Nâng cao hiệu quả một số kỹ thuật đảm bảo tính nhất quán dữ liệu trong mạng P2P.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

NGUYỄN HỒNG MINH

NÂNG CAO HIỆU QUẢ MỘT SỐ KỸ THUẬT ĐẢM BẢO
TÍNH NHẤT QUÁN DỮ LIỆU TRONG MẠNG P2P

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng - Năm 2021


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

NGUYỄN HỒNG MINH
NÂNG CAO HIỆU QUẢ MỘT SỐ KỸ THUẬT ĐẢM BẢO
TÍNH NHẤT QUÁN DỮ LIỆU TRONG MẠNG P2P

Chuyên ngành: KHOA HỌC MÁY TÍNH
Mã số

: 60.48.01.01

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TSKH. Nguyễn Xuân Huy
2. PGS.TS. Lê Văn Sơn

Đà Nẵng - Năm 2021


3

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu do tôi thực hiện, dưới sự hướng dẫn
của PGS.TSKH Nguyễn Xuân Huy và cố PGS.TS Lê Văn Sơn.
Các kết quả được viết chung với các tác giả khác đều được sự đồng ý của
đồng tác giả trước khi đưa vào luận án. Các kết quả nêu trong luận án là trung thực
và chưa từng được ai công bố trong các cơng trình nào khác.

Tác giả

Nguyễn Hồng Minh


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN.............................................................................................i
MỤC LỤC........................................................................................................ii
DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT................................v
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU......................................................................vii
DANH MỤC BẢNG.......................................................................................ix
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ..................................................................x
MỞ ĐẦU..........................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của luận án................................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án.....................................................................6
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án.................................................6
4. Phương pháp nghiên cứu..................................................................................8
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án......................................................8

6. Cấu trúc luận án...............................................................................................9
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ YÊU CẦU ĐẢM BẢO TÍNH NHẤT QUÁN
DỮ LIỆU CHIA SẺ TRONG MẠNG P2P..................................................11
1.1. HỆ THỐNG DỮ LIỆU CHIA SẺ PHÂN TÁN TRONG MẠNG P2P 11
1.1.1. Hệ phân tán...................................................................................11
1.1.2. Mạng ngang hàng..........................................................................15
1.1.3. Dữ liệu chia sẻ trong mạng P2P....................................................19
1.2. ĐẢM BẢO TÍNH NHẤT QUÁN DỮ LIỆU TRONG MẠNG P2P.......21
1.2.1. Khái niệm....................................................................................21
1.2.2. Mơ hình nhất qn dữ liệu..........................................................22
1.2.3. Bài tốn đảm bảo tính nhất quán dữ liệu trong mạng P2P..........25
1.3. GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO TÍNH NHẤT QUÁN DỮ LIỆU TRONG
MẠNG P2P VÀ TIẾP CẬN CỦA LUẬN ÁN........................................27


1.3.1. Giải pháp đảm bảo tính nhất quán dữ liệu....................................27
1.3.2. Tiếp cận của luận án......................................................................34
1.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1........................................................................34
1.5....................................................................................................................C
hương 2. GIẢI PHÁP CẬP NHẬT NỘI DUNG ĐẢM BẢO TÍNH NHẤT
QUÁN DỮ LIỆU TRONG MẠNG P2P......................................................35
2.1. CHƯƠNG TRÌNH PHÂN TÁN, KHƠNG THUẦN NHẤT..................35
2.1.1. Chương trình phân tán..................................................................35
2.1.2. Biểu diễn các tham số của hệ thống dữ liệu chia sẻ......................38
2.2. LƯỢC ĐỒ CẬP NHẬT NỘI DUNG ĐẢM BẢO TÍNH NHẤT QUÁN
DỮ LIỆU CHIA SẺ TRONG MẠNG P2P.............................................41
2.2.1. Giải pháp xây dựng và duy trì cấu trúc cập nhật..........................42
2.2.2. Mơ hình lan truyền cập nhật.........................................................45
2.2.3. Biểu diễn các tham số đánh giá hiệu quả......................................46
2.3. MÔ PHỎNG THỰC NGHIỆM...............................................................50

