Nghiên cứu xây dựng phương án quản lý nhiều bản sao thông tin (+ program)

Lời cảm ơn ...
Để có đợc ngày hôm nay, tôi xin
bày tỏ lòng biết ơn gia đình, các thầy
cô trong Khoa Công nghệ thông tin
và bạn bè đã có những đóng góp thầm
lặng, giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi
trong suốt thời gian qua.
Một lời cảm ơn chân thành xin
gửi đến Thầy giáo - Tiến sĩ Lê Văn
Sơn đã tận tình hớng dẫn, cung cấp
tài liệu và gợi mỡ những ý tởng mới
giúp tôi thành đợc đồ án tốt nghiệp.
Nghiên cứu xây dựng phơng án quản lý nhiều bản sao thông tin 2
tóm tắt nội dung đồ án tốt nghiệp
ó n t p trung vĂo viẻc tệm hièu cỗ sờ lỷ thuyặt c a hẻ phàn t n (Distributed System) tữ
ẵĩ nghi n cửu xày dỳng phừỗng n quăn lỷ nhiậu băn sao thỏng tin.
Tọ chửc nhiậu băn sao thỏng tin nh m ẵ p ửng khă n ng ọn ẵ nh vĂ hiẻu quă ẵè cung
cảp tr n nhi u tr m lĂm viẻc. iậu nĂy lĂm t ng tõc ẵổ tẽnh to n ẵóng thội ẵăm băo ẵổ tin
c y trong viẻc nhàn băn c c mũc dự liẻu.
Tr n cỗ sờ cỏng nghẻ chuán cho l p trệnh phàn t n CORBA vĂ ngỏn ngự l p trệnh Java,
chừỗng trệnh Quăn lỷ tĂi khoăn ngàn hĂng ẵừỡc xày dỳng tuàn theo ỷ ẵó thu t to n c a viẻc
ẵ ng kỷ quăn lỷ c c băn sao thỏng tin. Chừỗng trệnh cho phắp thỳc thi c c thao t c chuán
c a hẻ thõng c a mổt ửng dũng lĂ : tiặp nh n vĂ ghi y u cãu chì dạn; d ch y u cãu ẵè cĩ thè
tệm thỏng tin cãn thiặt, thỳc hiẻn mổt sõ cỏng viẻc ri ng c a hẻ thõng cũc bổ nhừ : kièm tra
quyận truy c p thỏng tin, tẽnh to n, ... vĂ gứi kặt quă cho hẻ thõng ẵơ ph t y u cãu.
Chừỗng trệnh xày dỳng theo mỏ hệnh Client/Server ẵ p ửng ẵừỡc y u cãu quan tr ng
hĂng ẵãu lĂ băo vẻ tẽnh toĂn vn dự liẻu. Chừỗng trệnh ẵơ ẵừỡc cĂi ẵ t vĂ thứ nghiẻm tr n
hẻ thõng mng Windows NT c a Khoa Cỏng nghẻ thỏng tin - Trừộng i h c Kỵ thu t - Ă
N ng.
ậ tĂi ẵơ xày dỳng thĂnh cỏng phừỗng n quăn lỷ nhiậu băn sao thỏng tin thỏng qua viẻc
ẵ ng kỷ phũc vũ. p ửng c c y u cãu thỏng tin tữ xa vĂ c p nh t ẵỏng thội ẵăm băo sỳ g n

bĩ vĂ toĂn vn thỏng tin.
Hẻ phàn t n lĂ mổt trong nhựng lỉnh vỳc ti n tiặn c a ngĂnh Cỏng nghẻ thỏng tin ẵang
tr n ẵĂ ph t trièn vĂ ẵ t ẵừỡc mổt sõ kặt quă ẵ ng kè. iậu nĂy ẵơ mờ ra nhựng hừống
nghi n cửu nhiậu hửa hn nh m giăi quyặt c c bĂi to n lốn vĂ phửc t p mổt c ch nhanh
chĩng vĂ chẽnh x c c c y u cãu thỏng tin tữ xa vối lừu lừỡng lốn mĂ c c hẻ thõng truyận
thõng khỏng ẵ p ửng ẵừỡc. Trong ph m vi ẵó n tõt nghiẻp chì tệm hièu vĂ nghi n cửu
nhựng vản ẵậ cỗ băn vĂ cỗ sờ c a hẻ phàn t n song vạn ẵừa ra ẵừỡc mổt sõ vản ẵậ cãn phăi
giăi quyặt.

Phạm bá hùng - lớp 95t Khoa công nghệ thông tin - Điện tử viễn thông
Nghiên cứu xây dựng phơng án quản lý nhiều bản sao thông tin 3
Mục lục
Lời cảm ơn ...
Lời cam đoan ...
tóm tắt nội dung đồ án tốt nghiệp ....................................................................1
Mục lục..................................................................................................................................2
Mở đầu ..............................................................................5
Những vấn đề cơ sở của việc quản lý nhiều bản sao...............................7
.I Các khái niệm và thuật ngữ....................................................................................7
.I.1. Sự giao dịch (Transaction)........................................................................................7
.I.2. Gắn bó dữ liệu ..........................................................................................................8
.I.2.1. Khái niệm.............................................................................................................8
.I.2.2. Cơ chế then cài.....................................................................................................9
.I.3. Tiến trình ................................................................................................................10
.I.4. Hợp lực và đồng bộ hoá các tiến trình ..................................................................10
.I.5. Cung cấp tài nguyên ..............................................................................................10
.II Vai trò và tầm quan trọng của việc quản lý nhiều bản sao.............................11
.II.1. Sự đáp ứng của cơ sở dữ liệu phân tán và nhiều bản sao....................................11
.II.2. Những vấn đề đặt ra cho việc quản lý nhiều bản sao..........................................12
.III Ví dụ về thông tin có nhiều bản sao.................................................................13

.III.1. Đặc tả ví dụ ..........................................................................................................13
.III.2. Tổ chức nhiều bản sao ........................................................................................14
Các phơng tiện quản lý nhiều bản sao ..........................................................16
.I Thuật toán quản lý nhiều bản sao .......................................................................16
.I.1. Khái quát..................................................................................................................16
.I.2. Thuật toán đảm bảo sự gắn bó yếu nhờ dấu .........................................................17
.I.2.1. Nguyên lý...........................................................................................................17
.I.2.2. Triển khai hệ ổn định..........................................................................................17
.I.2.3. Các hành vi bên ngoài của chế độ bình thờng....................................................17
.I.3. Thuật toán đảm bảo sự gắn bó yếu nhờ bộ tuần tự...............................................18
.I.3.1. Nguyên lý...........................................................................................................18
.I.3.2. Triển khai hệ ổn định..........................................................................................18
.I.3.3. Hành vi bên ngoài của chế độ bình thờng..........................................................18
.I.4. Thuật toán đảm bảo sự gắn bó mạnh.....................................................................19
.I.4.1. Nguyên lý...........................................................................................................19
.I.4.2. Triển khai hệ ổn định..........................................................................................19
.I.4.3. Hành vi ngoài chế độ bình thờng........................................................................20
.II Ngôn ngữ lập trình Java hỗ trợ việc lập trình phân tán..................................20
.II.1. Giới thiệu về Java..................................................................................................20
.II.2. Java với môi trờng phân tán..................................................................................21
.II.2.1. Java IDL............................................................................................................21
.II.2.2. Stub và Skeleton................................................................................................22
.III Công nghệ CORBA (Common Object Request Broker Architecture).......23
Khoa công nghệ thông Tin - Điện tử viễn thông Phạm bá hùng - lớp 95t
Nghiên cứu xây dựng phơng án quản lý nhiều bản sao thông tin 4
.III.1. Các thành phần của CORBA..............................................................................23
.III.1.1. CORBA hỗ trợ kiến trúc Client/Server..............................................................24
.III.1.2. Object Request Broker.....................................................................................24
.III.2. Hệ phân tán và CORBA.......................................................................................25
.III.2.1. CORBA với hệ thống mạng..............................................................................25

.III.2.2. Quản lý giao dịch trong CORBA......................................................................26
Thuật toán và chơng trình quản lý các bản sao tài khoản ngân
hàng.......................................................................................................................................28
.I Tổ chức dữ liệu.......................................................................................................28
.I.1. Đối tợng ngân hàng................................................................................................28
.I.2. Đối tợng Tài khoản.................................................................................................29
.I.3. Đối tợng Khách hàng..............................................................................................29
.II Mô hình Client/Server và thuật toán quản lý nhiều bản sao..........................30
.II.1. Xây dựng hệ thống Client/Server..........................................................................30
.II.2. Mô tả thuật toán quản lý nhiều bản sao...............................................................32
.III Thiết kế chơng trình ........................................................................................34
.III.1. Định nghĩa các lớp giao diện...............................................................................34
.III.2. Chơng trình Server................................................................................................36
.III.3. Chơng trình Client...............................................................................................37
.IV Cài đặt và thử nghiệm chơng trình..................................................................39
Kết luận.............................................................................44
Các thuật ngữ viết tắt trong đồ án tốt nghiệp.....................................46
Phạm bá hùng - lớp 95t Khoa công nghệ thông tin - Điện tử viễn thông
Nghiên cứu xây dựng phơng án quản lý nhiều bản sao thông tin 5
Mở đầu
Trớc ngỡng cửa của thế kỷ XXI mọi sự nổ lực của khoa học kỹ thuật nhằm giúp con ngời
làm chủ cuộc sống và khám phá nhiều điều bí ẩn về thế giới xung quanh. Với sự phát triển nh
vũ bão của ngành Công nghệ thông tin đã thực sự đi vào cuộc sống con ngời mang lại những
thay đổi có tính chất cấu trúc của toàn xã hội.
Trong những năm gần đây, trên thế giới và nớc ta lĩnh vực mạng máy tính và hệ thống
thông tin phân tán là những lĩnh vực tiên tiến của ngành Công nghệ thông tin đã có những tiến
triển to lớn không chỉ về vấn đề kỹ thuật - công nghệ mà cả trong lĩnh vực ứng dụng vào các
ngành khác nhau nhằm thúc đẩy năng suất và hiệu quả của chính ngành đó. Do sự phát triển
nhanh chóng của công nghệ truyền thông và sự bành trớng mạnh mẽ của mạng Internet, cùng
với xu thế toàn cầu hoá trong mọi lĩnh vực, đặc biệt là thơng mại. Hệ thống thông tin phân tán

