Tiểu luận môn hệ phân tán Điều khiển tải

1
Điều khiển tải
H TIN H C PHÂN TÁNỆ Ọ
ĐỀ TÀI:
Người trình bày: Trần Thị Mỹ Dung
Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS. Lê Văn Sơn
2
Mục tiêu đề tài
•
Nghiên cứu các khái niệm cơ bản về tải
và điều khiển tải;
•
Nghiên cứu một số kỹ thuật điều khiển
tải;
•
Nghiên cứu các ứng dụng của điều khiển
tải.
3
Nội dung trình bày
I. Lý thuyết:
1) Khái niệm về tải
2) Điều khiển tải
3) Triển khai quá trình điển khiển
4) Kết luận
II. Bài tập:
4
1) Khái niệm về tải
•
Tải là thuật ngữ chỉ tập hợp các yêu cầu
phục tùng các qui tắc của một bộ cung cấp.
•

Các tham số đặc trưng của tải:
–
Số lượng các yêu cầu được cung cấp tài
nguyên;
–
Bản chất của các yêu cầu;
–
Phân tán theo thời gian và các yêu cầu tạo
ra nó.
5
2) Điều khiển tải
•
Điều khiển tải là duy trì một cách nhịp
nhàng các yêu cầu về tài nguyên của một
hệ trong một giới hạn chấp nhận được trên
cơ sở số lượng tài nguyên hiện hành và
các thông số hiệu năng cần phải tuân thủ.
•
Vai trò của điều khiển tải thể hiện ở hai
phương diện:
–
Điều khiển tải tổng quát.
–
Điều khiển phân tán tải.
6
a) Điều khiển tải tổng quát
Điều khiển tải tổng quát chịu trách nhiệm
giữ nhịp cho các hoạt động cung cấp tài
nguyên.
Tr1

Tr2
Tr3
Bộ
Phân phối tải
S1
S2
S3
T
Sơ đồ tổ chức điều khiển tải tổng quát
7
a) Điều khiển tải tổng quát (tt)
Trình tự làm việc:
•
Yêu cầu tài nguyên được hình thành bởi
một đề nghị phục vụ nào đó cho một
server xác định trong số các server có khả
năng phục vụ.
•
Bộ phân phối tải có chức năng cung cấp
thông tin kịp thời và tương đối chính xác
về khả năng của các server chấp nhận
hay không chấp nhận các yêu cầu.
8
b) Điều khiển phân tán tải
•
Phân tán tải cho các đối tượng có khả
năng cung cấp như là người điều khiển
hợp lý việc phân bố tài nguyên.
•
Việc phân phối tải được thực hiện sao cho

các server có khả năng phục vụ phải có
tải tương đương nhau.
•
Bộ phân phối tải được hình thành chỉ để
sử dụng cho những tài nguyên phần cứng
như: Các bộ xử lý, các thiết bị ngoại vi,
đường truyền.
9
Về phân tán tải người ta chia thành 2 chiến
lược:
–
Chiến lược tĩnh: Việc phân tán các yêu
cầu giữa các server được xác định
theo kiểu cố định.
–
Chiến lược thích nghi: Việc phân tán
này được xác định như là chức năng
tải của hệ.
b) Điều khiển phân tán tải (tt)
10
3) Triển khai quá trình điều khiển
•
Trong các hệ thống phân tán, việc điều
khiển tải được tiến hành ở tầng giao vận,
nơi bao gồm nhiều tài nguyên phần cứng
như các đường truyền thông tin hay các
bộ nhớ đệm trong các nút mạng.
•
Trong các ứng dụng khác, các trạm thông
thường được chuyên môn hoá và do vậy,

ta có rất ít cơ hội để thực hiện công việc
này.
11
a) Ví dụ về điều khiển tải tổng quát
Xét ví dụ điều khiển xe khách đón khách tại
bến xe. Ta phân tích các thành phần như sau:
Xe
đợi
trong
bến
Cổng ra
đón khách
Vị trí
đón
khách
Khách
•
Các xe trong bến chờ đến phiên mình theo một số
lượng nhất định, lần lượt qua cổng – đón khách.
•
Tương tự như vậy với một bến khác.
X1
X2
X3
S1
S2
S3
12
a) Ví dụ về điều khiển tải tổng quát (tt)
Vậy phương pháp điều khiển này thể

