TIỂU LUẬN MÔN HỆ PHÂN TÁN TÌM HIỂU GẮN BÓ TRÊN CƠ SỞ DẤU TRONG THUẬT TOÁN

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
------

TIỂU LUẬN MÔN HỌC
HỆ TIN HỌC PHÂN TÁN
Đề tài:

TÌM HIỂU GẮN BĨ TRÊN CƠ SỞ
DẤU TRONG THUẬT TOÁN

Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Lê Văn Sơn
Học viên thực hiện
Lớp
Niên khóa

: Nguyễn duy phương
Đoàn trọng thành
: Khoa học máy tính
: 2012- 2014

Đà Nẵng 11/2014

GVHD: PGS.TS Lê Văn Sơn

Trang 1


LỜI NÓI ĐẦU
-----Hệ tin học phân tán là lĩnh vực cịn khá mới mẽ, nhưng những ứng dụng của nó ngày càng
rộng rãi, giải quyết hiệu quả nhiều bài toán mà hệ tin học tập trung không đáp ứng được hoặc

chỉ đáp ứng được một phần.
Hiện tại, các nội dung mang tính lý thuyết nguyên lý của hệ tin học phân tán còn nhiều vấn
đề chưa được giải quyết triệt để và đang là mục tiêu khám phá của nhiều nhà nghiên cứu về cơng
nghệ thơng tin.
Với mong muốn tìm hiểu nắm vững các nội dung nguyên lý của hệ tin học phân tán để có thể
triển khai được các ứng dụng phân tán trong thực tế, bài tiểu luận môn học "Hệ tin học phân tán"
là cơ hội tốt để cho chúng tơi tìm hiểu về lĩnh vực này.
Trong phạm vi tiểu luận của mình, chúng tơi trình bày được những vấn đề sau:
Phần I: Lý thuyết
Trong chương 1chúng tơi trình bày các khái niệm cơ bản và kiến thức chung của hệ tin
học phân tán.
Chương 2 chúng tôi trình bày thuật tốn gắn bó trên cơ sở dấu
Phần II: Bài tập
Đây là bài toán dựa vào thuật toán của Mullery.
Trong một hệ thống phân tán giả định có độ ổn định tuyệt vời, ta muốn duy trì một sự gắn bó
mạnh giữa các bản sao của một đối tượng được định vị trên các trạm khác nhau.
Thuật toán dựa trên các nguyên lý sau đây :
• Trước khi thực hiện cập nhật, một trạm nào đó cần phải yêu cầu và thống nhất với
các trạm khác.
• Khi đã có được sự thống nhất, thì trạm này tiến hành công việc cập nhật; điều này
phải tiến hành trên tất cả các bản sao; đối tượng không thể truy cập chừng nào các
bản sao cịn 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 sự cho toàn bộ.
1. Hỏi có bao nhiêu trạng thái khác nhau cần xem xét cho mỗi bản sao.
2. Hãy tr ình bày sơ đồ hoạt động của thuật toán (đồ thị phát triển).
3. Hãy đánh giá bằng hàm của số lượng bản sao, số lượng các thông điệp cần thiết
để thực hiện một cập nhật.
4. Ta phải sửa đổi thuật toán như thế nào để chịu đựng được sự cố
trên một trạm (giả sử hệ viễn thông hoạt động tốt).

.Xin chân thành cảm ơn Thầy Lê Văn Sơn đã trang bị những kiến thức và thông tin về
môn học và giới thiệu những tài liệu tài liệu thiết thực để chúng tơi có thể hồn thành tiểu
luận này.
Với kiến thức có hạn nên tiểu luận này khơng tránh khỏi những sai sót. Rất mong nhận
được sự góp ý của Thầy và các anh chị trong lớp.
Nhóm thực hiện