không còn là thuật ngữ thuần tuý khoa học mà đang trở thành một đối tợng nghiên cứu và ứng
dụng của nhiều ngời có nghề nghiệp và phạm vi hoạt động khác nhau.
Trong hoàn cảnh đó đợc sự dẫn dắt và chỉ dạy của Thầy giáo-Tiến sĩ Lê Văn Sơn em chọn
đề tài tốt nghiệp cho chuyên ngành tin học của mình, đề tài "Nghiên cứu xây dựng phơng án
quản lý nhiều bản sao thông tin".
Mục tiêu đề tài hớng đến là nghiên cứu cơ sở lý thuyết từ đó xây dựng phơng án quản lý
các đối tợng phân tán đồng thời xử lý các đối tợng phân tán. Với sự hỗ trợ của công nghệ
chuẩn cho lập trình đối tợng phân tán CORBA (Common Object Request Broker Architecture)
và ngôn ngữ lập trình Java nhằm mục đích xây dựng ứng dụng Quản lý tài khoản ngân hàng
điện tử trên hệ thống thông tin phân tán. Chơng trình giúp cho ngời sử dụng có thể truy nhập
và xử lý thông tin về tài khoản của mình từ xa vẫn đảm bảo đợc thông tin chính xác, kịp thời
hiệu quả để hệ thống vẫn đợc hoạt động liên tục.
Hệ thống thông tin phân tán hay nói ngắn gọn là hệ phân tán (Distributed System) - một
lĩnh vực tri thức của ngành Công nghệ thông tin vốn phát triển rất nhanh trong phạm vi đồ án
tốt nghiệp không thể tìm hiểu đợc hết các khía cạnh mà chỉ dừng lại ở phạm vi các vấn đề cơ
bản và cơ sở nhng vẫn nêu lên đợc những vấn đề cần phải giải quyết. Đồ án tốt nghiệp gồm 3
chơng và phụ lục, nội dung của các chơng nh sau:
Chơng 1 : Những vấn đề cơ sở của việc quản lý nhiều bản sao.
Chơng này mô tả các khái niệm tổng quan vể hệ phân tán, vai trò và tầm quan trọng của
việc quản lý nhiều bản sao. Chỉ ra các vấn đề trong lĩnh vực phân tán : đồng bộ hoá, cung cấp
thông tin, truy cập thông tin, ...
Chơng 2 : Các phơng tiện để quản lý nhiều bản sao.
Trong chơng này giới thiệu khái quát các thuật toán quản lý các bản sao thông tin và tóm
tắt những điểm chủ yếu của các phơng tiện ứng dụng cho việc lập trình phân tán nh : Công
nghệ CORBA, Ngôn ngữ lập trình Java, ...
Khoa công nghệ thông Tin - Điện tử viễn thông Phạm bá hùng - lớp 95t
Nghiên cứu xây dựng phơng án quản lý nhiều bản sao thông tin 6
Chơng 3 : Thuật toán và chơng trình quản lý nhiều bản sao tài khoản ngân hàng.
Đặt tả thuật toán và đa ra mô hình cho việc lập trình để quản lý các đối tợng phân tán. Xây
dựng hệ thống gửi yêu cầu gọi là khách (Client), còn hệ thống tiếp nhận và giải quyết yêu cầu

gọi là chủ (Server). Hệ thống hoạt động tuân thủ các ý tởng của mô hình Client/Server.
Qua đồ án tốt nghiệp này giúp chúng ta hiểu đợc một số vấn đề cơ bản của hệ phân tán và
thấy đợc lợi ích thực tế trong việc giải quyết các bài toán yêu cầu thông tin từ xa với lu lợng
thông tin lớn một cách nhanh chóng và chính xác mà các hệ thống truyền thống nh hệ rời rạc
và tập trung khó có thể đáp ứng đợc.
Trong quá trình tìm hiểu và nghiên cứu, bản thân đã có nhiều cố gắng song kiến thức và
kinh nghiệm còn hạn chế nên trong đồ án không tránh khỏi những khiếm khuyết. Mong sự
thông cảm và góp ý của thầy cô và bạn bè để đề tài đợc tốt hơn. Xin thành thật cám ơn!
Đà Nẵng, ngày 19/5/2000.
Sinh viên thực hiện
Phạm Bá Hùng


Phạm bá hùng - lớp 95t Khoa công nghệ thông tin - Điện tử viễn thông
Nghiên cứu xây dựng phơng án quản lý nhiều bản sao thông tin 7
CHƯƠNG
Những vấn đề cơ sở của việc quản lý nhiều bản sao
Thuật ngữ hệ phân tán (Distributed System) trong những năm gần đây đợc nhắc đến khá
nhiều trong ngành khoa học máy tính. Nó đợc dùng để đề cập đến các hệ thống xử lý thông tin
bao gồm nhiều bộ xử lý (hay bộ vi xử lý) phân bổ tại các vị trí khác nhau và đợc nối ghép vào
nhau thông qua các phơng tiện truyền tin và đợc điều khiển bởi một hệ điều hành duy nhất.
Thành phần của hệ phân tán bao gồm các hệ thống cục bộ (mạng hay máy tính đơn), trong
đó một (hay nhiều) hệ thống phát các yêu cầu thông tin còn các hệ thống khác trả lời các yêu
cầu có liên quan đến phần dữ liệu của mình. Nói một cách tổng quát là trong hệ luôn diễn ra
việc thực hiện các công việc do các hệ thống yêu cầu.
Một câu hỏi đợc đặt ra là : Tại sao lại thực hiện phân tán? Nhiều câu trả lời cho câu hỏi
này đã chỉ ra rằng việc xử lý phân tán là nhằm thích ứng tốt hơn việc phân bố ngày càng rộng
rãi của các công ty, xí nghiệp, đồng thời một hệ thống nh thế phải có độ tin cậy cao hơn và
khả năng đáp ứng tốt hơn. Quan trọng hơn, nhiều ứng dụng hiện tại của công nghệ máy tính đ-
ợc phân tán nh một hệ quả tất yếu. Giao thơng điện tử trên Internet, các ứng dụng đa phơng

tiện cung cấp theo yêu cầu hoặc các hệ thống điều khiển sản xuất đều minh họa cho những
cho những ứng dụng phân tán.
Từ góc độ tổng thể, có thể nói rằng lý do cơ bản của việc xử lý phân tán là do nó có thể
giải quyết tốt hơn các bài toán lớn và phức tạp đang gặp phải hiện nay bằng cách sử dụng một
biến thể của quy tắc chia để trị đã đợc biết từ trớc. Nếu việc hỗ trợ bằng phần mềm cần cho
vấn đề xử lý phân tán phát triển đợc, thì có thể giải các bài toán này một cách đơn giản là chia
nhỏ chúng ra và gán chúng cho các phần mềm đợc chạy trên các máy tính khác nhau, tạo ra
một hệ thống chạy trên nhiều bộ phận xử lý nhng có thể hoạt động hiệu quả nhằm thực thi một
tác vụ chung nào đó.
Từ quan điểm kinh tế, cách tiếp cận này có hai u điểm cơ bản. Việc tính toán phân tán
cung cấp một phơng pháp kinh tế nhằm tận dụng đợc sức mạnh tính toán bằng cách sử dụng
nhiều bộ phận xử lý nhng có thể hoạt động hiệu quả nhằm thực thi một tác vụ chung nào đó.
Lý do kinh tế thứ hai đó là việc giải quyết các bài toán theo từng nhóm hoạt động khá độc lập,
có thể kiểm soát đợc chi phí phát triển phần mềm.
Trớc khi tìm hiểu quản lý nhiều bản sao cần phải xem xét các khái niệm và thuật ngữ liên
quan đến việc xử lý các đối tợng phân tán.
.I Các khái niệm và thuật ngữ
.I.1.Sự giao dịch (Transaction)
ĩ lĂ phắp to n hỡp thĂnh mổt lỏ gẽc hoĂn chình mĂ viẻc trièn khai nĩ cĩ thè dạn ẵặn
thỳc hiẻn mổt tiặn trệnh duy nhảt hay nhiậu tiặn trệnh ẵừỡc ẵ nh v tr n c c tr m kh c
nhau.
Thực tế giao dịch là chơng trình duy nhất thực hiện từ một trạng thái gắn bó dẫn hệ đến
một trạng thái gắn bó. Tại một thời điểm xác định chỉ có một giao dịch diễn ra. Một giao dịch
đợc cấu tạo từ một dãy các tác động và các tác động không thể chia nhỏ đợc nữa.
Khoa công nghệ thông Tin - Điện tử viễn thông Phạm bá hùng - lớp 95t
Nghiên cứu xây dựng phơng án quản lý nhiều bản sao thông tin 8
Vẽ dũ : Trong hẻ thõng quăn lỷ tĂi khoăn ngàn hĂng, mồi tĂi khoăn ẵừỡc thè hiẻn b ng
mổt băn ghi :
- Phắp chuyèn gi tr tữ tĂi khoăn nĂy sang tĂi khoăn kh c ẵừỡc xem nhừ lĂ mổt t c
ẵổng.