2.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2........................................................................53
1.6....................................................................................................................C
hương 3. MỘT SỐ GIẢI PHÁP ĐỀ XUẤT NÂNG CAO HIỆU QUẢ CẬP
NHẬT NỘI DUNG ĐẢM BẢO TÍNH NHẤT QUÁN DỮ LIỆU..............54
3.1. GIẢI PHÁP XÂY DỰNG CẤU TRÚC CẬP NHẬT HIỆU QUẢ ĐỐI VỚI
CÁC HỆ THỐNG KÉM ỔN ĐỊNH................................................................54
3.1.1. Bài toán.........................................................................................54
3.1.2. Giải pháp.......................................................................................55
3.1.3. Thực nghiệm và đánh giá hiệu quả...............................................61
3.1.4. Kết luận.........................................................................................63
3.2. GIẢI PHÁP LINH HOẠT TRONG CẬP NHẬT VÀ PHÒNG TRÁNH TẮC
NGHẼN...........................................................................................................64
3.2.1. Bài toán.........................................................................................64
3.2.2. Giải pháp.......................................................................................65


3.2.3. Thực nghiệm và đánh giá hiệu quả...............................................73
3.2.4. Kết luận.........................................................................................79
3.3. GIẢI PHÁP NHÂN BẢN DỰA VÀO NGƯỠNG TỐC ĐỘ YÊU CẦU CẬP
NHẬT TRONG TỐI ƯU CHI PHÍ ĐẢM BẢO TÍNH NHẤT QUÁN. 80
3.3.1. Bài toán.........................................................................................80
3.3.2. Giải pháp.......................................................................................80
3.3.3. Thực nghiệm và đánh giá hiệu quả...............................................83
3.3.4. Kết luận.........................................................................................87
3.4. GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG MÁY ẢO CẬP NHẬT...88
3.4.1. Bài toán.........................................................................................88
3.4.2. Giải pháp.......................................................................................90
3.4.3. Thực nghiệm và đánh giá hiệu quả...............................................93
3.4.4. Kết luận.........................................................................................94
3.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3........................................................................95

3.5.1.................................................................................................................KẾT
LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN.............................................................96
3.5.2.................................................................................................................DANH
MỤC CÁC CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU CỦA TÁC GIẢ....................98
3.5.3.................................................................................................................TÀI LIỆU
THAM KHẢO...............................................................................................99


3.5.4. DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT
3.5.5.
3.5.6.
3.5.7.
3.5.8.
Tiếng Anh
3.5.9.
3.5.10. Tiếng Việt
Ký hiệu

3.5.11.

Ad-hoc

3.5.12.
3.5.13.

Mạng tùy biến

3.5.14.

Balancing load

3.5.15.
3.5.16.

Cân bằng tải

3.5.17.

Blockchain

3.5.18.
3.5.19.

Công nghệ chuỗi – khối

3.5.20.

Bottleneck

3.5.21.
3.5.22.

Tắc nghẽn

3.5.23.

Central Processing

Unit

3.5.24.

3.5.25.

Bộ xử lý trung tâm

CPU

3.5.26.

Churn

3.5.27.
3.5.28.

Nút bị lỗi

3.5.29.

Cloud Computing

3.5.30.
3.5.31.

Điện toán đám mây

Consistency
maintenance scheme
3.5.35.
Data Center

3.5.33.
3.5.34.

Lược đồ đảm bảo tính

3.5.36.
3.5.37.

Trung tâm dữ liệu

3.5.38.

Data Consistency

3.5.39.
3.5.40.

Nhất quán dữ liệu

3.5.41.

Data Replication

3.5.42.
3.5.43.

Nhân bản dữ liệu

3.5.44.

Data consistency

3.5.45.
3.5.46.

Mơ hình nhất qn dữ

3.5.32.

nhất qn

model

liệu

3.5.47.

Deadlock

3.5.50.