hiện việc duy trì số lượng toàn bộ các xe
luân chuyển phải nhở hơn hay bằng một
giá trị tối ưu T nào đó. Số lượng này phát
huy tác dụng trong toàn mạng điều khiển
xe khách; được gọi là cái cho di qua của
chính mạng đó.
13
Xét mạng ARPANET theo mô hình sau:
b) Ví dụ điều khiển tải phân tán theo chiến
lược thích nghi
A
B
C
X
X
Nút
Đường đi
trực tiếp
Đường đi
gián tiếp
14
b) Ví dụ điều khiển tải phân tán theo chiến
lược thích nghi (tt)
•
Tại mỗi nút lưu bảng thời gian TD(i,j) là thời gian tối
ưu để đi từ i đến j
•
Mạng này dựa vào bảng này để chọn đường đi tối ưu
Giả sử nút X có 3 đường ra và 5 trạm nhận.
L1 L2 L3

D1 0.2 0.1 0.4 L2 0.1
D2 0.1 0.3 0.5 L1 0.1
D3 0.6 0.4 0.2 L3 0.2
D4 0.3 0.5 0.1 L3 0.1
D5 0.6 0.4 0.2 L3 0.2
15
Xét cơ chế tiền tố của hệ DCS
Server chính
Server chính
Server nhóm
Server nhóm
Server nhóm
Server nhóm
Server nhóm
Server nhóm
Server nhóm
Server nhóm
Server nhóm
Server nhóm
PC
Request
Prefix
16
Xét cơ chế tiền tố của hệ DCS (tt)
•
Cơ chế này được sử dụng để cung cấp các tài nguyên như các
bộ xử lý chức năng hay các tập tin. Tài nguyên của hệ DCS
được quản lý bởi một Server. Các tài nguyên cùng loại được
nhóm lại và quản lý bởi một nhóm các Server. Nhóm này được
định danh bởi một tên tổng quát. Một yêu cầu về tài nguyên

được thể hiện bằng cách gửi thông điệp, nhờ đó mà tất cả các
Server liên quan đều có thể nhận biết, thông thường thông qua
tên tổng quát.
•
Việc cấp phát tài nguyên hoạt động theo hệ tiền tố. Khi hệ nhận
được yêu cầu về sử dụng tài nguyên, một Server sẽ trả lời
bằng cách cho “phần trị “ cho việc phục vụ của nó phụ
thuộc vào phần tải thiết bị được quản lý. Như thế, tiến trình
có yêu cầu nhận được nhiều khả năng từ các Server khác
nhau, nó chọn một trong số đó và báo cho Server được chọn.
Server này sẽ kiểm tra tính hợp thức của “phần trị” vì lý do
trong thời gian đó đã giải quyết cho các trường hợp khác. Nếu
phần trị không thay đổi, sự việc trở thành hợp thức có nghĩa là
tài nguyên được dự trữ. Trường hợp ngược lại ta phải bắt đầu
lại từ đầu.
17
Xét cơ chế cung cấp bộ xử lý trong MCS
T
Bộ xử lý
Bộ xử lý
Bộ xử lý
Bộ xử lý
Bộ xử lý
Phân tử
Phân tử
Phân tử
Phân tử
Tr
Tr
Tr