- c vĂ ghi mổt băn ghi lĂ c c t c ẵổng, nặu hẻ quăn lỷ files ẵăm băo tẽnh khỏng chia
c t ẵừỡc c a chợng.
.I.2. Gắn bó dữ liệu
.I.2.1. Khái niệm
Chẽnh lĂ sỳ thõng nhảt thỏng tin trong cùng khoăng thội gian tr n toĂn hẻ thõng. Xem
xắt mổt t p hỡp thỏng tin cĩ thè truy c p bời nhiậu tiặn trệnh. Tho t ẵãu, sõ lừỡng c c ẵõi từỡng
c c tiặn trệnh lĂ cõ ẵ nh. Hẻ nĂy ph t trièn rội r c theo thội gian, giựa c c ẵièm quan s t
ẵừỡc trng th i, cĩ nghỉa lĂ c c gi tr ẵõi từỡng vĂ ngự cănh thỳc hiẻn c a c c tiặn trệnh.
Nhừng sau mổt khoăng thội gian xăy ra nhiậu giao d ch c c ẵõi từỡng vĂ c c tiặn trệnh
phàn t n tr n c c tr m kh c nhau li n hẻ thỏng qua hẻ thõng vi n thỏng. Do v y, khỏng thè
x c ẵ nh ẵừỡc tr ng th i thội ẵièm c a hẻ vệ lỷ do ẵổ trè ẵừộng truyận giựa c c tr m vĂ tẽnh
khỏng từỗng thẽch giựa c c ẵièm quan s t trong c c tr m dạn ẵặn trng th i g n bĩ thỏng tin
khỏng ẵừỡc ẵăm băo tửc lĂ trng th i c a hẻ khỏng thoă mơn mổt t p c c rĂng buổc toĂn
vn.
Ho c vệ lỷ do hiẻu quă, nhiậu giao d ch ẵừỡc thỳc hiẻn song song, thệ sỳ g n bĩ khỏng cín
ẵừỡc ẵăm băo nựa.
Bày giộ, giối thiẻu mổt loi giao d ch mối b ng c ch gổp vĂo tĂi khoăn mổt tý lẻ lỡi
nhu n t nĂo ẵĩ.
Kỷ hiẻu U - c c giao d ch lo i mối nĂy
T - c c giao d ch chuyèn khoăn
vĂ bày giộ, c c rĂng buổc toĂn vn c a hẻ lĂ :
P'
1
: Thỳc hiẻn mổt lừỡng giao d ch T nĂo ẵĩ khỏng lĂm thay ẵọi tọng c a tảt
că c c tĂi khoăn.
P'
2
: Trong mổt tĂi khoăn, sõ dừ bao giộ củng

0.

P'
3
: Thỳc hiẻn n giao d ch lo i U nàng tọng c a c c tĂi khoăn b ng (1 + t)
n
.
Cãn lừu ỷ r ng nặu cho phắp c c giao d ch lo i U vĂ T hot ẵổng song song, thệ cĩ nguy
cỗ ph vờ ẵ c tẽnh P'
3
.
Vẽ dũ : Hơy xem xắt mổt hẻ bao góm hai tĂi khoăn A vĂ B, trong ẵĩ cĩ hai giao d ch
ẵừỡc thỳc hiẻn theo kièu từỗng tranh nhau (truy nh p vĂo thỏng tin dùng chung cùng mổt
lợc) :
Giao d ch T Giao d ch U
A := A - P A := (1 + t) * A
B := B + P B := (1 + t) * B
vĂ giă sứ r ng ẵãu ti n phăi kièm tra ẵiậu kiẻn A P.
Nặu trệnh tỳ thỳc hiẻn c a t c ẵổng sỗ ẵ ng c a hai giao d ch nhừ sau :
A := A - P
Phạm bá hùng - lớp 95t Khoa công nghệ thông tin - Điện tử viễn thông
Nghiên cứu xây dựng phơng án quản lý nhiều bản sao thông tin 9
A := (1 + t) * A
B := (1 + t) * B
B := B + P
thệ ẵiậu kiẻn P'
3
khỏng ẵừỡc kièm tra.
Thỳc tặ, nặu trừốc khi thỳc hiẻn hai giao d ch A = 1 000, B = 2 000 vĂ nặu
t = 0.1 vĂ P = 500, thệ sau khi thỳc hiẻn chợng ta cĩ A + B = 3300, trong khi ẵĩ ta li cĩ A + B =
3250.
Do ẵĩ vản ẵậ ẵừỡc ẵ t ra ờ ẵày lĂ phăi trièn khai giao d ch tr n cỗ sờ tỏn tr ng sỳ g n bĩ.

.I.2.2. Cơ chế then cài
è giăi quyặt vản ẵậ nĂy cĩ thè p dũng c c rĂng buổc tr n tr t tỳ thỳc hiẻn c c t c
ẵổng dỳa tr n cỗ chặ then cĂi.
Mổt giao d ch nĂo ẵĩ ẵang thỳc hiẻn phắp then cĂi tr n mổt ẵõi từỡng muõn giĂnh
quyận sứ dũng ẵõi từỡng nĂy theo mổt vĂi kièu truy c p nhảt ẵ nh. Cỗ chặ then cĂi g n hay
khỏng g n quyận truy c p nĂy c n cử vĂo quy t c tiận ẵ nh nhừ : lo i trữ từỗng họ, lu t ẵ c-
hiẻu chình,...
Nặu quyận ẵừỡc thữa nh n, thệ ẵõi từỡng b cĂi then bời giao d ch. Nặu khỏng, tiặn
trệnh thỳc hiẻn giao d ch b khĩa vĂ ẵõi từỡng khỏng b cĂi then. Cỗ chặ then cĂi cho
phắp mổt giao d ch cĩ thè giăi phĩng ẵõi từỡng mĂ nĩ ẵơ cĂi then. Mổt quy t c cho viẻc then
cĂi ch n lỳa ẵõi từỡng ẵừỡc ẵừa ra lĂ:
Mổt giao d ch thay ẵọi gi tr c a ẵõi từỡng phăi lo i trữ tảt că c c ẵõi từỡng kh c
muõn truy c p, ngừỡc l i, viẻc truy c p ẵừỡc tiặn hĂnh theo kièu từỗng tranh.
Nĩi mổt c ch chẽnh x c hỗn, mổt giao d ch ẵừỡc g i lĂ ph t trièn nặu:
1. Mổt phắp to n chì ẵừỡc thỳc hiẻn tr n mổt ẵõi từỡng sau khi ẵõi từỡng ẵĩ ẵơ ẵừỡc cĂi
then bời giao d ch theo kièu từỗng thẽch vối phắp to n ẵĩ.
2. Khỏng cĩ giao d ch nĂo cĂi then ẵừỡc tr n ẵõi từỡng mĂ trừốc ẵĩ ẵơ b cĂi then
củng bời chẽnh giao d ch ẵĩ, ngo i trữ theo kièu loi trữ trong trừộng hỡp trừốc ẵĩ ẵơ sứ
dũng kièu chia s.
3. Sau khi chảm dửt mổt giao d ch, khỏng cĩ ẵõi từỡng nĂo b cĂi then.
C c then cĂi ẵừỡc sứ dũng ẵè h n chặ mổt lốp c c tr t tỳ hĩa cĩ khă n ng ẵừỡc thỳc hiẻn.
Mổt tr t tỳ hĩa ẵừỡc g i lĂ hỡp thửc nặu :
1. õi từỡng ẵừỡc mổt giao d ch cĂi then theo kièu chia s khỏng b bảt cử then cĂi
nĂo theo kièu loi trữ c a c c giao d ch kh c.
2. Mổt ẵõi từỡng b cĂi then theo kièu lo i trữ thệ khỏng b bảt kỹ then cĂi mối nĂo
nựa.
Do v y, m i cõ g ng cĂi then khỏng phù hỡp vối c c ẵiậu kiẻn từỗng họ n u tr n ẵậu
phăi chộ (b lĂm ch m l i) cho ẵặn khi mờ then.
Chợ ỷ : Mổt giao d ch lĂ tõt, nặu nĩ sứ dũng c c then cĂi phù hỡp vối ẵ c ẵièm c a
chợng: mổt tr t tỳ hĩa g i lĂ hỡp thửc, nặu c c then cĂi ho t ẵổng phù hỡp vối c c ẵ c ẵièm