Deadlock Avoidance

3.5.48.
3.5.49.
3.5.51.

3.5.52.

Bế tắc
Phịng tránh bế tắc

DA

3.5.53.

3.5.54.
3.5.55.

Distributed file

sharing

3.5.56.

3.5.57.
3.5.58.

Distributed file

systems

3.5.59.

Phân phối tập tin phân

tán
Hệ thống tập tin phân

tán
Distributed hash table

3.5.60.

3.5.61.

Bảng băm phân tán

DHT

3.5.62.

Distributed System

3.5.63.
3.5.64.

Hệ thống phân tán

3.5.65.

File sharing

3.5.66.
3.5.67.

Ứng dụng phân phối tập

application

3.5.68.

tin
First In, First Out

3.5.69.

3.5.70.

Cơ chế vào trước, ra


FIFO

3.5.71.

Flooding

3.5.74.

Hard Disk Drive

trước

3.5.72.
3.5.73.
3.5.75.

3.5.76.

Làm ngập
Ổ đĩa cứng

HDD

3.5.77.

Hash function

3.5.78.
3.5.79.

Hàm băm

3.5.80.

Hop

3.5.81.
3.5.82.

Bước

3.5.83.

Hybrid

3.5.84.
3.5.85.

Lai

3.5.86.

Information

Technology

3.5.89.

Infrastructure as a

Công nghệ thông tin

3.5.91.

Hạ tầng dịch vụ

3.5.93.

3.5.94.

Ngôn ngữ đặc tả giao

IDL

diện

3.5.90.

IaaS

Interface Definition

Language

3.5.95.

3.5.88.

IT

Service

3.5.92.

3.5.87.

Internet

3.5.96.
3.5.97.

Mạng Internet toàn cầu


3.5.98.
3.5.99.
3.5.100. Interroperability

3.5.102. Liên tác
3.5.101.

3.5.103.

3.5.104.
3.5.105. Khóa – bảng băm của dữ

Key

liệu
Large-scale
distributed systems
3.5.109. Message

3.5.107.
3.5.108. Hệ thống phân tán quy

3.5.112.

Model consistency

3.5.113.
3.5.114. Mơ hình nhất quán

3.5.115.

Overlay Network

3.5.116.

3.5.117. Mạng phủ

3.5.118.

P2P structured

3.5.119.
3.5.120. P2P có cấu trúc

3.5.121.

P2P unstructured

3.5.122.
3.5.123. P2P khơng có cấu trúc

3.5.124.

Peer

3.5.125.
3.5.126. Điểm

3.5.127.

Peer-To-Peer

3.5.106.

mơ lớn

3.5.110.
3.5.111. Thơng điệp

3.5.128.

3.5.129. Mạng ngang hàng

P2P

3.5.130.

Portability

3.5.131.
3.5.132. Chuyển mang

3.5.133.

Pull

3.5.134.
3.5.135. Kéo cập nhật

3.5.136.

Push

3.5.137.
3.5.138. Đẩy cập nhật

3.5.139.

Random Access

Memory

3.5.140.

3.5.141. Bộ nhớ RAM

RAM

3.5.142.

Random Walk

3.5.143.
3.5.144. Ngẫu nhiên

3.5.145.

Replica

3.5.146.
3.5.147. Bản sao

3.5.148.

Resilience

3.5.149.
3.5.150. Bền vững

3.5.151.

Resource allocation

3.5.152.
3.5.153. Cung cấp tài nguyên

3.5.154.

Robustness

3.5.155.
3.5.156. Khả năng chịu đựng

3.5.157.

Rumor Spreading

3.5.158.
3.5.159. Khai khoáng

3.5.160.

Scalability

3.5.161.

3.5.162. Khả năng mở rộng, co
giãn

3.5.163.

Shared data

3.5.164.
3.5.165. Dữ liệu chia sẻ

3.5.166.

Shared Data System

3.5.167.
3.5.168. Hệ thống dữ liệu chia sẻ


3.5.169.

