hiệu – Trần Thị Hà Khuê Trang 7
S[j]:=ν Cho j≠0
ν:=ν+1 mod k; S[j]:=ν Cho j=0
j>i và S[j] ≠ S[i]
hay
j<I và S[j]=S[i]
Lập trình bộ tuần tự tuần hoàn trên vòng tròn ảo
CHƯƠNG II GIỚI THIỆU VỀ CÁC PHƯƠNG ÁN CÓ SỰ CỐ
II.1 Giới thiệu về bộ tuần tự trên kênh lan truyền
Xét trường hợp liên lạc giữa các trạm được thực hiện bởi một kênh lan

truyền duy nhất. Các trạm được nối với nhau bởi thiết bị truyền thông (TBTT).
Việc cạnh tranh truy cập đường truyền, việc xử lý các xung đột và việc nhận các
thông điệp được thực hiện thông qua TBTT. Và theo thiết kế, một lúc chỉ có một
thông điệp được truyền.
Ta giả sử rằng mỗi TBTT truyền các thông điệp vào đường truyền theo
trình tự mà trạm liên lạc với nó xác định và truyền lại trạm này các thông điệp từ
đường truyền, kể cả các thông điệp của chính nó. Ngoài ra, ta còn giả định là
đường truyền không hề làm mất mát thông điệp và các TBTT đều sắp xếp các
thông điệp theo một trật tự giống nhau.
Để thực hiện một bộ tuần tự phân tán S, trạm i nào đó cần phải duy trì công
tơ cục bộ và thực hiện cùng một thuật toán
Nhóm 6: Trương Văn Hiệu – Trần Thị Hà Khuê Trang 8
TBTT
K2
J3
K1
J2
I1
J1
Trạm I
I1
I2
TBTT
J1
J2
J3
Trạm J
K2
J3
K1

J2
I1
J1
TBTT
K1
K2
K3
Trạm K
K2
J3
K2
J2
I1
J1
Trật tự
cục bộ
(hàng đợi
vào)
Trật tự
toàn cục
(hàng đợi
ra)
Hình II.1. Triển khai bộ tuần tự trên kênh truyền
Lập trình bộ tuần tự tuần hoàn trên vòng tròn ảo
II.2 Thuật toán khai phép toán Ticket()
II.2.1 Hoạt động của hệ thống không có sự cố
- Khi có một tiến trình trên một trạm muốn gọi phép toán Ticket(S) thì phải
có một yêu cầu đặt vào trong hàng đợi vào của thiết bị truyền thông (TBTT).
Tiến trình yêu cầu đó cần phải đợi cho đến khi yêu cầu của nó xuất hiện trong
hàng đợi của TBTT: tại thời điểm đó, yêu cầu này đã được lan truyền và nó