nĂy.
Khoa công nghệ thông Tin - Điện tử viễn thông Phạm bá hùng - lớp 95t
Nghiên cứu xây dựng phơng án quản lý nhiều bản sao thông tin 10
.I.3. Tiến trình
Tr n thỳc tặ, ẵè "nắm ra" mổt ho t ẵổng tữ xa, mổt m t cãn phăi cĩ thỏng b o mang chì
dạn từộng minh chừỗng trệnh cãn phăi thỳc hiẻn vĂ c c tham sõ cãn trao ẵọi, m t kh c, mổt
thỳc thè trong trng th i s n sĂng nh n tr n mổt tr m xa. Thỳc thè ẵĩ chẽnh lĂ tiặn trệnh.
Thu t ngự "tiặn trệnh" theo nghỉa thỏng thừộng lĂ thỳc hiẻn chừỗng trệnh tr n mổt tr m
x c ẵ nh . Mổt tiặn trệnh lĂ mổt thĂnh phãn tuãn tỳ c a ho t ẵổng. Giă thiặt r ng tr n mồi
trm tón ti mổt chừỗng trệnh cung cảp cho phắp chia s mổt (hay nhiậu) bổ xứ lỷ c a tr m cho
c c tiặn trệnh (thỏng thừộng sõ lừỡng thay ẵọi) vĂ c c tiặn trệnh c a hai tr m ờ xa cĩ thè trao
ẵọi thỏng b o nhộ c c hĂm nguy n thủy li n l c.
Viẻc khai th c c c li n hẻ ẵiậu khièn thỏng thừộng kắo theo viẻc chộ ẵỡi thỏng b o khi
c c ho t ẵổng cãn phăi kặt nõi vối nhau. è quăn lỷ c c ho t ẵổng ẵừỡc sinh ra tữ xa tr n mồi
trm cĩ ẽt nhảt lĂ mổt tiặn trệnh g i lĂ tiặn trệnh ẵ nh thửc ẵang ẵỡi c c thỏng b o. Mồi mổt
thỏng b o ẵíi hịi mổt sỳ nắm ra ho t ẵổng cãn phăi chửa lai l ch c a chừỗng trệnh cãn thỳc
hiẻn, c c gi tr tham sõ vĂ tảt că c c thỏng tin cãn thiặt cho viẻc nắm ho t ẵổng nhừ lai
l ch nguón trong trừộng hỡp sứ dũng li n hẻ ẵiậu khièn kièu trờ vậ, tiặp tũc,...
Trong hẻ phàn t n khỏng cĩ bổ nhố chung. Tảt că c c truy c p tữ xa ẵậu ẵừỡc thỳc hiẻn
b ng li n l c giựa c c tiặn trệnh.
.I.4. Hợp lực và đồng bộ hoá các tiến trình
Trong tảt că c c hẻ thõng tin h c, ta cãn phăi cĩ c c cỏng cũ ẵ m nh cho phắp ẵóng bổ
hĩa vệ hai nguy n do cỗ băn nhừ sau :
C c tiặn trệnh nĩi chung trong ẵĩ cĩ tiặn trệnh xuảt ph t tữ c c ửng dũng ẵổc l p muõn
truy c p vĂo c c tĂi nguy n vối sõ lừỡng cĩ h n hay truy c p vĂo thỏng tin dùng chung cùng
mổt lợc. Hiẻn từỡng nĂy g i lĂ từỗng tranh.
V y, từỗng tranh - ẵĩ chẽnh lĂ nguy n nhàn c a viẻc xung ẵổt giựa c c tiặn trệnh muõn
truy c p vĂo tĂi nguy n dùng chung.
C c tiặn trệnh c a cùng mổt ửng dũng ho t ẵổng theo kièu hỡp lỳc ẵè dạn ẵặn kặt quă tõt
cho chẽnh ửng dũng ẵĩ. V y, hỡp lỳc - ẵĩ chẽnh lĂ t c ẵổng từỗng họ ẵừỡc l p trệnh giựa c c

tiặn trệnh nh m tham gia vĂo hĂnh ẵổng chung. Sỳ từỗng tranh vĂ hỡp lỳc c a c c tiặn
trệnh ẵíi hịi phăi cĩ trao ẵọi thỏng tin.
Trong c c hẻ thõng thỏng tin t p trung, mổt tĂi nguy n nĂo ẵĩ ẵừỡc quăn lỷ bời mổt
chừỗng trệnh cung cảp duy nhảt. Chừỗng trệnh nĂy tiặp nh n tảt că c c y u cãu vĂ khuyặn
ngh giăi phĩng vĂ s p xặp chợng trong mổt hĂng ẵỡi xứ lỷ theo kièu lo i trữ từỗng hồ vĂ xứ
lỷ chợng theo mổt tr t tỳ nhảt ẵ nh c a hĂng ẵỡi nĂy. Vản ẵậ ẵóng bổ ho ẵừỡc giăi quyặt
thỏng qua cỗ chặ loi trữ từỗng hồ thỏng qua c c biặn cùng t c ẵổng trong vùng nhố chung.
Trong c c hẻ thõng thỏng tin phàn t n, chừỗng trệnh cung cảp n m tr n mổt tr m vĂ
c c tiặn trệnh ẵậ ngh l i ờ tr n c c tr m kh c, c c y u cãu vĂ khuyặn ngh giăi phĩng
ẵừỡc truyận cho chừỗng trệnh cung cảp thỏng qua hệnh thửc thỏng b o chuyèn theo c c
k nh vi n thỏng. Vản ẵậ ẵóng bổ ho chì ẵ t ra duy nhảt vản ẵậ thiặt l p mổt tr t tỳ giựa c c
sỳ kiẻn.
.I.5. Cung cấp tài nguyên
Thỳc hiẻn c c tiặn trệnh c a mổt ửng dũng phàn t n ẵíi hịi phăi cĩ c c ẵõi từỡng kh c
nhau vẽ dũ nhừ bổ xứ lỷ, c c thiặt b ngo i vi, c c bổ nhố, c c files, ... củng nhừ quyận ẵừỡc
truy c p theo kièu lo i trữ từỗng hồ ẵặn c c thỏng tin, quyận ẵừỡc sứ dũng c c th tũc, chừỗng
trệnh.
Phạm bá hùng - lớp 95t Khoa công nghệ thông tin - Điện tử viễn thông
Nghiên cứu xây dựng phơng án quản lý nhiều bản sao thông tin 11
nh nghỉa tĂi nguy n nhừ lĂ mổt ẵõi từỡng mĂ trong ẵĩ c c quy t c sứ dũng vĂ chia s
ẵừỡc kặt hỡp : truy c p lo i trữ hay truy c p chia x, cĩ h n chặ sõ lừỡng NSD hay khỏng.
Mổt tiặn trệnh nĂo ẵĩ cãn sứ dũng tĂi nguy n ẵè ph t trièn cỏng viẻc c a mệnh phăi y u
cãu bổ cung cảp mổt c ch hỡp thửc b ng c ch gứi thỏng b o y u cãu (g i t t lĂ y u cãu).
Do v y, nĩ b treo trong suõt qu trệnh chững nĂo tĂi nguy n cín chừa ẵừỡc giăi phĩng.
Bổ cung cảp cĩ thè ẵừỡc p dũng theo nhiậu kièu kh c nhau : tiặn trệnh duy nhảt, t p hỡp
c c tiặn trệnh, t p hỡp c c th tũc,...C c thỏng b o y u cãu sứ dũng tĂi nguy n củng cĩ thè
cĩ c c d ng kh c nhau : g i th tũc, thỏng b o, thỳc hiẻn c c lẻnh ẵ c biẻt,...
.II Vai trò và tầm quan trọng của việc quản lý nhiều bản sao
.II.1. Sự đáp ứng của cơ sở dữ liệu phân tán và nhiều bản sao
Mổt trong nhựng ẵổng lỳc thợc ẵáy viẻc sứ dũng hẻ cỗ sờ dự liẻu (CSDL) lĂ nhu cãu tẽch