Time-To-Expire

3.5.170.

3.5.171. Thời gian bản sao có

TTE

hiệu lực

3.5.172.

Topology

3.5.173.
3.5.174. Hình thái

3.5.175.

Update Propagation

3.5.176.
3.5.177. Lan truyền cập nhật

3.5.178.

Update Tree

3.5.179.
3.5.180. Cây cập nhật

3.5.181.

Virtual Machine

3.5.182.

3.5.183. Máy ảo

VM

3.5.184.

VM NOSR

3.5.185.
3.5.186. Không tạo được và tạm

3.5.187.

VM SR

3.5.188.
3.5.189. Không tạo được VM có
sử dụng

3.5.190.

Wait – For - Graph

3.5.191.
WFG

3.5.192. Đồ thị tranh chấp


3.5.193.
3.5.194.

DANH MỤC CÁC KÝ

HIỆU

3.5.195.
3.5.196. Ký hiệu

3.5.197.

Ý nghĩa

3.5.198.

3.5.199.

Chi phí trung bình gửi u cầu cập nhật của

nút

3.5.200.

3.5.201.

Chi phí trung bình thực hiện cập nhật cho

nút

3.5.202.
3.5.203.

3.5.204.

Khả năng tối đa tài nguyên CPU, HDD,
RAM của nút j
3.5.206.
Tập các nút con của nút K

3.5.205.
3.5.207.
3.5.209.
3.5.210.
3.5.212.
3.5.214.
3.5.215.
3.5.218.
3.5.219.
3.5.221.

,

3.5.208.

Số lượng nút trong cây con của nút K

3.5.211.
3.5.213.

Chi phí truyền thơng giữa nút và nút

3.5.216.

Chi phí lan truyền cập nhật cho các yêu cầu

Chi phí nút liên kết vào cây cập nhật

từ nút

3.5.217.
3.5.220.

cho nút
Chi phí trong trường hợp nhân bản cho
nút để cập nhật cho các nút yêu cầu
Cây cập nhật, mỗi nút có tối đa d nút con

3.5.223.

3.5.222.
3.5.224.

3.5.225.

3.5.226.

Chiều cao của cây con với K là nút gốc

3.5.227.
3.5.229.

3.5.228.
3.5.230.

Định danh của nút K

3.5.231.
3.5.233.

3.5.232.

Nút K tại mức l trong cây cập nhật

3.5.234.

Chiều cao cây cập nhật

L

3.5.235.
3.5.236.

3.5.237.

3.5.238.
3.5.239.

3.5.240.

3.5.241.

3.5.242.
3.5.244.

3.5.243.

Hàm mục tiêu tối ưu

Định danh của dữ liệu chia sẻ X

Số lượng yêu cầu cập nhật gửi tới nút
trong khoảng thời gian Γ
Số lượng cập nhật gửi tới nút gốc trong
khoảng thời gian Γ
Tiến trình của nút i
Xác suất một nút tại mức m có yêu cầu cập

nhật

3.5.245.

3.5.246.

Tiến trình đọc dữ liệu X và trả về kết quả là

y

3.5.247.
3.5.249.
3.5.248.
3.5.250. request_updat 3.5.251.
e(K)

Tài nguyên CPU, HDD, RAM cung cấp

Yêu cầu cập nhật của nút K


3.5.252.
3.5.254.

()

3.5.253.
3.5.255.

Nút j nhận được thông điệp gửi từ nút i
Nút i gửi thông điệp tới nút j


3.5.256.
3.5.257.
3.5.258.

3.5.259.

Cây cập nhật của dữ liệu chia sẻ X

3.5.260.
3.5.262.

3.5.261.
3.5.263.

Tiến trình ghi dữ liệu X là giá trị y

Vùng không gian định danh của nút K chịu

trách nhiệm

3.5.266.

3.5.264.
3.5.265.
3.5.268.
3.5.270.

X

3.5.276.
3.5.279.

3.5.267.
3.5.269.

chịu trách nhiệm
Dữ liệu chia sẻ

3.5.272.