GVHD: PGS.TS Lê Văn Sơn

Trang 2


A. LÝ THUYẾT

CHƯƠNG I: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VÀ KIẾN THỨC CHUNG
VỀ TIN HỌC HỆ PHÂN TÁN
I.1 Khái niệm:
Hệ tin học phân tán hay nói ngắn gọn là hệ phân tán là hệ thống xử lý thông tin
bao gồm nhiều bộ xử lý hoặc bộ vi xử lý nằm tại các vị trí khác nhau và được liên kết
với nhau thông qua hệ thống viễn thông dưới sự điều hành thống nhất của một hệ điều
hành.
Từ định nghĩa này, người ta có thể xem hệ phân tán như là một tập hợp bao
gồm các bộ xử lý hoặc bộ vi xử lý với bộ nhớ và đồng hồ nhịp độc lập. Điều này đồng
nghĩa với việc các bộ xử lý không sử dụng chung bộ nhớ và đồng hồ. Như vậy, mỗi
một hệ xử lý thông tin thành phần của hệ phân tán bao gồm một hay nhiều bộ xử lý và
bộ nhớ cục bộ. Hệ xử lý thông tin thành phần phải được thiết kế sao cho về cấu trúc,
số lượng và dung lượng có thể cho phép thực hiện một cách trọn vẹn các chức năng
mà nó đảm nhận.
Hệ phân tán được xây dựng nhằm mục đích phân tán hố các q trình xử lý
thơng tin và thực hiện cơng việc đó trên các trạm xa nhau. Đó là những cơ sở căn bản

cho việc xây dựng các ứng dụng lớn như thương mại điện tử, giáo dục điện tử, thư
viện điện tử số, xây dựng các cơ sở dữ liệu tìm kiếm…
Ta có thể nói hệ phân tán bao gồm 4 thực thể như hình vẽ.

* Ưu và nhược điểm của hệ phân tán
a) Ưu điểm

Chia xẻ tài nguyên: Chia xẻ tài nguyên trong hệ thống phân tán cung cấp
một cơ chế để chia xẻ tập tin ở vị trí xa, xử lý thơng tin trong một cơ sở dữ liệu
phân tán, in ấn tại một vị trí xa, sử dụng những thiết bị ở xa để thực hiện các
thao tác…

Tăng tốc độ tính tốn: Hệ thống phân tán cho phép phân chia việc tính
tốn trên nhiều vị trí khác nhau để tính tốn song song.

GVHD: PGS.TS Lê Văn Sơn

Trang 3



An tồn: Nếu một vị trí trong hệ thống phân tán bị hỏng, các vị trí khác
vẫn tiếp tục làm việc mà khơng ảnh hưởng đến tồn bộ hệ thống.

Thơng tin liên lạc với nhau: Có nhiều lúc, chương trình cần chuyển đổi
dữ liệu từ vị trí này sang vị trí khác. Khi các vị trí được nối kết với nhau trong
một hệ thống mạng, việc trao đổi dữ liệu diễn ra rất dễ.
b) Hạn chế

Giá phát triển phần mềm cao: Do các khó khăn khi cài đặt một hệ thống

phân tán, giá thành sẽ tăng lên.

Dễ mắc lỗi hơn: Vì các trạm trong hệ phân tán làm việc song song, khó
có thể đảm bảo thuật tốn được thực hiện đúng trên tất cả các trạm. Do vậy mà
số lỗi sẽ tăng lên.

Khối lượng các xử lý tăng: Hệ thống phân tán cần truyền nhiều thơng
báo, nhiều tính tốn phụ. Do vậy khối lượng xử lý tăng lên so với hệ thống tập
trung.

I.2 Vấn đề trỏ thông tin
Trong hệ phân tán, thời hạn truyền một thông điệp là hiệu số giữa thời điểm nhận và
thời điểm truyền. Ta giả sử rằng, thời hạn đó đủ lớn so sánh với hệ tập trung, là địa
lượng biến thiên và ở cặp máy này khác với ở cặp máy khác. Từ đó ta có hai hệ quả
sau đây:
1) Ở một thời điểm cho trước, một bộ xử lý đang thực hiện trên một máy chỉ có
thể biết được trạng thái gần đúng của các máy khác.
2) Trật tự nhận các thông điệp trên các máy nhận có thể khơng giống trật tự phát
của chính các thơng điệp đó.
Các máy trên mạng có thể bị sự cố và các thơng điệp có thể bị mất. Giải pháp cho vấn
đề này là máy phát đánh số thứ tự tất cả các gói thơng tin gửi đi kèm theo các số đó
cho máy nhận. Nếu máy phát khơng đánh số thì máy nhận sẽ khơng xác đinh được thứ
tự các gói tin. Ta có hệ quả ba là:
3) Hai máy giống nhau chứa thơng tin hồn tồn giống nhau lại khơng bao giờ
giống nhau về mặt trạng thái.
Từ những vấn đề nêu trên, ta rút ra các đặc tính tổng quát của hệ phân tán:
i) Thời gian truyền thông điệp là một biến với giá trị khác nhau, giá trị này có
thể rất lớn.
ii) Tần suất xuất hiện các sự cố trong khi vận hành mạng lớn.
iii) Việc truy cập tài nguyên, kích hoạt các tiến trình trong mạng khơng thể thực

