báo cáo tiểu luận lập trình mạng áp dụng thuật toán mullery đảm bảo gắn bó dữ liệu trong các csdl phân tán

LOGO
LẬP TRÌNH MẠNG
Cán bộ hướng dẫn : PGS.TS Lê Văn Sơn
Học viên thực hiện : Võ Minh Tiến
Lớp : Khoa học máy tính – K24
ÁP DỤNG THUẬT TOÁN MULLERY
ĐẢM BẢO GẮN BÓ DỮ LIỆU TRONG
CÁC CSDL PHÂN TÁN
01/31/15 1 www.blc.edu.vn
LOGO
Nội dung
Quản lý nhiều bản sao các ứng dụng
1
Giải thuật quản lý nhiều bản sao
2
Đánh giá số lượng, trạng thái, thông điệp bản sao
3
Kết luận
4
01/31/15 2
www.blc.edu.vn
LOGO
Quản lý nhiều bản sao

Cập nhật thông tin trong môi trường phân tán

Vấn đề nhân bản đối tượng thông tin:
•
Thời gian truy cập trung bình vào hệ thông tin
phân tán có thể được rút ngắn nhờ vào phương
pháp nhân nhiều bản sao của một đối tượng

thông tin.
•
Cho phép rút ngắn thời gian truy cập, nếu số lần
truy cập để đọc lớn hơn số lần truy cập để ghi.
01/31/15 3
www.blc.edu.vn
LOGO
Quản lý nhiều bản sao

Đảm bảo tính gắn bó thông tin, toàn vẹn dữ liệu và
tránh bế tắc giữa các bản sao.
Trong giai đoạn 1 và 3, thao tác duy nhất là lưu
dữ liệu và trạng thái hiện có là đủ. Nếu nằm vào
trạng thái 2, thì tác tử phải cố gắng kết thúc công
việc của mình ở điểm II hoặc là phải phục hồi lại
trạng thái ban đầu ở điểm I. Hai giai đoạn gắn bó
1 và 2 có bản dữ liệu khác nhau.
01/31/15 4
www.blc.edu.vn
LOGO
Quản lý nhiều bản sao
Các bản sao có thể đặt trên
các server S
1
, S
2
, ,S
n
trên
các tập tin hay vùng nhớ

đặc biệt b
ij
, 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
bản sao cần phải cập nhật.
Mỗi server có thể quản lý
một mạng con. Ngoài ra,
các bản sao có thể được bố
trí trên các trạm thể hiện
bằng các t
k
, k=1 q, k là
trạm và q là số trạm được
mắc nối.
01/31/15 5
www.blc.edu.vn
LOGO
Quản lý nhiều bản sao
Nếu ta có n bản sao của đối tượng b nào đó, thì ràng
buộc toàn vẹn phải là:
Gọi M là cực đại của các cập nhật có thể diễn ra đồng
thời, thì M có thể tính theo công thức M = n × m.
Trên bản sao của 1 đối tượng
b
1
=b
2

=b
3
= =b
n
Trên các bản sao của toàn bộ các đối tượng
b
11
=b
21
= =b
n1
b
12
=b
22
= =b
n2

b
1m
=b
2m
= =b
nm
01/31/15 6
www.blc.edu.vn
LOGO
Giải thuật quản lý nhiều
bản sao


Kỹ thuật đánh dấu bản điều khiển
Việc lựa chọn giải thuật cập nhật được tiến hành trên cơ sở truy
cập vào cấu trúc phân tầng.
Một hệ thống bao gồm
các chương trình, danh
sách tài nguyên cần
thiết để thực hiện các
lệnh và tổ hợp các tín
hiệu cho phép nhận biết
trạng thái của toàn bộ
các bản sao đang được
sử dụng trong hệ.
01/31/15 7
www.blc.edu.vn
LOGO
Giải thuật quản lý nhiều
bản sao
Nội dung cơ bản của
kỹ thuật này:
Trạng thái các bản sao
trên toàn bộ hệ thống
được thể hiện một
cách chính xác
Mỗi khi cập nhật cho
phép chỉ gửi những
chi tiết cần thay đổi là
đủ
Làm tươi thông tin trong
bản điều khiển thực
hiện tự động