được sắp xếp cùng với các yêu cầu khác.
- Trạm i xử lý tất cả các yêu cầu Ticket(S) đang có trong hàng đợi của
TBTT của nó. Mỗi khi có một yêu cầu đến từ một trong các trạm khác, thì trạm i
sẵn sàng tăng nội dung công tơ cục bộ của mình lên. Khi có một yêu cầu nào đó
đến từ một trong các tiến trình của chính trạm i thì tiến trình này nhận giá trị
hiện hành của công tơ cục bộ và công tơ này tăng lên một số gia.
II.2.2 Xử lý trong trường hợp có sự cố
- Sự cố hay gián đoạn vật lý tại một trạm nào đó được phát hiện sẽ ngay lập
tức thông báo đến tất cả các trạm có ý định liên lạc với nó (trạm bị sự cố sẽ
không lien lạc được với mạng). Chính vì vậy mà sự cố xảy ra với trạm chưa vào
được trong đoạn găng không làm rối loạn hoạt động của giải thuật với điều kiện
là nó gây ra việc truyền thông điệp vang_mat (vắng) cho việc chuyển tải ở tầng
giao vận. Do có trang bị như thế, việc vào đoạn găng trở nên không được nhanh
chóng và dễ dàng cho các trạm khác. Nếu trạm có sự cố đã gởi yêu cầu, thì nó
kết thúc với lý do trở thành trước đối với tất cả các trạm khác.
- Khi một trạm lại được đưa vào trong mạng sau khi đã khắc phục sự cố, nó
cần phải kiến tạo lại trạng thái hiện hành của các yêu cầu. Để đảm bảo điều đó,
nó phát đi thông điệp vao_lai (xin vào lại) và để trả lời, các trạm gởi hoặc thời
gian của yêu cầu cuối cùng của nó REQ không được thỏa mãn (nếu có tồn tại
một REQ) hoặc một thông điệp REL. Mạng cần phải bổ khuyết cho các trạm bị
sự cố bằng cách gởi thông điệp vang_mat. Khi nó đã nhận tất cả các trả lời cho
thông điệp vao_lai, trạm vừa đưa vào đó có thể bắt đầu lại bằng các yêu cầu
- Để có thể tự tham gia lại công việc trong mạng sau sự cố, trạm i phải gởi
yêu cầu vào lại cho một trạm nào đó trong số các trạm còn lại, ví dụ như j chẳng
hạn và đặt mình vào trạng thái lắng nghe đường truyền trong hàng đợi của
TBTT của mình. Trạm j sẽ gởi cho nó một thông điệp đồng bộ để cập nhật. Khi
thông điệp này xuất hiện trong hàng đợi của TBTT, thì:
1. Trạm j là trạm cần phải gởi thông điệp cho i hiểu rằng nó phải gởi giá trị
hiện hành của công tơ của nó.
2. Trạm i hiểu rằng nó có thể vào lại được trong mạng. Để cho việc đó, nó

bắt đầu bằng cách lờ đi tất cả các thông điệp đến trước thông điệp đồng bộ.
Thông điệp đồng bộ đến sau cùng. Nó lưu trữ mà không xử lý tất cả các thông
Nhóm 6: Trương Văn Hiệu – Trần Thị Hà Khuê Trang 9
Lập trình bộ tuần tự tuần hoàn trên vòng tròn ảo
điệp theo sau nó và điều đó được duy trì cho đến khi xuất hiện giá trị của hiện
hành của công tơ được gởi bởi j. Sau khi thông điệp đồng bộ đến, trạm xử lý tất
cả các thông điệp theo sau thông điệp đồng bộ. Các trạm khác không được phép
can thiệp. Do vậy, chúng lờ đi yêu cầu vào lại, thông điệp đồng bộ và giá trị
truyền. Phương pháp cập nhật này cũng có thể được sử dụng tại các trạm để trao
đổi giá trị của các công tơ trong việc kiểm tra định kỳ.
Chú ý:
- Mỗi công tơ sự kiện là biến nguyên không lùi, được kết hợp bởi một
nhóm đặc biệt các sự kiện.
- Trên mỗi công tơ sự kiện nào đó có phối hợp với nhóm E được xác định
ba hàm nguyên thủy
II.3 Thuật toán bầu cử trong mạng Ring
II.3.1 Giới thiệu chung
Bài toán bầu cử người lãnh đạo cổ điển là “Tìm bộ xử lý với khóa lớn nhất
trong mạng phân tán đó là mỗi bộ xử lý trong mạng sẽ được cấp một số (một
khóa) và một yêu cầu tổng cộng đã được định nghĩa trong các khóa”.
Bắt đầu là thuật toán Le Lann năm 1977, sau đó năm 1979 thì có rất nhiều
thuật toán về bầu cử người lãnh đạo trong mạng Ring đã được đề ra. Trong các
thuật toán này cũng đã xử lý được tất cả các thời điểm xảy ra lỗi (trước, trong,
sau quá trình bầu cử người lãnh đạo), kể cả nút xảy ra lỗi là nút lãnh đạo.
Trong lịch sử, bài toán mất Token trong mạng Token Ring đã được coi
trọng nhất trong thuật toán phân tán. Trong thực tế, một token ring là “Right to
speak” trong mạng. Nếu hai nút trong mạng đang cố gắng để giao thiệp đồng
thời thì sự giao thiệp này se bị cản trở. Chính vì vậy mà cần có một trạm điều
khiển (leader), một Token sẽ được di chuyển quanh mạng và trạm nào có Token
thì trạm đó mang quyền điều khiển mạng. Tuy nhiên thỉnh thoảng Token có thể