hiện bởi một thiết bị duy nhất, mà chức năng này phải được phân tán trên nhiều máy
trên mạng.
I.3 Vấn đề hệ thống nhiều bản sao

GVHD: PGS.TS Lê Văn Sơn

Trang 4


* Trong hệ phân tán, quá trình tổ chức, vận hành các hệ thống cho phép đăng ký từ
xa, từng hệ thống cục bộ đều có lưu trữ một bản sao của tất cả các thơng tin liên quan
đang có ở tất cả các hệ thống cục bộ.
Ưu điểm nổi bật của kiểu tổ chức này là:
i) Dễ dàng thực hiện việc truy cập thông tin cần thiết cho các yêu cầu ngay tại hệ
thống cục bộ của mình
ii) Cho kết quả truy cập một cách nhanh chóng.
Tuy nhiên, chỉ cho kết qủa tương đối chính xác và phụ thuộc rất nhiều vào phương
pháp và thời hạn cập nhật thông tin trong các CSDL cục bộ.
* Sự tồn tại nhiều bản sao trong một hệ phân tán trên nhiều hệ thống cục bộ khác
nhau có thể dẫn đến các hệ quả sau đây:
i) Cập nhật thông tin diễn ra do đăng ký gần hay từ xa hoặc sự thay đổi thơng tin
cục bộ trên một hệ cục bộ nào đó cần phải được tiến hành cho tất cả các hệ thống cục
bộ và khơng được phép bỏ sót hệ thống nào cả. trong khoản thời gian làm tươi, thông
tin phải đảm bảo sao cho việc truy vẩn dữ liệu cho kết quả kịp thời hay đặt truy vấn
trong trạng thái treo.
ii) Cần phải tránh trường hợp các thao tác trên hai bản sao khác nhau nhưng chứa
cùng một thông tin được truy cập bởi hai hay nhiều yêu cầu dẫn đến khơng gắn bó.
Hai vấn đề vừa nêu trên xác định về các ràng buộc đối với vấn đề gắn bó dữ liệu. Để
đảm bảo sự gắn bó này điều kiện đủ là phải bắt buộc tuân thủ trình tự nào đó cho các
bản sao, các cập nhật thơng tin.

Biện pháp hàng đầu nhằm thực hiện việc loại trừ tương hỗ tổng quát trên tập hợp các
bản sao khi đăng ký và thực hiện việc đăng ký trước khi trả lại bình thường. Biện pháp
này có mặt hạn chế là khơng cho phép các chương trình đăng ký thực hiện song song.
Tất cả các bản sao đều được khoá chặt trong lúc đăng ký.
I.3.1 Thuật tốn cung cấp:
Vì sự ổn định và hiệu quả mà ta phải phân tán chức năng cung cấp trên nhiều trạm
khác nhau. Sự hoạt động gắng bó với nhau giữa các chương trình cung cấp là rất cần
thiết để bảo đảm cho hoạt động cung cấp được hồn tồn chính xác.
Một sự hoạt động gắn bó dữ liệu của các chương trình cung cấp phân tán quản lý
trên cùng một tập hợp các tài nguyên chỉ đạt được nếu tuân thủ các nguyên tắc sau:
i) Các bộ cung cấp bắt buộc phải thực hiện cùng một giải thuật
ii) Các bộ cung cấp đều nhận tất cả các thơng điệp phát đi từ các tiến trình
iii) Các thông điệp phải được xử lý cùng một trật tự như nhau trong các chương
trình cung cấp. Trật tự duy nhất trên tập hợp các thông điệp của hệ, và trật tự được
thực hiện thông qua việt hợp lực giữa các tiến trình cung cấp hay tiến trình
phát thơng điệp