Tài nguyên CPU, HDD, RAM yêu cầu để

tạo máy ảo

3.5.271.
3.5.274.

Phân vùng thứ i trong không gian định danh

do nút K

3.5.273.
Γ

3.5.275.
3.5.277.

Một khoảng thời gian
Hàm trừu tượng xác định khoảng cách giữa

hai khóa

3.5.278.
3.5.280.

và
Số Hilbert


3.5.281.
3.5.282.

DANH MỤC CÁC
BẢNG

3.5.283............................................................................................................. Bảng 1.1. So

sánh mạng P2P có cấu trúc và khơng có cấu trúc....................................................18

3.5.284............................................................................................................. Bảng 1.2. So
sánh độ phức tạp các phương pháp truy vấn trong mạng P2P.................................19

3.5.285............................................................................................................. Bảng 1.3. So
sánh một số kiến trúc mạng phủ P2P có cấu trúc.....................................................19

3.5.286............................................................................................................. Bảng 1.4.
Các mơ hình nhất qn lấy dữ liệu làm trung tâm [40]...........................................22

3.5.287............................................................................................................. Bảng 3.1.
Kết quả mô phỏng ảnh hưởng bậc của nút đối với độ trễ cập nhật..........................61

3.5.288. Bảng 3.2. Kết quả mô phỏng ảnh hưởng tốc độ nút vào/ra hệ thống đối
với độ trễ cập nhật của thuật toán đề xuất và giải pháp của Nakashima. 62

3.5.289. Bảng 3.3. Kết quả mô phỏng ảnh hưởng tốc độ nút vào/ra hệ thống đối
với độ trễ cập nhật của giải pháp đề xuất và giải pháp của Nakashima. .74

3.5.290. Bảng 3.4. Kết quả mô phỏng ảnh hưởng tốc độ nút thực hiện cập nhật
đối với độ trễ cập nhật của giải pháp đề xuất và giải pháp của Nakashima
...............................................................................................................75

3.5.291. Bảng 3.5. Kết quả mô phỏng ảnh hưởng số lượng nút đối với độ trễ cập
nhật của giải pháp đề xuất và giải pháp của Nakashima.........................76

3.5.292. Bảng 3.6. Kết quả mô phỏng ảnh hưởng tốc độ nút vào/ra hệ thống đối
với tỷ lệ cập nhật thành công của giải pháp đề xuất và giải pháp của
Nakashima..............................................................................................77

3.5.293. Bảng 3.7. Kết quả mô phỏng ảnh hưởng số lượng nút đối với tỷ lệ cập
nhật thành công của giải pháp đề xuất và giải pháp của Nakashima......78

3.5.294. Bảng 3.8. Kết quả mô phỏng ảnh hưởng tốc độ nút thực hiện cập nhật
đối với tỷ lệ cập nhật thành công của giải pháp đề xuất và giải pháp của
Nakashima 79

3.5.295. Bảng 3.9. Kết quả mô phỏng ảnh hưởng của số lượng nút đối với độ trễ
cập nhật của giải pháp đề xuất và giải pháp của Nakashima, Yi.............84

3.5.296.

Bảng 3.10. Kết quả mô phỏng ảnh hưởng tốc độ nút vào/ra hệ thống đối với độ

3.5.297............................................................................................................. trễ cập nhật
của giải pháp đề xuất và giải pháp của Nakashima, Yi.............................................85

3.5.298. Bảng 3.11. Kết quả mô phỏng ảnh hưởng tốc độ nút thực hiện cập nhật
đối với tỷ lệ cập nhật thành công của giải pháp đề xuất và giải pháp của
Nakashima, Yi.........................................................................................87


3.5.299. Bảng 3.12. Tổng hợp kết quả mô phỏng của thuật toán AllResVm và
thuật toán tham lam với các khả năng khác nhau của bộ xử lý P...........94


3.5.300.
3.5.301.