01/31/15 8
www.blc.edu.vn
LOGO
Giải thuật quản lý nhiều
bản sao
Ưu điểm căn bản của kỹ thuật đánh dấu bản điều khiển là:
1 Gắn bó
Đảm bảo tính gắn bó thông tin. Nếu kết hợp với kỹ
thuật hàng đợi các thông điệp ta có thể tránh được hiện
tượng thiếu vô hạn tài nguyên.
2 Tin cậy
Hệ thống hoạt động với kỹ thuật này chịu đựng được
trạng thái lỗi của mạng nói chung, trong đó có lỗi của
hệ thống đường truyền.
3 Nhạy Phản ứng được với các tình huống sinh lỗi.
4 Liên tục Cho phép phân phối động các tài nguyên cần cập nhật.
5 Phát hiện sự cố Phát hiện các lỗi phát sinh trong quá trình vận hành.
6 Thống kê Biết được trạng thái cập nhật ở mọi thời điểm.
01/31/15 9
www.blc.edu.vn
LOGO
Giải thuật quản lý nhiều
bản sao

Thuật toán xử lý các thao tác đọc, các thao tác
đọc – ghi
Khi cập nhật, giải thuật GT
l,

l=1 P được thực hiện bởi

tác tử nhận trong cơ chế
then cài đối với các phép
làm thay đổi thông tin trong
bản sao, ngược lại, thì thực
hiện theo kiểu tương tranh.
01/31/15 10
www.blc.edu.vn
LOGO
Giải thuật quản lý nhiều
bản sao
Các bước thể hiện công việc xử lý thông tin điều khiển
được tiến hành tuần tự như sau
01/31/15 11
www.blc.edu.vn
LOGO
Giải thuật quản lý nhiều
bản sao
Sơ đồ được nghiên cứu cho việc ghi có kiểm tra thông tin vào một
trường xác định của bản sao là cơ sở dữ liệu phân tán.
01/31/15 12
www.blc.edu.vn
LOGO
Đánh giá số lượng, trạng
thái, thông điệp bản sao

Có bao nhiêu trạng thái khác nhau cho mỗi bản sao
Thuật toán dựa trên các nguyên lý sau:
- Trước khi thực hiện cập nhật, một trạm nào đó cần phải
yêu cầu và thống nhất với các trạm khác.
- Khi đã có sự thống nhất, tiến hành cập nhật; việc cập

nhật được tiến hành trên tất cả các bản sao; đối tượng
không thể truy nhập chừng nào các bản sao còn chưa
cập nhật hết.
- Các xung đột giữa các trạm được giải quyết bằng một
trật tự có hệ số ưu tiên giữa các trạm, được cố định một
lần lúc khởi tạo.
01/31/15 13
www.blc.edu.vn
LOGO
Đánh giá số lượng, trạng
thái, thông điệp bản sao
Theo thuật toán Mullery, có 4 trạng thái cần xem xét cho
mỗi bản sao.
STT Trạng thái Giải thích
1 Nghỉ ngơi Trạm không thực hiện cập nhật nào cả
2 Hoạt động
Chấp nhận yêu cầu cập nhật và yêu cầu này được
truyền đến các trạm khác để kiểm tra
3
Chờ
(thụ động)
Đồng ý cho cập nhật và chờ đến trạng thái ưu tiên
4 Cập nhật Đang cập nhật, các yêu cầu khác đến đều lưu trữ
01/31/15 14
www.blc.edu.vn
LOGO
Đánh giá số lượng, trạng
thái, thông điệp bản sao