GVHD: PGS.TS Lê Văn Sơn

Trang 5


I.3.2 Sắp xếp kiểu đóng dấu
Trạm phát được gắn một giá trị gọi là dấu. Giá trị này có tính chất thời điểm cho
trạm phát thông tin và dựa vào đồng hồ lơ gích cục bộ của chính trạm.
I.3.2.1. Ngun lý: Tập hợp tất cả các yêu cầu cập nhật được sắp xếp theo cùng một
kiểu trên tất cả các trạm nhờ cơ chế dấu. Theo đó mỗi một yêu cầu được phát đi cho
tập hợp các trạm, trên mỗi trạm tồn tại một tiến trình server đảm nhận nhiệm vụ tiếp
nhận các yêu cầu theo một trật tự về dấu. Điều đó cho phép có một sự gắn bó yếu giữa
các bản sao.

I.3.2.2. Triển khi hệ số ổn định: các giao dịch cần xét ở đây là các khả năng đọc, ghi
hay cập nhật. Cập nhật được xác định như một dãy các thao tác đọc rồi ghi, thao tác
kiểm tra - đọc tức thì trạng thái hiện hành của bản sao.
Mỗi một server tiếp nhận các yêu cầu ghi đến các trạm cục bộ ở thời điểm cho
trước. nó tiếp nhận các u cầu và tính tốn trên cơ sở dấu theo tiêu chí lâu nhất. Điều
đó dẫn đến chúng ta cần phải chú ý ở hai trường hợp:
Trường hợp 1:tập hợp các yêu cầu ghi khi chờ chứa cá yêu cầu từ tất cả các trạm khác.
Trong trường hợp này các yêu cầu đi qua, nếu chúng tồn tại, là mới hơn so với các yêu
cầu đã đi qua. Nói cách khác, u cầu lâu nhất chính là yêu cầu đang chờ.
Trường hợp 2: tồn tại các trạm mà khơng có bất kỳ u cầu nào được truyền đến. Ta
giải quyết bằng cách truyền cho tất cả các trạm một thông điệp yêu cầu và bắt buộc
phải xác nhận. Do vậy, sau một khoảng thời gian theo giả thiết về độ ổn định ta sẽ xác
nhận: hoặc là các yêu cầu đi qua, hoặc là trả lời các thơng điệp u cầu. Lúc này, ta nói
được các thông điệp đến từ tất cả các trạm.
I.2.2.3. Các hành vi bên ngồi chế độ bình thường:
Có hai vấn đề mở rộng hơn đối với thuật toán này là cho phép rút ra hay chèn
vào tuỳ ý một trạm nào đó. Điều đó, dẫn đến hai vấn đề sau chúng ta cần phải tôn
trọng:
Vấn đề 1: Việc đột nhiên biến mất một trạm nào đó pahỉ được các trạm khác nhận biết
một cách tự động.
Vấn đề 2: việc phát đi một thơng điệp là phép tốn khơng thể chia cắt đi được nữa. Đó
là một thơng điệp hoặc là tất cả các trạm đều phải nhận được hoặc là không một trạm
nào nhận được cả.
Vì vậy, nếu điều kiện đầu tiên được khống chế thì điều kiện thứ hai mới được đảm
bảo.
I.3.3. Thuật tốn đảm bảo sự gắn bó yếu nhờ bộ tuần tự tuần hoàn:
I.3.3.1. Nguyên lý: trước khi phát một yêu cầu một trạm nào đó cần phải kết hợp với
nó một số thứ tự được cấp từ bộ tuần tự tuần hoàn. Các yêu cầu được tiếp nhận tại mỗ
trạm theo cùng một trật tự thống nhất. Điều đó giúp ta có được một sự gắn bó yếu.
Điều chúng ta cần quan tâm ở đây là cơ chế phân phối các số dựa trên nền tảng tổ chức

các trạm theo kiểu vòng tròn ảo.
I.3.3.2. Triển khai hệ số ổn định: bộ tuần tự cung cấp cho mỗi u cầu số sắp tới cịn
chưa dùng, giả sử dó là T. Khi đến phiên của trạm nhận bộ tuần tự, nó yêu cầu một số