DANH MỤC CÁC
HÌNH

3.5.302............................................................................................................... Hình 1. Số
lượng người dùng Internet giai đoạn từ 2012 đến 2021.............................................1

3.5.303............................................................................................................... Hình 2.
Dung lượng trên Internet mỗi tháng giai đoạn từ 2017 đến 2022..............................2

3.5.304............................................................................................................... Hình 3.
Thiết bị đầu cuối kết nối mạng Internet giai đoạn từ 2017 đến 2022.........................2

3.5.305............................................................................................................... Hình 4.
Mạng khơng dây kết nối Internet giai đoạn từ 2018 đến 2023...................................3

3.5.306. Hình 5. Các ứng dụng sử dụng nhiều nhất lưu lượng trên mạng Internet
giai đoạn từ 2017 đến 2021......................................................................4

3.5.307............................................................................................................. Hình 1.1.
Bốn thực thể tạo nên hệ phân tán.............................................................................12

3.5.308............................................................................................................. Hình 1.2.
Minh họa mạng ngang hàng P2P.............................................................................15

3.5.309............................................................................................................. Hình 1.3.
Lưu trữ phân tán trong mạng P2P có cấu trúc..........................................................16

3.5.310............................................................................................................. Hình 1.4.
Phân loại các kỹ thuật nhân bản dữ liệu trong mạng P2P........................................20

3.5.311..............................................................................................................Hình 1.5. Hệ
thống dữ liệu chia sẻ X............................................................................................21

3.5.312............................................................................................................. Hình 1.1.
Đảm bảo mơ hình nhất qn tuần tự........................................................................23

3.5.313............................................................................................................. Hình 1.7.
Đảm bảo mơ hình nhất qn nhân quả.....................................................................24

3.5.314............................................................................................................. Hình 1.8.
Đảm bảo mơ hình nhất qn PRAM........................................................................24

3.5.315............................................................................................................. Hình 1.9.
Đảm bảo mơ hình nhất qn yếu.............................................................................25

3.5.316............................................................................................................. Hình 1.10.
Tiến trình thực thi độc lập trên dữ liệu chia sẻ X trong mạng P2P...........................25

3.5.317............................................................................................................. Hình 1.11.
Truyền thơng Unicast..............................................................................................28

3.5.318............................................................................................................. Hình 1.12.
Truyền thơng Broadcast...........................................................................................29

3.5.319............................................................................................................. Hình 1.13.
Truyền thơng Multicast............................................................................................29


3.5.320............................................................................................................. Hình 1.14.
Nút liên kết trong chuỗi logic cập nhật....................................................................30

3.5.321............................................................................................................. Hình 1.15.
Thơng điệp khai khống q bước về mỗi hướng.......................................................31

3.5.322............................................................................................................. Hình 2.1.
Biểu diễn phân phối Pareto......................................................................................39

3.5.323............................................................................................................. Hình 2.2.
Biểu diễn phân phối Poisson...................................................................................40

3.5.324............................................................................................................. Hình 2.3.
Biểu diễn phân phối Zipf.........................................................................................41

3.5.325............................................................................................................. Hình 2.4.
Minh họa cây nhị phân cập nhật..............................................................................42

3.5.326............................................................................................................. Hình 2.5.
Xây dựng cây cập nhật sử dụng nút đại diện...........................................................44

3.5.327............................................................................................................. Hình 2.6.
Mơ hình lan truyền cập nhật trong cấu trúc cây.......................................................46

3.5.328............................................................................................................. Hình 2.7.
Mơ hình tính tốn rút gọn đối với độ trễ cập nhật....................................................46

3.5.329............................................................................................................. Hình 2.8.
Kiến trúc ứng dụng xây dựng trên mạng P2P..........................................................50

3.5.330............................................................................................................. Hình 2.9.
Sắp xếp các nút và khóa trong khơng gian định danh 128 bit..................................51

3.5.331.
3.5.332............................................................................................................. Hình 2.10.
Bảng định tuyến của mỗi nút trong mạng Pastry.....................................................52