bị mất chính vì vậy mà thật là cần thiết để xây dựng một thuật toán để khôi phục
lại Token đã bị mất.
II.3.2 Phạm vi
Thuật toán bầu cử người lãnh đạo được đặt ở lớp Medium Access Sub của
lớp liên kết dữ liệu trong mô hình mạng OSI, tuy nhiên ứng dụng của chúng có
lẻ phải trải qua các cuộc bầu cử ở hệ thống phân tán. Thuật toán đã được phát
triễn tùy thuộc vào các đặc tính tương ứng của mạng Ring. Xây dựng thuật toán
khi một node trong mạng Ring gặp sự cố trước, trong, sau quá trình bầu cử thì
mạng sẽ nhanh chóng bầu ra một node lãnh đạo.
II.3.3 Chọn leader
Nhóm 6: Trương Văn Hiệu – Trần Thị Hà Khuê Trang 10
Lập trình bộ tuần tự tuần hoàn trên vòng tròn ảo
Các node trong vòng ring phải chọn ra một node chủ (node được chọn,
elected,leader) để đảm nhiệm việc tính toán trong mạng. Khi một node đã được
chọn, tất cả các node còn lại đều ở trạng thái không được chọn (Non-elected) và
phải hoàn toàn tuân thủ theo node được chọn, cho đến khi một sự lựa chọn khác
xảy ra.
II.3.4 Đặc điểm của vòng ring
Một mạng hình thành một vòng ring nếu tồn tại một liên kết giữa hai node
P(i) và P(j) trong đó i =j+1 hoặc j=i+1 và không còn liên kết nào khác giữa các
node này. Nếu có sự liên hệ giữa node P đến (i+1) mod (P), thì vòng ring là theo
một hướng duy nhất. Thông thường, vòng ring có N node từ 0 đến N-1 và có N
cạnh. Mạng ring gắn liền với thuật ngữ số cạnh đến và số cạnh đi (incoming or
outgoing edges) của một node, luôn luôn bằng 2. Nó đối xứng và hai chiều.
Đường kính của một đồ thị là độ dài tối đa của đường đi ngắn nhất nối giữa hai
đỉnh. Các đỉnh là các node và các cung (arcs) là các kênh thông tin.
II.3.5 Kết quả chọn leader
Có hai vấn đề quan trọng trong việc chọn leader:
1. Đưa ra thông tin về một node được chọn làm leader hay slave.
2. Truyền thông tin về leader đến tất cả các node còn lại.