GVHD: PGS.TS Lê Văn Sơn

Trang 6


lượng n số đúng bằng số lượng các yêu cầu cập nhật đang chờ trên trạm này. Các số
này là:
T, T + 1, T + 2, ….T + n – 1
Nó tiếp tục chuyển bộ tuần tự cho trạm kế tiếp liền sau nó và số sắp tới chưa dùng
đến T + n.
Khi một trạm đã có sự cố, nó phát yêu cầu cập nhật cùng vơi số này. Trên mỗi
trạm, các cập nhật được thực hiện bằng cách tiếp nhận các yêu cầu cùng các số liên
tiếp nhau( theo một trật tự). Để xác định yêu cầu sắp đến cần phải xử lý , mỗi một trạm
duy trì một biến số V được phối hợp với yêu cầu xử lý cuối cùng. Các yêu cầu mang
các số lớn hơn V + 1 được lưu trữ trong khi chờ xử lý yêu cầu V + 1.
I.3.3.3. Các hành vi ngoài chế độ bình thường: Hiện tại. người ta đã chế tạo thành
công và đưa vào sử dụng một cách ổn đọnh trong mạng một số giao thức cho phép tái
sinh bộ tuần tự khi bộ này bị mất và đặt cấu hình vịng trịn ảo trở lại theo kiểu tự
động.
Các giao thức hoạt động trong điều kiện giả định là mạng viễn thông cho phép
phát hiện các sự cố của một trạm và cần phải được bổ khuyết một cách đầy đủ nhằm
duy trì trật tự tồn phần cần thiết cho việc gắn bó:
Vấn đề 1: Việc tái sinh bộ tuần tự cần phải tiến hành song song với việc tính tốn số
sắp có để dùng.
Vấn đề 2: Khi phát hiện có một trạm bị sự cố, ta cần phải xác định các số mà trạm này
đã lấy và các số còn chưa sử dụng, rồi gửi các yêu cầu có mang các số này

Vấn đề 3: Việc cho một trạm hội nhập vào lại trong vòng tròn cần phải tiến hành song
song với việc cập nhật lại các bản sao của nó.
Sử dụng các số liên tục cho phép tránh được hiện tượng một vài cập nhật bị mất
và các lần mất mà không được phát hiện. Việc triển khai bộ tuần tự tuần hoàn cũng
làm cho ta gặp phải một số khó khăn khác.
I.3.4. Thuật tốn đảm bảo sự gắn bó mạnh:
I.3.4.1. Nguyên lý: tập hợp bao gồm các trạm được tổ chức theo kiểu vòng tròn ảo. các
cập nhật được thực hiện theo hai thì:
1. Thống nhất giữa các trạm.
2. Thực hiện cập nhật.
Do vậy, thuật toán này đảm bảo sự gắn bó mạnh. Nếu có nhiều yêu cầu cập nhật
diễn ra đồng thời thì ta phải có quy tắc để quyết định yêu cầu nào được tiếp nhận và
thỏa mãn. Nhằm phục vụ cho ý tưởng đó, ta thường hay sử dụng dấu phối hợp cho mỗi
cập nhật và ta xử lý yêu cầu có thời gian lâu nhất.
I.3.4.2. Triển khai hệ số ổn định:
Trạng thái có thể cảu mỗi trạm là:

STT Trạng thái

Giải thích

1

Trạm khơng thực hiện cập nhật nào cả

Nghỉ ngơi

GVHD: PGS.TS Lê Văn Sơn

Trang 7

2

Hoạt động

Trạm đãnhận một yêu cầu cập nhật cục bộ mà yêu cầu này
đã được truyền cho trạm khác để kiểm tra.

3

Thụ động

Trạm đồng ý cho một cập nhật và chờ trật tự tương ứng.

4

Cập nhật

Trạng đang trong tình trạng chuyển của cập nhật , trong
khi đó tất cả các yêu cầu khác truyền đến đều được lưu trữ.
Chúng sẽ được xử lý khi quay về một trong các trạng thái
khác.