Sơ đồ hoạt động của thuật toán


Số lượng bản sao và thông điệp
Nếu ta có n bản sao e
1
, e
2
, e
3
, , e
n
của
đối tượng e, một trong các ràng buộc
toàn vẹn là:
e
1
= e
2
= = e
n
Để tham chiếu đến e, cần phải thực hiện
giao dịch:
v_doc(e
i
): đọc e
i
theo kiểu chia sẻ
doc(e
i
): đọc e
i

giai_phong(e
i
): giải phóng đối tượng e
i
Giả sử trước đó đã được cài then bởi
cùng giao dịch này.
Yêu cầu cập nhật
Đồng ý
Cập nhật tất cả bản sao
e
1
, e
2
, , e
n
Kiểm tra số trạm
đã cập nhật hết chưa
Chuyển sang trạm tiếp theo
Kiểm tra hệ số
ưu tiên của trạm
Kết thúc
Sai
Còn
Ok
Not
Đúng
Hết
01/31/15 15
www.blc.edu.vn
LOGO

Đánh giá số lượng, trạng
thái, thông điệp bản sao
Để thực hiện việc cập nhật vào các bản sao, ta cần phải
cài then chúng một cách hợp thức theo kiểu loại trừ
Để tránh bế tắc diễn ra, việc cài then các bản sao luôn
luôn phải được thực hiện trong cùng một trật tự.
Để cho i:=1 đến n thực hiện v_viet(e
i
)
<Thực hiện các cập nhật và chép lại chúng vào tất cả các bản>
Để cho i:=1 đến n thực hiện giai_phong(e
i
)
01/31/15 16
www.blc.edu.vn
LOGO
Đánh giá số lượng, trạng
thái, thông điệp bản sao
Để giải quyết bài toán ta cần phải tính đến các yếu tố sau:
a. Các trạm và các đối tượng có số lượng xác định trước (số
lượng cố định ở thời điểm khai thác).
b. Các tiến trình của các trạm và hệ thống viễn thông có thể
xảy ra sự cố kỹ thuật, những sự cố này có thể khắc phục được.
c. Có các chỉ dẫn cần thiết cho việc mở rộng sau này để có
thể xử lý các tình huống ngoài chế độ bình thường.
Vậy,
Gọi M: là số trạm trên một hệ phân tán
n: là số lượng các bản sao của một đối tượng
k: số đối tượng của một trạm
Số lượng bản sao của hệ thống = n.M.k

01/31/15 17
www.blc.edu.vn
LOGO
Đánh giá số lượng, trạng
thái, thông điệp bản sao
Như vậy, số lượng thông điệp để thực hiện cập nhật đối
với một đối tượng là = 2.n
Với k đối tượng ta có số thông điệp là = k.2n
Hệ thống có M trạm, vậy số thông điệp là: (M-1).k.2n
Ta có thể kiểm chứng dễ dàng, giả sử trong một hệ
phân tán có hai trạm (M = 2), nếu có một thông điệp thì
việc cập nhật và giải phóng trên một đối tượng là: 2 × 1
= 2
Như vậy, số thông điệp = 2, tương tự số trạm là M ta có
số lượng thông điệp là: (M-1) × k × 2.n
01/31/15 18
www.blc.edu.vn
LOGO
Kết luận
Mô hình hệ thống quản lý nhiều bản sao giống nhau trên
môi trường phân tán và các giải thuật được nghiên cứu
đã đáp ứng các yêu cầu của một hệ thống phức tạp với
lượng thông tin lớn cần phải xử lý và thể hiện ở các mặt
sau đây:
• Tự động hóa cập nhật các bản sao
• Phát triển giải thuật nhiều bản sao trong môi
trường phân tán hiện đại
• Làm phong phú khả năng ứng dụng các tác tử
di động.
• Triển khai kỹ thuật đánh dấu bản điều khiển

trong quản lý nhiều bản sao
• Bổ sung lý thuyết cập nhật nhiều bản sao
01/31/15 19
www.blc.edu.vn
LOGO
01/31/15 20 www.blc.edu.vn