hỡp c c dự liẻu ho t t c c a mổt xẽ nghiẻp vĂ cho phắp truy xuảt t p trung, nhộ v y cĩ thè
ẵiậu khièn ẵừỡc c c truy xuảt ẵặn dự liẻu. Cín cỏng nghẻ m ng m y tẽnh ẵi ngừỡc l i vối m i
nọ lỳc t p trung ho . Vản ẵậ lĂ lĂm c ch nĂo tọng hỡp hai hừống tiặp c n tr i ngừỡc nhau
ẵè cho mổt cỏng nghẻ mnh m vĂ nhiậu hửa hn hỗn so vối tững cỏng nghẻ ri ng l. Mảu
chõt c a vản ẵậ lĂ cãn phăi hièu ẵừỡc, mũc ti u quan tr ng nhảt c a cỏng nghẻ CSDL phàn
t n lĂ sỳ tẽch hỡp mĂ khỏng cãn t p trung ho .
è lĂm s ng tị vản ẵậ vữa n u, ta xem xắt sỳ thè hiẻn hai sỗ ẵó sau ẵày:
Sỗ ẵó rội rc : C c hẻ thõng cũc bổ kh c nhau khỏng ghắp nõi vối nhau. Nhừ v y, chợng
khỏng cĩ khă n ng ẵóng bổ thỏng tin giựa c c khu vỳc (tr n c c tr m kh c nhau). Trong sỗ
ẵó nĂy, m i li n l c tiặn hĂnh thỏng qua c c phừỗng tiẻn truyận thỏng truyận thõng nhừ ẵiẻn
thoi, fax, thừ hay ẵiẻn tẽn,....
Sỗ ẵó t p trung : Tón ti mổt ẵỗn v ẵ c biẻt cĩ chửc n ng quăn lỷ toĂn bổ thỏng tin, c c
ẵỗn v kh c chì ẵừỡc trang b c c thiặt b ẵãu cuõi nh m cho phắp truy c p ẵặn hẻ thõng
trung tàm nĂy trong trừộng hỡp cĩ nhu cãu thỏng tin. Nhừ v y, c c khă n ng c p nh t vĂ truy
vản thỏng tin ẵậu phăi trăi qua bừốc trao ẵọi thỏng tin. Bổ ph n trung tàm b sỳ cõ lĂ nguy n
nhàn dạn ẵặn toĂn bổ hẻ thõng b ngừng ho t ẵổng.
Tr n bệnh diẻn quõc tặ, c n cử vĂo ẵíi hịi lừu lừỡng thỏng tin lốn cãn trao ẵọi vĂ ẵăm băo
tẽnh tửc thội c a thỏng tin, thệ hai sỗ ẵó vữa n u khĩ cĩ khă n ng ẵ p ửng tr n vn. Do ẵĩ sỳ
ẵ p ửng c a CSDL phàn t n vĂ nhiậu băn sao lĂ nh m giăi quyặt vản ẵậ ọn ẵ nh vĂ hiẻu
quă.
ứng dụng sẽ giới thiệu dới đây cho phép dễ dàng hình dung và nắm bắt các vấn đề liên qua
đến điều khiển mạng. Đó là hệ quản lý tài khoản ngân hàng bao gồm các đơn vị ngân hàng
phân bố trên một phạm vi rộng (ví dụ tại các thành phố khác nhau của một quốc gia). Mỗi đơn
vị đều trang bị một hệ thống (hay mạng cục bộ) hoàn chỉnh bao gồm các phơng tiện xử lý và
một cơ sở dữ liệu (CSDL) luôn chứa danh sách thành phần từ các thông tin cần thiết và có hiệu
lực trong khoảng thời gian xác định.
Danh s ch nĂy bao góm :
1. C c tĂi khoăn ẵang cĩ hay dỳ trự trong thĂnh phõ nỗi ẵỗn v ẵĩ ẵĩng trũ sờ.
2. C c d ch vũ (ẵ ng kỷ tĂi khoăn hay h y tĂi khoăn, gời vĂ rợt tiận tữ tĂi khoăn, ... ).
Hẻ thõng nĂy thỳc hiẻn c c chửc n ng sau ẵày :

1. C p nh t c c chì dạn trong cỗ sờ dự liẻu (vẽ dũ nhừ chì dạn li n quan ẵặn sõ tĂi
khoăn,...).
Khoa công nghệ thông Tin - Điện tử viễn thông Phạm bá hùng - lớp 95t
Nghiên cứu xây dựng phơng án quản lý nhiều bản sao thông tin 12
2. Tră lội c c y u cãu cĩ li n quan ẵặn tĂi khoăn (vẽ dũ nhừ sõ tĂi khoăn, ngừội ẵ ng
kỷ tĂi khoăn, ẵ a chì, sõ tiận gời...).
3. ng kỷ tĂi khoăn mối vĂo ngàn hĂng
C c hẻ thõng nĂy ẵừỡc m c nõi vối nhau thỏng qua hẻ thõng vi n thỏng vối c c ẵiậu kiẻn
giă ẵ nh nhừ sau :
Mổt hẻ thõng cũc bổ bảt kỹ ẵậu cĩ thè li n l c thỏng suõt vối c c hẻ thõng kh c.
Mồi mổt hẻ thõng cũc bổ ẵừỡc ẵ c trừng b ng mổt t n duy nhảt vĂ t n nĂy ẵừỡc nh n d -
ng tõt bời c c hẻ vi n thỏng.
Hình . Giối thiẻu kiặn trợc dự liẻu phàn t n.
Mồi hẻ thõng cũc bổ cĩ thè tră lội c c y u cãu cĩ li n quan ẵặn phãn dự liẻu c a mệnh
hay nĩi mổt c ch tọng qu t lĂ thỳc hiẻn c c cỏng viẻc do c c hẻ thõng cũc bổ kh c y u
cãu.
.II.2. Những vấn đề đặt ra cho việc quản lý nhiều bản sao
Giả sử rằng dữ liệu đợc nhân bản thành nhiều bản sao, vấn đề cần xem xét đó là ngời sử
dụng có biết đợc sự tồn tại của các bản sao hay chính hệ thống phải lo quản lý các bản sao còn
ngời sử dụng xử lý giống nh chỉ có một bản sao duy nhất. Ngời sử dụng không muốn phải xử
lý các bản sao và phải xác định rõ một hành động có thể hoặc phải đợc thực hiện trên nhiều
bản sao.
Vai trò của việc quản lý nhiều bản sao dữ liệu (replica) vì những lý do về hiệu năng
(performamce), độ tin cậy (reliability) và tính sẵn sàng (availability), chúng ta thờng mong
muốn rằng có thể phân bố theo lối nhân dữ liệu thành nhiều bản sao trên các máy tính mạng.
Việc nhân bản nh thế giúp tăng hiệu năng bởi vì những yêu cầu sử dụng có xung đột nằm rải
rác có thể đợc đáp ứng một cách dễ dàng.
Ví dụ, dữ liệu thờng đợc một ngời sử dụng truy xuất có thể đợc đặt tại máy của ngời đó và
trên máy của những ngời sử dụng khác có cùng nhu cầu truy xuất, nh thế làm tăng khu vực
tham chiếu. Ngoài ra nếu một máy phải ngừng hoạt động, một bản sao khác của dữ liệu vẫn có

sẵn trên một máy khác của mạng.
Trong môi trờng phân tán, dữ liệu có thể đợc nhân bản. Một cơ sở dữ liệu (CSDL) phân tán
có thể đợc thiết kế để toàn bộ CSDL hoặc các phần của nó đợc lu tại các vị trí khác nhau trong
một mạng máy tính. Vấn đề ở chổ là không phải mọi vị trí trong mạng đều chứa CSDL mà
điều quan trọng là CSDL nằm tại nhiều vị trí. Nhân bản mục dữ liệu chủ yếu là để tăng độ tin
Phạm bá hùng - lớp 95t Khoa công nghệ thông tin - Điện tử viễn thông
Hệ thống
viễn thông
WS1
WS2
WS1
WS2
CSDL chứa thông tin:
- Số tài khoản
- Người đăng ký
- Địa chỉ
CSDL chứa thông tin:
- Số tài khoản
- Người đăng ký
- Địa chỉ
Hệ thống cục bộ
Của th.phố B
Hệ thống cục bộ
Của th.phố A
Nghiên cứu xây dựng phơng án quản lý nhiều bản sao thông tin 13
cậy và hiệu quả hoạt động. Nh vậy hệ thống thông tin phân tán phải chịu trách nhiệm chọn ra
một bản sao dữ liệu đợc yêu cầu khi có truy xuất và bảo đảm rằng tác dụng cập nhật đợc phản
ánh trên các bản sao của dữ liệu đó.
Một khía cạnh khác của việc quản lý nhiều bản sao là bởi vì mỗi vị trí không thể có đợc
thông tin tức thời về các hoạt động đang diễn ra tại các vị trí khác, việc đồng bộ hoá các giao

dịch trên nhiều vị trí cũng cần phải đợc xem xét đến.
Trong ngữ cảnh phân tán việc điều khiển đồng thời có khác so với ngữ cảnh tập trung.
Điều khiển đồng thời bao gồm việc đồng bộ hóa các các truy xuất đến CSDL phân tán sao cho
tính toàn vẹn của CSDL vẫn đợc duy trì. Ngoài ra chúng ta không chỉ quan tâm đến tính toàn
vẹn của từng CSDL mà còn phải giải quyết tính nhất quán của nhiều bản sao của CSDL. Điều
kiện đòi hỏi tất cả các giá trị của nhiều bản sao của mỗi mục dữ liệu phải hớng đến một giá trị
sao cho có sự tơng quan một cách nhất quán.
Từ đây chúng ta có thể hiểu đợc sự cần thiết của việc quản lý nhiều bản sao đồng thời đó
cũng chính là những vấn đề đặt ra cho việc quản lý nhiều bản sao.
.III Ví dụ về thông tin có nhiều bản sao
.III.1. Đặc tả ví dụ
Bày giộ, hơy xem xắt mổt vẽ dũ cũ thè thỏng qua CSDL lừu trự trng th i c a c c tĂi
khoăn ngàn hĂng. Ta cĩ c c quy t c (giă ẵ nh) ho t ẵổng c a hẻ nhừ sau :
- Chì cĩ mổt loi phắp to n (giao d ch) duy nhảt lĂ chuyèn khoăn tữ tĂi khoăn nĂy sang
tĂi khoăn kh c.
- Hẻ cĩ sõ lừỡng tĂi khoăn cõ ẵ nh.
- Khỏng cĩ trao ẵọi nĂo kh c di n ra ngoĂi ngàn hĂng.
Xắt c c ẵiậu kiẻn n u tr n, sau khi thỳc hiẻn xong hoĂn toĂn mổt giao d ch nĂo ẵĩ, hẻ
quăn lỷ giao d ch cãn phăi ẵăm băo hai ẵ c tẽnh sau ẵày :
P1 : Tọng tảt că c c sõ dừ phăi lĂ mổt h ng sõ.
P2 : Sõ dừ cho mổt tĂi khoăn lĂ ẵi lừỡng