Tr
Tr
18
Xét cơ chế cung cấp bộ xử lý trong MCS (tt)
•
Trong hệ MCS, các bộ xử lý được chia thành các nhóm gọi là phân
tử và có thể truy cập vào bộ nhớ chung. Việc thực hiện một tiến
trình được tiến hành trên một trong các bộ xử lý thuộc vào một
phân tử cho trước. Một phân tử có thể thực hiện nhiều tiến trình
cùng một lúc.
•
Cơ chế này phục vụ cho việc cung cấp một phân tử để thực hiện
một tiến trình trong điều kiện tuân thủ tính cân bằng tải giữa các
phân tử với nhau. Cách đo tải được xác định bởi số lượng các bộ
xử lý có trong một phân tử. Khi tạo ra một tiến trình thì có một yêu
cầu được đăng ký vào trong bộ nhớ chung. Tất cả các phân tử
đều được biết đến khi có một yêu cầu diễn ra. Trong một phân tử,
một bộ xử lý tự do chờ một thời gian thích hợp với số lượng các bộ
xử lý bị bận trong phân tử này trước khi có ý định rút yêu cầu. Việc
rút các yêu cầu được tiến hành theo kiểu loại trừ tương hỗ.
•
Bộ xử lý nhận yêu cầu là bộ xử lý có thời gian chờ ít nhất. Do vậy,
nó thuộc về phần tử mà tải của phần tử này là ít nhất. Các bộ xử lý
khác thấy rằng yêu cầu đã bị xóa và chỉ cố gắng đáp ứng các yêu
cầu mới mà thôi. Thời gian chờ của một bộ xử lý được chọn rất bé
để không làm tăng thời gian thực hiện của tiến trình.
19
4) Kết luận
Hiện nay chưa có giải pháp tối ưu về điều
khiển tải trên mạng

–
Mạng Internet hiện nay dùng giải pháp thích
nghi mạng ARPANET
–
Nếu các tải phân nhóm, đồng đều người ta
dùng giải pháp của hệ MCS
–
Đối với quản lý file hay quản lý các bộ xử lý
người ta thường dùng DCS
20
II. Bài tập
-
Giả sử rằng ta có bảng CSDL phối hợp
với một hoạt động được gọi từ bên ngoài
nhằm phục vụ cho việc cập nhật hay tra
cứu thông tin cần thiết.
- Hãy viết chương trình trên ngôn ngữ giả
định cho phép cập nhật CSDL được tiến
hành có kiểm tra.
21
Phân tích
•
Qui bài toán về trường hợp cụ thể của một kho hàng
phân tán mà bảng cơ sở dữ liệu của chúng ta chính là
bảng kho tại một trạm.
•
Bảng cơ sở dữ liệu này phối hợp với một bộ đáp ứng
truy vấn và bộ truy vấn từ bên ngoài. Bộ truy vấn từ bên
ngoài này có thể sử dụng nhiều trạm khác nhau trên
mạng

Tên trường Mô tả
MaMH Mã mặt hàng
Soluong Số lượng mặt hàng
22
Mô hình mô phỏng bài toán
CSDL
PC
Bộ truy vấn
CSDL
Bộ đáp ứng
truy vấn
PC
23
Thuật toán
Bộ truy vấn
Phatyeucau(matram,yeucau)
Nhanlai(Ket qua)
Bộ đáp ứng truy vấn
Lặp lại
Nhanyeucau(s,nh)
Nếu (hợp thức) thì
Bắt đầu
Tracuucsdl
Phatketqua(s,kq)
Ketthuc
Neu khong
Guithongbao(s,thongbao)
Cho den khi dung
24
Thủ tục tra cứu

Nhận yêu cầu
Kiểm tra mã trạm
Thực hiện tra cứu
thông tin
Trả kết quả
Kết thúc
Bắt đầu
T
F
25
Thủ tục tra cứu thông tin
Tên thủ tục Tracuu(QueryMessage)
{
// Kiểm tra thông tin
// Cắt lấy đoạn thông tin đầu để xác định trạm cần truy vấn
Prefix=Cat_chuoi(QueryMessage)
If (Prefix=Mã trạm)
{
Gia_tri_ton_kho=Thuc_hien_cau_lenh(Select)
}
Else //Khong phai tram nay
{
Tracuu=null
Exit
}
//Trả giá trị về cho bộ truy vấn
Tracuu=Gia_tri_ton_kho
}