Vấn đề thứ 1 là thứ yếu trong việc chọn leader, còn vấn đề thứ hai là cần
thiết khi làm việc với node lỗi và lựa chọn động. Sự truyền bá thông tin về
leader có nghĩa rằng, các node biết được tình trạng (địa vị trong mạng) của nó và
tình trạng leader của nó. Nãy sinh ra các vấn đề sau:
1. Trong vòng ring một hướng, các gói tin chỉ truyền theo chiều kim đồng
hồ. các node không biết các hàng xóm của nó nhưng có thể gửi tin theo một
hoặc hai hướng.
2. Số bộ xử lý (node) có thể được biết trước hoặc không.
3. Các trạm có thể vào hoặc ra khỏi mạng một cách tự động (dynamically).
Các thuật toán không biết được kích trước của vòng ring.
4. Các node có thể giống hoặc khác nhau. Nếu các node có thể phân biệt
được với nhau, chúng được gán một ID.
5. Sự truyền tin có thể theo phương thức đồng bộ hoặc không đồng bộ. Đối
với sự truyền tin không đồng bộ thì không cần phải giới hạn thời gian phân phát.
Giới hạn trên về thời gian nhận một phản hồi sau khi gửi tin là vô hạn.
6. Trong trường hợp mạng đồng bộ, sự truyền tin được thực hiện theo các
vòng tròn. Các bước thực hiện tiền định sẽ phân phát tất cả các bản tin trong
Nhóm 6: Trương Văn Hiệu – Trần Thị Hà Khuê Trang 11
Lập trình bộ tuần tự tuần hoàn trên vòng tròn ảo
hàng đợi. Trong trường hợp này, tồn tại thời gian giới hạn giữa 1 yêu cầu, 1
phản hồi và khi vượt quá thời gian giới hạn, node gửi sẽ cho rằng node kia bị lỗi.
II.3.6 Thuật toán lựa chọn trong vòng Ring
Sự lựa chọn được khởi tạo khi một node gửi một thông điệp “lựa chọn” đến
node hàng xóm của nó, trong thông điệp này có chứa số ID của nó. Thông điệp
này sẽ được chạy quay tròn trong vòng ring, mỗi node sẽ gán số ID của mình
vào thông điệp trước khi chuyển thông điệp này đến node kế tiếp. Khi thông
điệp đi được tròn một vòng, nó sẽ chứa tất cả các ID của các node đang hoạt
động trong mạng. Node khởi tạo (node đã gửi thông điệp đi đầu tiên) sẽ chọn ra
node nào có ID cao nhất và gửi đi bản tin “điều phối viên” để chỉ định rằng node
đó sẽ là node “điều phối viên”. Khi đó node có ID cao nhất đóng vai trò là “điều

phối viên”.
Xét trường hợp mạng bị sự cố, hình vẽ sau đây mô phỏng một mạng Ring
có 4 node, tuy nhiên trong đó Node 2 bị sự cố
Mỗi node có ID của nó, node 2 bị lỗi hoặc chưa hoạt động, các node còn lại
đang hoạt động. Ta xét trường hợp khi node 1 khởi tạo sự bầu chọn node. Nó
đánh dấu nó là một người tham gia và gửi đi một thông điệp “bầu chọn” và ID
của nó đến node hàng xóm. Tuy nhiên vì node 2 không gửi trả lại phúc đáp, nó
gửi thông điệp đến node kế tiếp theo chiều kim đồng hồ. theo tuần tự các node
1-3-4.
Nhóm 6: Trương Văn Hiệu – Trần Thị Hà Khuê Trang 12
Hoạt động Hoạt động
Hoạt độngSự cố
1


2
2


2
3


2
4


2
← Vòng tròn logic
Hình II.2. Mạng Ring gồm 4 trạm (Trạm 2 bị sự cố)

Hình II.3. Khôi phục lỗi bằng cách xây dựng lại vòng Ring
Elect-1
Hoạt động Hoạt động
Hoạt độngSự cố
1


2
2


2
3


2
4


2
Lập trình bộ tuần tự tuần hoàn trên vòng tròn ảo
Node 3 gán ID của nó vào thông điệp rồi chuyển đến node 4, node 4 gán ID
của nó vào rồi gửi thông điệp đến node 1. Node 1 có thể xác định ID cao nhất
trong danh sách. Nó gửi thông điệp “được chọn” và ID của node được chọn. Khi
đó tất vả các node sẽ biết được node nào là leader và quá trình bầu chọn kết
thúc.
Nhóm 6: Trương Văn Hiệu – Trần Thị Hà Khuê Trang 13
Lập trình bộ tuần tự tuần hoàn trên vòng tròn ảo
PHẦN II LẬP TRÌNH VỀ BỘ TUẦN TỰ TUẦN HOÀN
TRÊN VÒNG TRÒN ẢO