0.
Hai ẵ c tẽnh nĂy g i lĂ ẵ c tẽnh tr ng th i tọng qu t c a CSDL (hay lĂ c c rĂng buổc
toĂn v n c a hẻ). Ta nĩi r ng tr ng th i c a hẻ ẵừỡc g n bĩ , nặu hẻ mang hai ẵ c tẽnh vữa
n u.
Phắp to n chuyèn khoăn thè hiẻn b ng c ch trữ ẵi mổt gi tr P nĂo ẵĩ ờ mổt tĂi
khoăn vĂ cổng chẽnh gi tr ẵĩ vĂo tĂi khoăn kh c. Nặu ta kỷ hiẻu A lĂ sõ dừ tĂi khoăn
b trữ ẵi vĂ B lĂ sõ dừ tĂi khoăn ẵừỡc cổng vĂo, thệ chừỗng trệnh thè hiẻn giao d ch nĂy
cĩ thè viặt nhừ sau :

Nặu A >= P thệ
A := A - P ; (a)
B := B + P (b)
nặu khỏng
<Xứ lỷ theo kièu sắc khỏng cĩ tiận băo chửng>
{Khỏng c p nh t c c tĂi khoăn}
Khoa công nghệ thông Tin - Điện tử viễn thông Phạm bá hùng - lớp 95t
Nghiên cứu xây dựng phơng án quản lý nhiều bản sao thông tin 14
Kặt thợc nặu
Theo sỗ ẵó chừỗng trệnh tr n, ta cĩ hai chợ ỷ :
1. Giă sứ r ng ta thỳc hiẻn ẵóng thội hai sắc trẽch tữ A hay rĩt vĂo B . Viẻc c p nh t thỏng
tin tr n mồi tĂi khoăn khỏng thè tiặn hĂnh theo kièu tùy ỷ mĂ phăi ẵăm băo lo i trữ
từỗng hồ ờ mửc tĂi khoăn. Viẻc loi trữ ẵĩ cĩ thè thỳc hiẻn theo c c kièu kh c nhau,
mổt trong c c kièu thỏ thièn nhảt lĂ lo i trữ ờ mửc toĂn CSDL vĂ hẻ quă lĂ loi bị c c
phắp song song. Cĩ thè p dũng lo i trữ ờ mửc tững tĂi khoăn ri ng biẻt.
2. Giă sứ r ng bổ xứ lỷ thỳc hiẻn giao d ch rỗi vĂo tr ng th i khỏng lĂm viẻc ẵừỡc t i
thội ẵièm giựa a vĂ b . TĂi khoăn A ẵơ ẵừỡc trữ trong khi B cín chừa ẵừỡc cổng. Nĩi
c ch kh c, ẵ c tẽnh P1 khỏng thè ẵăm băo ẵừỡc gệ hỗn, nặu dững li ờ ẵày. Ta cãn phăi
bọ sung th m cho hẻ mổt ẵ c tẽnh nựa nh m vĂo ẵiậu vữa n u : sau khi thỳc hiẻn mổt
giao d ch ho c lĂ tảt că c c c p nh t ẵậu ẵừỡc tiặn hĂnh ho c lĂ tr ng th i c c tĂi
khoăn khỏng thay ẵọi.
.III.2. Tổ chức nhiều bản sao
Cĩ thè hệnh dung mổt c ch tọ chửc c a hẻ ẵ ng kỷ tữ xa. Trong hẻ nĂy, mồi mổt hẻ thõng
cũc bổ lừu trự mổt băn sao c a tảt că c c thỏng tin li n quan ẵặn t p hỡp c a c c tĂi khoăn
c a kh ch hĂng.
Hình . Kièu tọ chửc nhiậu băn sao.
u ẵièm nọi b t c a kièu tọ chửc nĂy lĂ :
1. D dĂng thỳc hiẻn viẻc truy c p thỏng tin cãn thiặt cho c c y u cãu chì dạn ngay t i hẻ
thõng cũc bổ
2. p ửng kặt quă mổt c ch nhanh nhảt cĩ thè.

Tuy nhi n, kièu truy vản nĂy chì cho kặt quă từỗng ẵõi chẽnh x c vĂ phũ thuổc rảt
nhiậu vĂo phừỗng ph p vĂ thội h n c p nh t thỏng tin trong c c CSDL cũc bổ. Sỳ tón t i nhiậu
băn sao trong toĂn hẻ dạn ẵặn c c hẻ quă sau ẵày :
1. C p nh t thỏng tin do cĩ ẵ ng kỷ (gãn hay tữ xa) hay sỳ thay ẵọi thỏng tin cũc bổ tr n
mổt trm nĂo ẵĩ cãn phăi ẵừỡc tiặn hĂnh cho tảt că c c hẻ thõng cũc bổ vĂ khỏng ẵừỡc
phắp bị sĩt hẻ thõng nĂo că. Trong khoăn thội gian lĂm "từỗi" thỏng tin phăi ẵăm băo
sao cho viẻc truy vản dự liẻu cho kặt quă k p thội hay ẵ t truy vản trong tr ng th i
"treo".
Phạm bá hùng - lớp 95t Khoa công nghệ thông tin - Điện tử viễn thông
Hệ thống
viễn thông
Thông tin về tài
khoản cho tất cả
các ngân hàng
Hệ thống cục bộ của
ngân hàng A
WS WS WS
Thông tin về tài
khoản cho tất cả
các ngân hàng
Hệ thống cục bộ của
ngân hàng B
WS WS WS
Nghiên cứu xây dựng phơng án quản lý nhiều bản sao thông tin 15
2. Cãn phăi tr nh trừộng hỡp c c thao t c tr n hai băn sao kh c nhau nhừng chửa cùng
mổt thỏng tin ẵừỡc truy c p bời hai hay nhiậu y u cãu dạn ẵặn khỏng g n bĩ. Vẽ dũ :
mổt tĂi khoăn khỏng ẵừỡc cung cảp cho hai kh ch hĂng.
Hai vản ẵậ vữa n u x c ẵ nh c c rĂng buổc g n bĩ dự liẻu. Nh m ẵăm băo sỳ g n bĩ
nĂy ẵiậu kiẻn ẵ lĂ b t buổc phăi tuàn th trệnh tỳ nĂo ẵĩ cho tảt că c c băn sao, c c c p
nh t thỏng tin.

Qua vẽ dũ ờ tr n cho phắp thè hiẻn mổt sõ ẵièm cỗ băn c a viẻc thiặt kặ hẻ phàn t n vĂ
n u l n ẵừỡc nhựng vản ẵậ cãn giăi quyặt.
Khoa công nghệ thông Tin - Điện tử viễn thông Phạm bá hùng - lớp 95t
Nghiên cứu xây dựng phơng án quản lý nhiều bản sao thông tin 16
CHƯƠNG
Các phơng tiện quản lý nhiều bản sao
Trong chừỗng nĂy trừốc khi ẵậ c p ẵặn ngỏn ngự vĂ cỏng nghẻ hồ trỡ cho viẻc l p trệnh
phàn t n ta cãn xem xắt vĂ tệm hièu thu t to n quăn lỷ nhiậu băn sao tr n cỗ sờ tỏn tr ng sỳ
g n bĩ.
.I Thuật toán quản lý nhiều bản sao
.I.1.Khái quát
Sau ẵày ta s nghi n cửu c c thu t to n kh c nhau cho phắp sao li c c thay ẵọi c a mổt
ẵõi từỡng tr n c c băn sao kh c nhau. Nặu ta cĩ n băn sao e
1
, e
2
, ..., e
n
c a ẵõi từỡng e, mổt
trong c c rĂng buổc toĂn vn lĂ :
e
1
= e
2
= ...= e
n
.
è tham chiặu ẵặn e, cãn phăi thỳc hiẻn giao d ch :
v_part(e
i

)
lecure
dev(e
i
)
è thỳc hiẻn viẻc c p nh t c c băn sao, ta cãn phăi cĂi then chợng mổt c ch hỡp thửc tảt
că ẵậu theo kièu loi trữ.
è cho i := 1 ẵặn n thỳc hiẻn v_excl(e
i
) ;
<Thỳc hiẻn c c c p nh t vĂ chắp l i chợng vĂo tảt că c c
băn> ;
è cho i := 1 ẵặn n thỳc hiẻn dev(e
i
)
è tr nh bặ t c di n ra, viẻc cĂi then c c băn sao luỏn luỏn phăi ẵừỡc thỳc hiẻn trong
cùng mổt tr t tỳ.
Nĩi c ch kh c, b ng c ch bị qua c c pha chuyèn, ho c lĂ ẵõi từỡng ẵang trong qu
trệnh c p nh t vĂ tảt că c c băn sao c a nĩ ẵừỡc dỳ trự cho tiặn trệnh thỳc hiẻn c p nh t, ho c
lĂ tảt că c c băn sao ẵừỡc truy c p chì ẵè ẵ c vĂ giõng nhau hoĂn toĂn. Theo ẵ nh nghỉa,
kièu hot ẵổng nĂy trièn khai mổt sỳ g n bĩ m nh giựa c c băn sao ẵõi từỡng. Nhừỡc ẵièm c n
băn c a giăi ph p nĂy lĂ yặu vậ song song giựa c c phắp to n c p nh t. Ta cĩ thè p dũng
c c rĂng buổc toĂn vn yặu hỗn : ta luỏn ẵíi hịi r ng viẻc truy c p vĂo mổt băn sao chì cĩ
thè ẵừỡc phắp khi trng th i b n trong c a nĩ lĂ g n bĩ, nhừng ta l i khỏng y u cãu nhiậu vậ
chi tiặt lĂ: c c băn sao phăi giõng nhau trong m i thội ẵièm.
Nhừ thặ, nĩi mổt c ch tọng qu t lĂ : nặu ta chảm dửt thỳc hiẻn c c giao d ch c p nh t ,
thệ tảt că c c băn sao trờ thĂnh (hay cĩ thè trờ thĂnh) giõng nhau hoĂn toĂn sau mổt khoăn
thội gian x c ẵ nh. Ta nĩi r ng ta ẵăm băo mổt sỳ g n bĩ yặu giựa c c băn sao.
iậu kiẻn ẵ cho sỳ g n bĩ yặu lĂ viẻc c p nh t ẵừỡc thỳc hiẻn theo cùng mổt tr t tỳ cho tảt
că c c c c băn sao.

