BÁO cáo TIỂU LUẬN hệ PHÂN tán

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

BÁO CÁO TIỂU LUẬN
HỆ PHÂN TÁN

GVHD: PGS.TS LÊ VĂN SƠN
HVTH: NGUYỄN THANH TRUNG
LỚP: KHOA HOC MÁY TÍNH K24


TÊN ĐỀ TÀI
Đề số 33
      I. Đồng bộ tiến trình.
      II. Trên cơ sở kiến thức về cơng tơ sự kiện, hãy chứng minh quan 
hệ sau đây :
         Sản xuất thứ i -> Tiêu thụ thứ i -> Sản xuất thứ (i+N)
Gợi ý : Nhằm giải quyết vấn đề nêu trên, ta thành lập 2 hàm ngun 
thuỷ :
Tang(E)       - Tăng lên 1 đơn vị cho cơng tơ đếm
Cho(E,i)       - Treo cho đến khi lớn hơn hay bằng I
Phép tốn thứ i               Tang(E) -> Cho(E,i)             


NỘI DUNG BÁO CÁO

1

Lý thuyết tổng quan về hệ phân tán

2

Đồng bộ phân tán

3

Bài tập


Lý thuyết tổng quan về hệ phân tán

I.1. Hệ phân tán
I.2. Các điểm mạnh trong hệ tin học phân tán
I.3. Các mơ hình ứng dụng phân tán


I.1. Hệ phân tán

Hệ tin học phân tán hay nói ngắn gọn là hệ 
phân tán là hệ thống xử lý thơng tin bao 
gồm nhiều bộ xử lý hoặc vi xử lý nằm tại 
các vị trí khác nhau và được liên kết với 
nhau thơng qua phương tiện viễn thơng 
dưới sự điều khiển thống nhất của một hệ 
điều hành.


I.2. Các điểm mạnh trong hệ tin học phân tán
 Cơ chế tính tốn phân tán hỡ trợ truy cập các dữ liệu 
được lưu ở nhiều nơi.
 Nhờ cơ chế nhân bản nên người dùng chỉ cần truy cập 

cục bộ cũng lấy được các thơng tin từ các trung tâm 
chính ở rất xa.
 Hệ thống nầy khắc phục được các hiểm họa địa phương
 Dữ liệu phân tán đòi hỏi phải được nhân bản và đồng bộ 
hóa cao
 Hệ phân tán được xây dựng trên giao thức TCP/IP và các 
kỹ thuật Web cùng với các ứng dụng trung gian 
(middleware) thúc đẩy việc tính tốn phân tán.


I.3. Các mơ hình ứng dụng phân tán
 RPC (remote procedure call) 
 Messaging services Dịch vụ thơng điệp còn gọi là dịch vụ 
MOM (message-oriented middleware)
 ORB (object-request broker) Một tác nhân kiểm sốt 
truyền thơng, cho phép các đối tượng được phép truyền 
thơng lên mạng


Đồng bộ phân tán

II.1 Thời gian logic và trật tự sự kiện từng 
phần [Lamport]
II.2 Gắn thời gian logic với các sự kiện
II.3 Thuật tốn đóng dấu thời gian Lamport
II.4 Các thuật tốn


II.1 Thời gian logic và trật tự sự kiện
từng phần [Lamport]

 Trong hệ phân tán, việc đồng bộ hóa chủ yếu 
u cầu thiết lập một trật tự giữa các sự kiện. 
 Trật tự đó thể hiện thơng qua việc trao đổi các 
thơng điệp với nhau.
 Lamport đã đưa ra rằng hai sự kiện từ các trạm 
khác nhau chỉ có thể có trật tự nếu chúng được 
tách rời với nhau bằng cách gửi và nhận thơng 
điệp.


II.1 Thời gian logic và trật tự sự kiện…(tt)
 Quan hệ “có trước” (→):

•
•
a
b
a “có trước” b (a → b)
a
2.
P
•
•
•
Q
b
a “có trước” b (a → b)
3. P
•

a
•
•
Q
c
b
a “xảy ra trước” c (a → c) - bắc cầu 1.

P


II.1 Thời gian logic và trật tự sự kiện…(tt)

Xét về trật tự sự kiện
P1

P2

P3

P
Q1
Q

Q2

Q3

Trật tự từng phần của các sự kiện:
P1 → P2 → P3, Q1 → Q2 → Q3

II.1 Thời gian logic và trật tự sự kiện…(tt)

P1
P
Q1
Q

P2
Thông điệp
Q2

P3
Q3

Nếu P1 là sự kiện phát thông điệp và Q2 là sự
kiện nhận tương ứng thì: P1 → Q2


II.1 Thời gian logic và trật tự sự kiện…(tt)

 Trật tự các sự kiện được định nghĩa như sau:
- Nếu A và B là hai sự kiện của cùng một trạm và A xảy ra 
trước B thì ta có A→B.
- Nếu A là phát thơng điệp từ một trạm nào đó và B là 
nhận thơng điệp thì ta có A→B.
Nếu A→ B và B→C, thì A→C.
 Nếu hai sự kiện A và B xảy ra ở hai tiến trình riêng biệt 
và khơng trao đổi thơng điệp thì các tiến trình này được 

gọi là song song (A||B)