CHƯƠNG 1: RMI VÀ KỸ THUẬT LẬP TRÌNH PHÂN TÁN ĐỐI
TƯỢNG
I.1 RMI và lập trình phân tán đối tượng
Thông thường các chương trình của chúng ta được viết dưới dạng thủ tục
hay hàm gọi và mã lệnh của hàm hay thủ tục được nạp thẳng vào ký ức và thực
thi ngay trên máy cục bộ. Điều mà hầu hết các nhà lập trình quan tâm là đối số
truyền cho hàm và kết qủa mà hàm trả về. Câu hỏi đặt ra là có cách nào nạp nội
dung ở một hàm hay một đối tượng ở một máy nào đó và gọi chúng ở một máy
khác hay không? Đó chính là nội dung của lập trình phân tán đối tượng. RMI
(Remote Method Invoke) có ý nghĩa là triệu gọi từ xa, là cách thức giao tiếp
giữa các đối Java có mã lệnh cài đặt (boa gồm các phương thức và các thuộc
tính) nằm trên các máy khác nhau có thể triệu gọi lẫn nhau. Mô hình triệu gọi
đối tượng phân tán được mô tả bởi hình vẽ sau:
Hình III.1. Mô hình triệu gọi các đối tượng từ xa.
Hai đối tượng A1 và A2 trên máy A gọi phương thức của nhau được gọi là
triệu gọi phương thức cục bộ (Local method Invoke), đây là cách mà lập trình
hướng đối tượng truyền thống vẫn sử dụng. Tương tự ba đối tượng C1, C2, C3
triệu gọi phương thức cục bộ.
Dựa vào giao thức tự gọi từ xa RMI nên đối tượng của Java có thể gọi
phương thức của đối tượng nằm trên một máy khác, ví dụ như ở mô hình trên ta
thấy A1 gọi C1, A2 gọi B1, C3 gọi B1.
Nhóm 6: Trương Văn Hiệu – Trần Thị Hà Khuê Trang 14
A2
C2
C3
C1
B1
Máy B
A1
Máy A

Máy C
Lập trình bộ tuần tự tuần hoàn trên vòng tròn ảo
I.2 Gọi phương thức từ xa và các vấn đề phát sinh.
Việc gọi phương thức của đối tượng từ xa thoạt nhìn có vẻ đơn giản nhưng
thức tế lại phức tạp hơn triệu gọi phương thức cục bộ vì các đối tượng nằm trên
hai máy khác nhau sẽ hoạt động trên hai tiến trình hay địa chỉ khác nhau nên
việc tham chiếu biến hay địa chỉ của các đối tượng là hoàn toàn khác nhau. Lời
gọi các phương thức cục bộ luôn trả về kết quả trong khi đó lời gọi phương thức
từ xa phải thông qua kết nối mạng và luôn có thể bị ngắt ngang do mạng gặp sự
cố.
Đối với lời gọi hàm trên máy cục bộ các tham số truyền cho hàm thường
được đặt vào ngăn xếp (stack) trong khi tham số truyền cho phương thức của các
đối tương ở xa phải được đóng gói và chuyển qua mạng để đến được với phương
thức thực sự. Cơ chế truyền và quản lý biến dữ liệu giữa các tiến trình trên hai
máy khác nhau thường được gọi là mashalling.
I.3 Vai trò các lớp trung gian (Stub và Skel)
Để giải quyết vấn đề trên, đối tượng Java trên hai máy khác nhau không gọi
trực tiếp mà sẽ thông qua lớp trung gian. Lớp trung gian này tồn tại ở hai phía:
máy khách (nơi gọi phương thức của đối tượng ở xa) và máy chủ (nơi đối tượng
thực sự được cài đặt để thực thi mã lệnh của phương thức). Phía máy khách lớp
trung gian này được gọi là lớp móc Stub, còn phía máy chủ lớp trung gian này
gọi là lớp nối Skel. Ta xem lớp Skel và lớp Stub như là hai người mô giới giúp
các đối tương ở xa giao dịch được với nhau
Hình III.2. Gọi phương thức của các đối tượng thông qua lớp trung gian.
Ví dụ có đối tượng C1 được cài đặt chạy trên máy C. Trình biên dịch sẽ tạo
ra hai lớp trung gian C1_Skel và C1_Stub. Trong đó lớp C1_Stub sẽ được đem
Nhóm 6: Trương Văn Hiệu – Trần Thị Hà Khuê Trang 15
B1
Máy B
C1_skel