Phạm bá hùng - lớp 95t Khoa công nghệ thông tin - Điện tử viễn thông
Nghiên cứu xây dựng phơng án quản lý nhiều bản sao thông tin 17
Ba thu t to n mĂ ta s mỏ tă sau ẵày ẵừỡc lỳa ch n vệ lỷ do ẵỗn giăn vĂ rò rĂng. ĩ lĂ:
+ Nguyên lý cơ bản của thuật toán.
+ Việc triển khai nó trong thực tế theo chế độ bình thờng, có nghĩa là trong các điều kiện
sau :
- Các trạm và các đối tợng có số lợng cố định.
- Các tiến trình của các trạm và hệ thống viễn thông có sự cố, nhng khắc phục đợc.
+ Các chỉ dẫn cần thiết cho việc mở rộng khi cần để xử lý các tình huống nằm ngoài chế
độ bình thờng.
.I.2. Thuật toán đảm bảo sự gắn bó yếu nhờ dấu
Trong một số trờng hợp không yêu cầu nhiều về chi tiết : các bản sao phải giống nhau
trong mọi thời điểm. Nh thế ta có thể áp dụng các ràng buộc toàn vẹn yếu hơn : chỉ đòi hỏi
rằng việc truy cập vào một bản sao có thể đợc phép khi trạng thái bên trong của nó là gắn bó.
Nói một cách tổng quát là : nếu ta chấm dứt một giao dịch cập nhật, thì tất cả các bản sao trở
thành giống nhau hoàn toàn sau một khoản thời gian xác định. Có thể nói rằng đảm bảo một
sự gắn bó yếu giữa các bản sao.
Thuật toán đảm bảo sự gắn bó yếu nhờ dấu đợc trình bày trong các công trình nghiên cứu
của Herman.
.I.2.1. Nguyên lý
Tập hợp các yêu cầu cập nhật đợc xắp xếp theo cùng một kiểu trên tất cả các trạm nhờ cơ
chế dấu. Nh thế, mỗi yêu cầu đợc 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 đợc một sự gắn bó yếu giữa các bản sao.
.I.2.2. Triển khai hệ ổn định
Các giao dịch cần xét là khả năng đọc, ghi hay cập nhật và thao tác kiểm tra. Mỗi Server
tiếp nhận các yêu cầu từ các trạm cục bộ cũng nh các trạm khác, ở thời điểm cho trớc. Nó tiếp
nhận các yêu cầu và tính toán trên cơ sở dấu lâu nhất. Việc xác định yêu cầu không đợc tiến
hành ngay tức khắc vì nguyên do ta không thể biết chắc chắn yêu cầu nào là lâu nhất. Y u
cãu làu nhảt cĩ thè ẵang truyận tr n ẵừộng.

Cĩ hai trừộng hỡp cãn xem xắt :
+ T p hỡp c c y u cãu ghi khi chộ chửa c c y u cãu tữ tảt că c c tr m kh c. Trong
trừộng hỡp nĂy c c y u cãu ẵi qua , nặu chợng tón ti, lĂ mối hỗn so vối c c y u cãu ẵơ ẵi
qua. Nĩi c ch kh c, y u cãu làu nhảt chẽnh lĂ y u cãu ẵang chộ.
+ Tón ti c c tr m mĂ khỏng cĩ bảt kỹ y u cãu nĂo ẵừỡc truyận ẵặn. Ta ẵừỡc ẵừa ẵặn
trừộng hỡp trừộng hỡp trừốc ẵày b ng c ch truyận cho tảt că c c tr m mổt thỏng b o y u
cãu vĂ b t buổc phăi x c nh n. Do v y, sau mổt khoăn thội gian, theo giă thiặt vậ ẵổ ọn ẵ nh,
ta s nh n ho c lĂ c c y u cãu ẵi qua, ho c lĂ c c tră lội cho thỏng b o y u cãu. Lợc nĂy,
ta cĩ ẵừỡc c c thỏng b o ẵặn tữ tảt că c c tr m.
.I.2.3. Các hành vi bên ngoài của chế độ bình thờng
Hai mờ rổng ẵõi vối thu t to n cho phắp rợt ra hay ch n vĂo tùy ỷ mổt tr m nĂo ẵĩ. Ngừỡc
li, thu t to n chì sõng trong trừộng hỡp cĩ sỳ cõ, nặu c c ẵiậu kiẻn sau ẵày ẵừỡc thay thặ :
- Viẻc mảt ẵi mổt trm phăi ẵừỡc c c tr m kh c ph t hiẻn.
Khoa công nghệ thông Tin - Điện tử viễn thông Phạm bá hùng - lớp 95t
Nghiên cứu xây dựng phơng án quản lý nhiều bản sao thông tin 18
- Viẻc ph t mổt thỏng b o lĂ mổt phắp to n khỏng chia c t ẵừỡc nựa : mổt thỏng b o
ho c lĂ tảt că ẵậu phăi nh n ẵừỡc ho c lĂ khỏng tr m nĂo nh n că.
Nĩi mổt c ch tọng qu t, nặu ẵiậu kiẻn ẵãu ti n ẵừỡc kièm tra, thệ ẵiậu kiẻn thử hai rảt
khĩ ẵăm băo.
.I.3. Thuật toán đảm bảo sự gắn bó yếu nhờ bộ tuần tự
Hiẻn ti, cĩ rảt nhiậu phừỗng n cho giăi thu t nĂy ẵơ ẵừỡc cỏng bõ. Ta chì mỏ tă ờ ẵày
mổt phừỗng n c a Le Lann.
.I.3.1. Nguyên lý
Trừốc khi ph t mổt y u cãu, mổt tr m nĂo ẵĩ cãn phăi kặt hỡp vối nĩ mổt sõ thử tỳ ẵừỡc
cảp tữ bổ tuãn tỳ tuãn hoĂn. C c y u cãu ẵừỡc tiặp nh n t i mồi trm trong cùng mổt tr t tỳ.
iậu ẵĩ giợp ta cĩ ẵừỡc mổt sỳ g n bĩ yặu. Nh c l i r ng cỗ chặ phàn phõi c c sõ dỳa tr n nận
tăng tọ chửc c c tr m theo kièu víng trín ăo.
.I.3.2. Triển khai hệ ổn định
Bổ tuãn tỳ cung cảp cho mồi mổt y u cãu sõ s p tối cín chừa dùng, giă sứ ẵĩ lĂ T. Khi ẵặn
phi n c a tr m nh n bổ tuãn tỳ, nĩ y u cãu mổt sõ lừỡng n sõ ẵợng b ng sõ lừỡng c c y u

cãu c p nh t ẵang chộ tr n tr m nĂy. C c sõ nĂy lĂ :
T, T + 1, ..., T + n - 1
Nĩ tiặp tũc chuyèn bổ tuãn tỳ cho trm kậ liận sau nĩ vĂ sõ s p tối chừa dùng ẵặn lĂ
T + n .
Khi mổt trm ẵơ cĩ sõ, nĩ ph t y u cãu c p nh t cùng vối sõ nĂy. Tr n mồi tr m, c c c p
nh t ẵừỡc thỳc hiẻn b ng c ch tiặp nh n c c y u cãu cùng c c sõ li n tiặp nhau (theo mổt
tr t tỳ). è x c ẵ nh y u cãu s p ẵặn cãn phăi xứ lỷ, mồi mổt tr m duy trệ mổt biặn chửa sõ V
ẵừỡc phõi hỡp vối y u cãu xứ lỷ cuõi cùng. C c y u cãu mang c c sõ lốn hỗn V + 1 ẵừỡc
lừu trự trong khi chộ xứ lỷ y u cãu V + 1.
.I.3.3. Hành vi bên ngoài của chế độ bình thờng
Trừốc hặt, ta cãn nh c l i lĂ hiẻn ẵang tón ti c c giao thửc cho phắp t i sinh bổ tuãn tỳ
khi b mảt vĂ ẵ t cảu hệnh víng trín ăo trờ l i mổt c ch ẵổng.
C c giao thửc nĂy ho t ẵổng trong ẵiậu kiẻn giă ẵ nh lĂ m ng vi n thỏng cho phắp ph t
hiẻn c c sỳ cõ c a mổt tr m vĂ cãn phăi ẵừỡc bọ khuyặt ẵãy ẵ nh m duy trệ tr t tỳ toĂn
phãn cãn thiặt cho viẻc g n bĩ :
- Viẻc t i sinh bổ tuãn tỳ cãn phăi tiặn hĂnh song song vối viẻc tẽnh to n sõ s p ẵặn cĩ
s n ẵè dùng.
- Khi ta ph t hiẻn cĩ mổt tr m b sỳ cõ, ta cãn phăi x c ẵ nh c c sõ mĂ tr m nĂy ẵơ lảy
vĂ c c sõ cín chừa sứ dũng, rói gứi c c y u cãu mang c c sõ nĂy.
- Viẻc cho hổi nh p mổt tr m vĂo li trong víng trín cãn phăi tiặn hĂnh song song vối viẻc
c p nh t l i băn sao c a nĩ.
Sứ dũng c c sõ li n tũc cho phắp tr nh ẵừỡc hiẻn từỡng mổt vĂi c p nh t b mảt vĂ
c c lãn mảt mĂ khỏng ẵừỡc ph t hiẻn. Viẻc trièn khai mổt bổ tuãn tỳ tuãn hoĂn củng lĂm
cho ta g p phăi mổt sõ khĩ kh n kh c.
Phạm bá hùng - lớp 95t Khoa công nghệ thông tin - Điện tử viễn thông
Nghiên cứu xây dựng phơng án quản lý nhiều bản sao thông tin 19
.I.4. Thuật toán đảm bảo sự gắn bó mạnh
B ng c ch bị qua c c pha chuyèn, ho c ẵõi từỡng ẵang trong qu trệnh c p nh t vĂ tảt
că c c băn sao ẵừỡc truy c p chì ẵè ẵ c vĂ giõng nhau hoĂn toĂn. Theo ẵ nh nghỉa, kièu ho t
ẵổng kièu nĂy trièn khai mổt sỳ g n bĩ m nh giựa c c băn sao ẵõi từỡng.