II.2 Gắn thời gian logic với các sự kiện

- Các đồng hồ lôgic: gán một số cho mỗi 
sự kiện cục bộ nhưng không liên quan đến 
thời gian vật lý. 
Điều kiện đồng hồ
∀ sự kiện a,b : nếu a → b thì C(a) < C(b)
Pi
Pj

a

•

•
•
c
b
Ci (a) < Cj (b) và Cj (b) < Cj (c)


II.3 Thuật tốn đóng dấu thời gian Lamport

Các qui luật:
 Quy luật 1:  Mỡi tiến trình Pi gia tăng Ci thêm 
một trị số giữa hai sự kiện thành cơng.
 Quy luật 2:  Mỡi tiến trình Pi đóng dấu thời gian 

cho các thơng điệp m gửi đi, Tm = Ci (a)
 Quy luật 3: Khi nhận được thơng điệp m, tiến 
trình Pj đặt lại giá trị Cj: Cj = max (Cj, Tm) + 1


II.4 Các thuật tốn

 Tổng qt: Một trạm bất kỳ trong hệ thống có thể
+ u cầu miền găng CS, 
+ thi hành CS, hoặc 
+ khơng làm gì cả đối với CS (thi hành trong đoạn 
khơng phải miền găng.) 


II.4 Các thuật tốn

 Các thuật tốn nên thỏa mãn các u cầu
+  Khơng bế tắc
+  Khơng đói
+  Cơng bằng (các u cầu được thi hành theo thứ 
tự chúng được tạo)
+  Dung thứ lỡi (có thể vẫn hoạt động khi có sự cố 
tại một hoặc nhiều trạm) 


Thuật toán giả phân tán : Hàng đợi tập trung

-  Có  một  trạm  điều  khiển  việc  cung  cấp  tài 
ngun. 
- Trạm điều khiển duy trì một hàng đợi chứa 

các  u  cầu  và  cấp  cho  mỗi  trạm  quyền 
truy cập vào miền găng theo lần lượt.


Thuật tốn giả phân tán : Hàng đợi tập trung

Tiến trình trạm điều khiển với Hàng đợi 
u cầu
2

1

3

ACK
REQ
C

1

Tiến trình 1 u cầu truy 
cập  vào miền găng CS. 
Điều phối viên đưa u 
cầu vào hàng đợi và cấp 
quyền truy cập vì lúc đầu 
hàng đợi trống.


Thuật tốn giả phân tán : Hàng đợi tập trung
1

2

Khơng hồi
âm

REQ

1
2

C

1
REL

Tiến trình 2 u cầu truy 
cập vào CS. Điều phối viên 
xếp u cầu vào hàng đợi 
và từ chối khơng cho truy 
cập vì hàng đợi khơng 
trống.

3

2

3

ACK

C

2

Tiến trình 1 rời khỏi CS. 
Điều phối viên loại bỏ 1 
khỏi hàng đợi và cấp 
quyền truy cập cho tiến 
trình đầu tiên trong hàng 
đợi – đó là tiến trình 2


Thuật toán Lamport: Hàng đợi phân tán

 Thuật  toán  là  sự  suy  rộng  của  Hàng  đợi  tập 
trung.
 Sử  dụng  cơ  chế  đóng  dấu  thời  gian  cho  việc 
đồng bộ các đồng hồ lơgic. 
 Giả định các tiến trình liên lạc thơng qua các 
kênh FIFO tin cậy. 


Thuật tốn Lamport: Hàng đợi phân tán

 Các kiểu thơng điệp
- (REQ, Ci, i) : u cầu truy cập vào miền găng CS của 
tiến trình Pi. 
- (REP, Ci, i) : Hồi âm từ tiến trình Pi cho tiến trình Pj khi 
Pi nhận u cầu từ Pj.
- (REL, Ci, i) : Thơng điệp giải phóng từ Pi thơng báo cho 

biết nó đã rời khỏi CS.
 Các biến tiến trình:
- Ci : Đồng hồ cục bộ của Pi, khởi tạo từ 0.
- qi : Hàng đợi [0 .. N-1] chứa các thơng điệp. 


Thuật toán Lamport: Hàng đợi phân tán

 Thuật toán yêu cầu Pi

 Trong đó:

timestamp( (m, c, i ) )  =  (c, i)
(c, i) < (d, j)   nếu   c < d hoặc ( c = d và i < j ) 


Thuật tốn nhận thơng điệp của Pi
on receipt
of  (REQ, k, j)  begin
ci  ←  max(ci , k) + 1 ;
                               qi [j]  ←  (REQ, k, j) ;
                               send(REP, ci, i) to j ;
                           end ;
of  (REL, k, j)  begin
ci  ←  max(ci , k) + 1 ;
                               qi [j]  ←  (REL, k, j) ;
                           end ;
    of  (REP, k, j)  begin
ci  ←  max(ci , k) + 1 ;
Hồi âm từ tiến

                               if type of (qi [j])  =  REQ) then
trình Pj
                                   qi [j]  ←  (REP, k, j) ;
                           end ;


Bài tập
Trên cơ sở kiến thức đã lĩnh hội trong phần cơng tơ
 sự kiện, ta hãy chứng minh các quan hệ có trước: 
Sản xuất thứ i → tiêu thụ thứ i → sản xuất thứ (i + N)