A2
Máy A
A1
C1 stub
C1_skel
C1
Máy C
C1_skel
Lập trình bộ tuần tự tuần hoàn trên vòng tròn ảo
về máy Computer A. Khi A1 trên máy computer A gọi C1 nó sẽ chuyển lời gọi
đến lớp C1_Stub. C1_Stub chịu trách nhiệm đóng gói tham số, chuyển tham số
qua mạng đến máy Computer C lớp nối C1_Skel nhận tham số chuyển vào vùng
không gian địa chỉ tương thích với đối tượng C1 sau đó gọi phương thức tương
ứng.
I.4 Cài đặt ứng dụng phân tán của RMI
Triệu gọi đối tượng RMI giữa Server 2 và đối tượng chủ Server 1. Đối
tượng Calculator/Server 2 sẽ được gọi bởi đối tượng CalculatorClient/Server 1.
Tìm hiểu cơ chế RMI Java
Cơ chế gọi hàm từ xa của các đối tượng RMI một cách tổng quát
1. Đối tượng cài đặt các phương thức và gọi hàm Naming.bind() để đăng
ký với Rmiregistry/Server chủ.
2. Đối tượng trên máy khách muốn gọi phương thức của đối tượng trên
máy chủ trước hết gọi hàm Naming.lookup() để truy tìm tham chiếu đến đối
tượng ở xa theo tên.
3. Bộ đăng ký Rmiregistry sẽ trả về tham chiếu đến đối tượng ở xa thông
qua giao tiếp interface mà đối tượng ở xa cung cấp.
4. Dựa vào interface đối tượng ở máy khách sẽ gọi các phương thức của
đối tượng ở trên máy chủ.
5. Khi một phương thức được gọi, lời gọi sẽ được chuyển tiếp đến lớp
trung gian _Stub. Xử lý chuyển tham số của phương thức gọi đến _Skel trên

máy chủ.
6. Lớp trung gian _Skel trên máy chủ trực tiếp yêu cầu đối tượng thực thi
phương thức và chuyển trả kết quả về cho máy khách.
7. Đặc tả lớp giao tiếp của đối tượng (Calculator.java)
8. Dựa vào đặt tả cài đặt chi tiết đối tượng (CalculatorImpl.java)
Nhóm 6: Trương Văn Hiệu – Trần Thị Hà Khuê Trang 16
Server 1
CalculatorClient
Calculator_Stub
Server 1
Calculator
Calculator_Skel
Lập trình bộ tuần tự tuần hoàn trên vòng tròn ảo
9. Biên dịch đối tượng (CalculatorImpl.class) và tạo ra hai đối tượng trung
gian CalculatorImpl_Stub và CalculatorImpl_Skel)
10.Viết chương trình (CalculatorServer.class) cài đặt đối tượng trên máy
chủ.
11.Sử dụng lớp giao tiếp (Calculator.class) và CalculatorImpl_Stub từ máy
khách để gọi phương thức của đối tượng trên máy chủ.
Nhóm 6: Trương Văn Hiệu – Trần Thị Hà Khuê Trang 17
Computer 1
CalculatorClient
Calculator
CalculatorImpl_Stub
Computer 2
CalculatorImpl
Rmiregister
CalculatorImpl_Skel