Thu t to n nĂy ẵừỡc trệnh bĂy trong cỏng trệnh c a Ellis.
.I.4.1. Nguyên lý
T p hỡp bao góm c c tr m ẵừỡc tọ chửc theo kièu víng trín ăo. C c c p nh t ẵừỡc thỳc
hiẻn theo 2 thệ :
- Thõng nhảt giựa c c tr m.
- Thỳc hiẻn c p nh t.
Do v y, thu t to n nĂy ẵăm băo mổt sỳ g n bĩ m nh. Nặu cĩ nhiậu y u cãu c p nh t di n
ra ẵóng thội, thệ ta phăi cĩ quy t c ẵè cĩ thè quyặt ẵ nh y u cãu nĂo ẵừỡc tiặp nh n vĂ thịa
mơn. Nh m phũc vũ cho ỷ từờng ẵĩ, ta thừộng hay sứ dũng dảu phõi hỡp cho mồi c p nh t vĂ
ta xứ lỷ y u cãu cĩ thội gian dảu làu nhảt.
.I.4.2. Triển khai hệ ổn định
Trng th i cĩ thè c a mồi tr m lĂ :
- repos : Trm khỏng thỳc hiẻn c p nh t nĂo că.
- actif : Trm ẵơ nh n mổt y u cãu c p nh t cũc bổ mĂ y u cãu nĂy ẵơ ẵừỡc truyận cho
c c tr m kh c ẵè kièm tra.
- passif : Trm ẵơ ẵóng ỷ cho mổt c p nh t vĂ chộ tr t tỳ từỗng ửng.
- modification : Trm ẵang trong tệnh trng chuyèn c a c p nh t, trong khi ẵĩ tảt că c c y u
cãu kh c truyận ẵặn ẵậu ẵừỡc lừu trự. Chợng s ẵừỡc xứ lỷ khi quay vậ mổt trong c c tr ng
th i kh c. Lợc khời sỳ, tảt că c c tr m ẵậu trong trng th i repos.
Trm khời sỳ viẻc c p nh t, ẵãu ti n, cãn phăi gứi mổt y u cãu cho phắp c p nh t, nĩ chì
lĂm ẵừỡc cỏng viẻc ẵĩ trong trng th i repos. Lợc nĂy nĩ ẵừỡc nh n dảu vĂ ẵừỡc gứi vĂo víng
trín, trm khời sỳ chuyèn trng th i tữ repos sang actif.
Nặu chì cĩ mổt y u cãu duy nhảt ẵừỡc ẵừa vĂo víng trín, nĩ ẵi qua tảt că c c tr m ẵè
chuyèn c c tr m nĂy tữ repos sang passif. Khi nĩ ẵơ trờ vậ nỗi khời sỳ, thệ viẻc thỏng nhảt coi
nhừ hoĂn tảt. Viẻc c p nh t nĩi ri ng lợc nĂy ẵừỡc gứi ẵi vĂ mồi tr m sau khi thỳc hiẻn li trờ
vậ trng th i repos.
Nặu cĩ nhiậu y u cãu ẵừỡc ẵừa ra ẵóng thội trong víng trín, thệ tệnh hệnh ẵĩ d dĂng di n
ra xung ẵổt. Lợc nĂy, ta phăi ch n mổt y u cãu cĩ thội gian dảu làu nhảt. è tiặn hĂnh cỏng
viẻc ẵĩ, ta n u b t vai trí c a "bổ ch n ẵừộng" (barrage) cho c c tr m khời sỳ : mổt trm nĂo ẵĩ
trong trng th i repos hay passif phăi chuyèn toĂn bổ y u cãu ẵơ ẵặn vối nĩ ; mổt trm trong tr-

ng th i actif chì phăi chuyèn c c y u cãu cĩ thội gian làu hỗn c c y u cãu mĂ chẽnh nĩ ẵơ
ph t ẵi ; c c y u cãu kh c ẵậu b dững l i vĂ ẵừỡc lừu trự.
C c y u cãu b lừu l i s ẵừỡc gứi tiặp vĂo víng trín, khi trm lừu trự chợng hoĂn thĂnh
viẻc c p nh t ri ng c a mệnh.
Khoa công nghệ thông Tin - Điện tử viễn thông Phạm bá hùng - lớp 95t
Nghiên cứu xây dựng phơng án quản lý nhiều bản sao thông tin 20
.I.4.3. Hành vi ngoài chế độ bình thờng
C c giao thửc ẵ t l i cảu hệnh víng trín theo kièu ẵổng ẵừỡc sứ dũng nh m rợt ra hay cho
vĂo tùy ỷ mổt sõ trm nhảt ẵ nh. C c sỳ cõ kỵ thu t lĂ rảt khĩ kh n ph t hiẻn trong c c
chiặn lừỡc mĂ ờ ẵĩ c c y u cãu khỏng ẵừỡc ghi l i kh p nỗi.
.II Ngôn ngữ lập trình Java hỗ trợ việc lập trình phân tán
.II.1. Giới thiệu về Java
Coù th xem lởch s phaùt tri n ng n ng ợ l ỷp trỗnh Java t õ aùn
Green va o nm 1991 cu a c ng ty Sun Microsystem. V ùi nh ợng õi m maỷnh
nh h ùng õ i t ỹng, tờnh kha chuy n cao, kh ng phuỷ thu ỹc va o m i
tr ng x lyù (ph n c ùng maùy tờnh va h ỷ õi u ha nh), coù kha nng bi n
dởch, h ự tr ỹ caùc th vi ỷn cho l ỷp trỗnh caùc ùng duỷng CSDL ph n taùn
va Internet, d ự truy n th ng,... Java õaợ va seợ tr tha nh m ỹt ng n ng ợ
maỷnh trong hi ỷn taỷi va t ng lai.
õaỷt õ ỹc tờnh kha chuy n cao, nhoùm Green õaợ thi t k maùy a o
Java (JVM - Java virtual machine). Ch ng trỗnh Java õ ỹc bi n dởch d ùi
daỷng caùc t ỷp nhở ph n (class files) "ng n ng ợ maùy" cu a maùy a o Java.
Ch ng trỗnh nh v ỷy coù th chaỷy tr n moỹi maùy mi ựn la trong maùy õaợ
thi t l ỷp maùy a o Java.
Hình Sổớ duỷng caùc õọỳi tổồỹng Java cuớa JVM.
Tr n th ỷc t , maùy a o Java do trỗnh th ng dởch Java taỷo n n. Trỗnh
th ng dởch na y coù nhi ỷm vuỷ chuy n chố thở cu a maùy a o Java tha nh
caùc chố thở maùy õỷc thu va o luùc chaỷy trỗnh ùng duỷng. Nh v ỷy coù
th noùi Java la ca ng n ng ợ bi n dởch (trỗnh bi n dởch Java la javac.exe:
bi n dởch t ỷp tin *.java tha nh *.class) va ng n ng ợ th ng dởch (trỗnh th ng

dởch Java la java.exe õ th ỷc thi t ỷp tin *.class).
Phạm bá hùng - lớp 95t Khoa công nghệ thông tin - Điện tử viễn thông
Trỗnh bión dởch Java
(SPARC)
Trỗnh bión dởch Java
(PowerPC)
Trỗnh bión dởch Java
(Pentium)
Maợ nhở phỏn
Java
(khọng phuỷ thuọỹc
hóỷ thọỳng)
Maợ nguọửn
Java
(Pentium)
(PowerPC)
(SPARC)
Trỗnh
thọng
dởch
Java
Trỗnh ổùng duỷng
Caùc õọỳi tổồỹng Java
Maùy aớo Java
Hóỷ õióửu haỡnh
(Unix, Windows, OS/2, Macintosh)