Lúc khởi sự, tất cả các trạm đều ở trong trạng thái nghỉ ngơi.
Trạm khởi sự việc cập nhật , đầu tiên cần phải gửi một yêu cầu cho phép cập nhật,
nó chỉ làm được việc đó trong trạng thái nghỉ ngơi. Lúc này nó được nhận dấu và được
gửi vào vòng tròn trạm khởi sự chuyển từ trạng thái nghỉ ngơi sang trạng thái hoạt
động.
Nếu chỉ có một yêu cầu duy nhất được đưa vào vịng trịn, nó đi qua tất cả các

trạm để chuyển các trạm từ nghỉ ngơi sang thụ động. khi đó, nó trở về nơi khởi sự thì
việc thống nhất coi như hồn tất. việc cập nhật nói riêng lúc này được gửi đi và mỗi
trạm sau khi thực hiện trở về trạng thái nghỉ ngơi.
Nếu có nhiều yêu cầu đưa ra đồng thời trong vịng trịn, thì tình hình đó dễ dàng
diễn ra xung đột. lúc này, ta phải chọn một yêu cầu có thời gian dấu lâu nhất. Để tiến
hành cơng việc đó, ta nêu bật vai trò của bộ chắn đường cho các trạm khởi sự. Một
trạm nào đó trong trạng thái nghỉ ngơi hay thụ động phải chuyển toàn bộ yêu cầu đã
đến nó, một trạm trong trạng thái hoạt động chỉ phải chuyển các yêu cầu có thời gian
lâu hơn các u cầu mà chính nó phát đi, các u cầu khác đều bị dừng lại và được lưu
trữ.
Các yêu cầu bị lưu trữ lại sẽ được gửi tiếp vào vịng trịn, khi trạm lưu trữ chúng
hồn thành cơng việc cập nhật riêng của mình.
I.3.4.3. Hành vi ngồi chế độ bình thường: Các giao thức đặt lại cấu hình vịng tròn
theo kiểu tự động được sử dụng nhằm rút ra hay cho vào tùy ý một số trạm nhất định.
Các sự cố kỹ thuật là rất khó khăn phát hiện các chiến lược mà ở dó các u cầu khơng
được ghi lại khắp nơi trong mạng.
I.3.5. Phân tán biểu hiện trạng thái và chức năng cung cấp
Phân tán biểu hiện trạng thái và chức năng cung cấp, có các giải pháp có thể:
i) Duy trì tại mỗi trạm một bản sao trạng thái tài nguyên tổng quát
ii) Phân tán biểu hiện trang thái trên các trạm, mỗi một trạm chỉ có trạng thái
các tài ngun cục bộ của mình. Các quyết định được đưa ra trên các trạm khác nhau
cần phải được phối hợp theo kiểu sao cho dữ liệu của việc cung cấp phải được gắn bó
với nhau
iii) Nhóm sắp xếp nhằm bảo đảm cho tất cả các yêu cầu tài nguyên xuất phát từ
các tiến trình đến được các bộ cung cấp khác nhau theo một trật tự duy nhất được cố
định từ trước.
Nội dung của các bản sao trên các trạm của hệ có thể phản ảnh như sau:

GVHD: PGS.TS Lê Văn Sơn

Trang 8


- Tập hợp tất cả các tài nguyên còn chưa được cung cấp
- Tập hợp các tài nguyên đã cung cấp
- Đối tượng đang chiếm giữ tài nguyên
- Kiểu sử dụng
- Tập hợp các yêu cầu không được thỏa mãn
- Tập hợp các thông điệp dành cho trường hợp đã được sử dụng
- Tập hợp các thông điệp dành cho trường hợp thất bại
Ngày nay, trong các ứng dụng lớn như thương mại điện tử, giáo dục điện tử,…, bản
sao dữ liệu được sử dụng để tăng tính sẵn sàng của dữ liệu. Tuy nhiên, lợi ích sẵn sàng
của dữ liệu này chỉ có được khi phải trả giá bằng những thuật tốn phức tạp để ẩn đi
tính phức tạp trong việc bảo trì nhiều bản sao của đối tượng. Sự khó khăn nằm ở việc
phải đảm bảo gắn bó cho các bản sao của đối tượng để tránh bế tắc khi vận hành hệ
thống.
Các thuật toán giải quyết những vấn đề này được gọi là các thuật toán điều khiển bản
sao.
Việc quản lý nhiều bản sao của cùng một đối tượng thông tin đang được các nhà
chuyên môn tin học quan tâm nghiên cứu ngay trong giai đoạn phân tích, thiết kế và
xây dựng hệ điều hành. Ngồi ra, đây cịn là một trong những vấn đề có tính chất cơ sở
cho các ứng dụng phức tạp.
Quản lý nhiều bản sao là giải pháp kỹ thuật bao gồm tập hợp các thông tin được nhân
bản từ một đối tượng thơng tin và các chương trình quản lý chúng trong môi trường
phân tán.
Vấn đề truy cập và xử lý thông tin phân tán nói chung, quản lý nhiều bản sao nói
riêng được nghiên cứu trong hàng loạt các cơng trình của Herman, Ellis, Wilms và Le
Lann.
Thuật toán đảm bảo sự gắn bó yếu nhờ dấu, được trình bày trong các cơng trình
nghiên cứu của Herman.