Lập trình bộ tuần tự tuần hoàn trên vòng tròn ảo
CHƯƠNG 2: LẬP TRÌNH BỘ TUẦN TỰ TUẦN HOÀN TRÊN
MẠNG RING
II.1 Phân tích bài toán:
II.1 Phân tích bài toán:
Chương trình mô phỏng 4 Server được nối với nhau thành vòng tròn (mạng
Ring). Trong đó, Server 1 là Server khởi tạo. Sau khi Server 1 khởi động xong,
nó sẽ chờ để kết nối với Server 2. Kết nối giữa Server 1 và Server 2 thành công
sau khi Server 2 khởi động xong (OK). Để kiểm tra kết nối có thành công hay
không sau khi Server 1 sẽ gởi một message đến Server 2 là “Server 1 xin chào
Server 2”, sau Server 2 sau khi nhận tin từ Server 1 gởi đến thì nó cũng sẽ trả lời
bằng cách gởi tin nhắn sau đến Server 1 “Server 2 đã nhận tin từ Server 1” để
Server 1 biết rằng hai Server đã kết nối được với nhau.
Tương tự, Server 2 kết nối với Server 3; Server 3 kết nối với Server 4;
Server 4 lại kết nối với Server 1; và cứ tiếp tục như vậy 4 Server này nối với
nhau thành vòng tròn.
Sự cố xảy ra khi một Server gởi message đến Server kia mà không nhận
được message phúc đáp. Nếu phát hiện ra Server nào bị hỏng thì kết nối sẽ bỏ
qua và chuyển kết nối đến Server tiếp theo.
Với đoạn mã lệnh sau:
{
try {
LocateRegistry.createRegistry(port);
Naming.bind(host1,new Server1());
System.out.println ("Server 1 OK");
System.out.println ("Dang Cho ket noi voi Server

2 ");
while(connectServer2==false)
{
if(!connectServer2)
connectServer2();
else connectServer3();
}
Nhóm 6: Trương Văn Hiệu – Trần Thị Hà Khuê Trang 18
Lập trình bộ tuần tự tuần hoàn trên vòng tròn ảo
}
catch (Exception ex) {
System.out.println ("Error : "+ex);
}
}
Đoạn chương trình kết nối giữa các Server.
public static void connectServer2()
{
try {
client2=(InterfaceServer2)
Naming.lookup(host2);
System.out.println (" + Da Ket Noi Voi Server 2");
connectServer2=true;
System.out.println(client2.say21());
}catch (Exception ex) {
}
}
public String say14() throws RemoteException {
System.out.println("Server 4 Xin chao Server 1");
return "Server 1 da nhan tin tu Server 4";
}

public static void connectServer3()
{
try {
client3=(InterfaceServer3)
Naming.lookup(host3);
Nhóm 6: Trương Văn Hiệu – Trần Thị Hà Khuê Trang 19
Lập trình bộ tuần tự tuần hoàn trên vòng tròn ảo
System.out.println (" + Da Ket Noi Voi Server 3");
connectServer3=true;
}catch (Exception ex) {
}
}
public static void connectServer4()
{
try {
client4=(InterfaceServer4)
Naming.lookup(host4);
System.out.println (" + Da Ket Noi Voi Server 4");
connectServer4=true;
}catch (Exception ex) {
}
}
}
II.2 Chương trình Demo
(giả lập các Server chỉ chạy trên một máy)
Màn hình sau khi khởi động Server 1
Màn hình sau khi khởi động Server 2
Nhóm 6: Trương Văn Hiệu – Trần Thị Hà Khuê Trang 20
Lập trình bộ tuần tự tuần hoàn trên vòng tròn ảo
Lúc này màn hình của Server 1 sẽ xuất hiện thêm message trả lời phúc đáp

Tương tự như vậy, sau khi khởi động xong tất cả 4 Server thì trên màn hình
sẽ xuất hiện
Nhóm 6: Trương Văn Hiệu – Trần Thị Hà Khuê Trang 21
Lập trình bộ tuần tự tuần hoàn trên vòng tròn ảo
TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] TS. Lê Văn Sơn (2002), Hệ tin học phân tán, nhà xuất bản Đại học quốc
Gia TP. Hồ Chí Minh.
[2] Nguyễn Tiến, Ngô Quốc Việt, Phạm Nguyễn Tuấn Kỳ (2002), Giáo
trình lý thuyết và thực hành Java 2, nhà xuất bản thống kê.
[3] Trần Tiến Dũng (1999), Giáo trình lý thuyết và bài tập, Nhà xuất bản
giáo dục.
[4] Nguyễn Tiến, Đặng Xuân Hương, Nguyễn Văn Hoài (1999), Giáo trình
căn bản về mạng, Nhà xuất bản giáo dục.
[5] Jagrut D Dave, “Fault tolerant leader election algorithm for physical
rings”
Nhóm 6: Trương Văn Hiệu – Trần Thị Hà Khuê Trang 22