Nội dung quản lý nhiều bản sao là các giải pháp cho phép tự động hóa các cơng
việc:
Kiểm tra tính hợp lệ của việc truy cập thơng tin
Khơi phục thơng tin
Cập nhật thơng tin
An tồn dữ liệu cho các bản sao
Sử dụng các bộ nhớ, đĩa
Chuyển các bản loại bỏ vào vùng có thể khơi phục
Trong các nội dung nêu trên, vấn đề quan trọng nhất là cập nhật tự động thông tin
vào các bản sao.

GVHD: PGS.TS Lê Văn Sơn

Trang 9


CHƯƠNG II: THUẬT TỐN ĐẢM BẢO SỰ GẮN BĨ ́U NHỜ DẤU
II.2.1. NGUYÊN LÝ
Tập hợp các yêu cầu cập nhật được sắp xếp theo cùng một kiểu trên tất cả các
trạm nhờ cơ chế dấu. Theo đó mỗi một yêu cầu được phát đi cho tập hợp các trạm.
Trên mỗi trạm, tồn tại một tiến trình Server đảm nhận nhiệm vụ tiếp nhận các yêu cầu
theo trật tự của dấu. Điều đó cho phép có được một sự gắn bó yếu giữa các bản sao.
II.2.2. KHAI TRIỂN HỆ ỔN ĐỊNH
Các giao dịch cần xét là các khả năng đọc, ghi hay cập nhật. Cập nhật được xác
định như là một dãy các thao tác đọc và ghi, thao tác kiểm tra đọc tức thì trạng thái
hiện hành của một bản sao.
Mỗi một server tiếp nhận các yêu cầu ghi đến từ trạm cục bộ ở thời điểm cho
trước. Nó tiếp nhận các u cầu và tính tốn trên cơ sở dấu theo tiêu chí lâu nhất.
Khi trạm i truyền các thông điệp cho trạm j, Trật tự nhận các thông điệp tại j là
hoàn toàn giống với trật tự của các thông điệp phát đi. Giả thiết này được kiểm tra

trong các mạng thông thường. Việc xác định các yêu cầu cần xử lý trên một trạm là
hồn tồn có thể .
Có 2 trường hợp cần xem xét:
STT
1

Trường hợp
Tập hợp các yêu cầu ghi khi chờ chứa các yêu cầu từ tất cả các trạm
khác. Trong trường hợp này các yêu cầu đi qua, nếu chúng tồn tại, là
mới hơn so với các yêu cầu đã đi qua. Nói cách khác, yêu cầu lâu
nhất chính là yêu cầu đang chờ.

2

Tồn tại các trạm mà khơng có bất kỳ u cầu nào được truyền đến.
Ta được đưa các trường hợp trước đây bằng cách truyền cho tất cả
các trạm một thông điệp yêu cầu và bắt buột phải xác nhận. Do vây,
sau một khoảng thời gian, theo giả thiết về độ ổn định, ta sẽ nhận
hoặc là các yêu cầu đi qua, hoặc là các trả lời cho thông điệp yêu
cầu. Lúc này, ta có được các thơng điệp đến từ tất cả các trạm.

II.2.3. CÁC HÀNH VI NGOÀI CHẾ ĐỘ BÌNH THƯỜNG
Hai vấn đề mở rộng hơn đối với thuật toán này cho phép rút ra hay chen vào tùy ý
một trạm nào đó. Ngược lại, thuật tốn chỉ sống trong trường hợp có sự cố, nếu các
điều kiện sau đây được tôn trọng:
STT
Điều kiện
1
Việc đột nhiên biến mất đi một trạm nào đó phải được các trạm
khác nhận biết tự động.

2

Việc phát một thơng điệp là một phép tốn khơng chia cắt được
nữa. Đó là một thơng điệp hoặc là tất cả đều phải nhận được hoặc
là không trạm nào nhận được cả.

GVHD: PGS.TS Lê Văn Sơn

Trang 10


Vì vậy, việc tuân thủ hai điều kiện trên đặt ra cho chúng ta tình hình là nếu điều
kiện đầu tiên có thể được khống chế, thì điều kiện thứ hai rất khó đảm bảo.
PHẦN B : BÀI TẬP
Đề bài: Đây là một bài toán dựa vào thuật toán Mullery
Trong hệ thống phân tán giả định có độ ổn định tuyệt vời, ta muốn duy trì một sự gắn
bó mạnh giữa các bản sao của một đối tượng được định vị trên các trạm khác nhau.
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 tương 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.
Câu hỏi:
1. Hỏi có bao nhiêu trạng thái khác nhau cần xem xét cho mỗi bản sao.
2. Hãy tr ình bày sơ đồ hoạt động của thuật toán (đồ thị phát triển).
3. Hãy đánh giá bằng hàm của số lượng bản sao, số lượng các thông điệp cần thiết để
thực hiện một cập nhật.

4. Ta phải sửa đổi thuật toán như thế nào để chịu đựng được sự cố trên một trạm (giả
sử hệ viễn thông hoạt động tốt).
Trả lời:
1. Có 4 trạng thái cần xem xét cho mỗi bản sao
STT

Trạng thái

Giải thích

1

Nghỉ

trạm khơng thực hiện cập nhật nào cả

2

Hoạt động

chấp nhận yêu cầu cập nhật và yêu cấu này được truyền
đến các trạm khác để kiểm tra

3

Chờ

Đồng ý cho cập nhật và chờ đến trạng thái ưu tiên

4

Cập nhật
Đang cập nhật, các yêu cầu khác đến đều được lưu trữ
2. Sơ đồ hoạt động của tuật toán

GVHD: PGS.TS Lê Văn Sơn

Trang 11


Yêu cầu cập nhật

Đồng ý ?

Cập nhật tất cả các bản sao
e1, e2, ..., en

hết

Kiểm tra số trạm
đã cập nhật hết ?

còn

Chuyển sang trạm tiếp theo

Kiểm tra
hệ số ưu tiên?

sai

đúng

kết thúc

3. Đánh giá số lượng các bản sao, số lượng các thông điệp:

GVHD: PGS.TS Lê Văn Sơn

Trang 12


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.
Với mỗi đối tượng, để cập nhật các bản sao ta thực hiện các bước sau:
Cho i =1 đến n thực hiện v_viết (ei)
< Thực hiện các cập nhật
và chép lại chúng vào tất cả các bản>
Cho i = 1 đến n thực hiện giai_phong(ei).
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 thơng điệp là = k. 2n
Hệ thống có M trạm, vậy số thơng điệp là : (M-1). k. 2n.
4. Giả sử hệ thống viễn thông hoạt động tốt, thuật toán phải được sửa đổi như thế
nào để chịu đựng được sự cố trên một trạm
Khi gửi thơng điệp để cập nhật thì đồng thời kiểm tra phản hồi từ trạm và xác định
trạm có bị sự cố hây không.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

GVHD: PGS.TS Lê Văn Sơn

Trang 13


1. Hệ phân tán – TS. Lê Văn Sơn, Nhà xuất bản Đại học quốc gia TP. Hồ Chí
Minh.
2. Nguyên lý các hệ cơ sở dữ liệu – Sách dịch Jeffery Ullman – Nhà xuất bản
thống kê.
3. Distributed Systems (Concepts and Design) – George Coulouris, Jean
Dollimore & Tim Kindberg.
4. />5. Tổng kết các công cụ xây dựng HPT:
/>6. Distributed systems engineering: />7. Introduction for distributed systems: />8. Thuật toán wait-die system: />9. Những example về distributed systems: />doid=320251.320260

GVHD: PGS.TS Lê Văn Sơn

Trang 14