3.5.333............................................................................................................. Hình 2.11.
Mơ phỏng thuật tốn trên mạng Pastry bằng cơng cụ OverSim..............................52

3.5.334............................................................................................................. Hình 3.1. Ký
hiệu các nút con.......................................................................................................55

3.5.335. Hình 3.2. Các nút tham gia hệ thống dữ liệu chia sẻ X và được sắp xếp
trong không gian định danh [0,2128 -1]....................................................57

3.5.336............................................................................................................. Hình 3.3.
Minh họa kết quả xây dựng cây cập nhật của thuật tốn ID_LINK.........................58

3.5.337. Hình 3.4. So sánh thuật toán đề xuất với giải pháp của Nakashima về
ảnh hưởng tốc độ nút vào/ra hệ thống đối với độ trễ cập nhật................63

3.5.338............................................................................................................. Hình 3.5.
Minh họa cây cập nhật và vector V của nút Y..........................................................68

3.5.339............................................................................................................. Hình 3.6. Bộ
nhớ đệm của nút Y trước và sau cập nhật.................................................................69

3.5.340............................................................................................................. Hình 3.7.
Giải phóng bộ nhớ đệm của nút Y đầy trong trường hợp 1......................................70

3.5.341............................................................................................................. Hình 3.8.
Hốn đổi liên kết các nút trong trường hợp 1..........................................................70

3.5.342............................................................................................................. Hình 3.9.
Cập nhật trong bộ nhớ đệm của nút K khi có nút con mới.......................................71

3.5.343............................................................................................................. Hình 3.10.
Giải phóng bộ nhớ đệm của nút Y đầy trong trường hợp 2......................................72

3.5.344............................................................................................................. Hình 3.11.
Hốn đổi liên kết các nút trong trường hợp 2..........................................................72

3.5.345. Hình 3.12. So sánh giải pháp đề xuất với giải pháp của Nakashima về
ảnh hưởng tốc độ nút vào/ra hệ thống đối với độ trễ cập nhật................74

3.5.346. Hình 3.13. So sánh giải pháp đề xuất với giải pháp của Nakashima về
ảnh hưởng tốc độ nút thực hiện cập nhật đối với độ trễ cập nhật............75

3.5.347. Hình 3.14. So sánh giải pháp đề xuất với giải pháp của Nakashima về
ảnh hưởng số lượng nút đối với độ trễ cập nhật.....................................76

3.5.348. Hình 3.15. So sánh giải pháp đề xuất với giải pháp của Nakashima về
ảnh hưởng tốc độ nút vào/ra hệ thống đối với tỷ lệ cập nhật thành công78

3.5.349. Hình 3.16. So sánh giải pháp đề xuất với giải pháp của Nakashima về
ảnh hưởng của số lượng nút đối với tỷ lệ cập nhật thành cơng...............78

3.5.350. Hình 3.17. So sánh giải pháp đề xuất với giải pháp của Nakashima về
ảnh hưởng tốc độ nút thực hiện cập nhật đối với tỷ lệ cập nhật thành công

...............................................................................................................79

3.5.351. Hình 3.18. So sánh giải pháp đề xuất với giải pháp của Nakashima, Yi về
ảnh hưởng số lượng nút đối với độ trễ cập nhật.....................................84

3.5.352. Hình 3.19. So sánh giải pháp đề xuất với giải pháp của Nakashima, Yi về
ảnh hưởng tốc độ nút vào/ra hệ thống đối với độ trễ cập nhật................86

3.5.353. Hình 3.20. So sánh giải pháp đề xuất với giải pháp của Nakashima, Yi về
ảnh hưởng tốc độ nút thực hiện cập nhật đối với tỷ lệ cập nhật thành
công 87


3.5.354......................................Hình 3.21. Mơ hình phân tán M VM-out-of-N PM

89

3.5.355......Hình 3.22. Giao diện thực nghiệm cấp phát tài nguyên CPU cho máy ảo

93

3.5.356.................Hình 3.23. So sánh thuật tốn AllResVm với thuật toán tham lam

94


21

3.5.357.

MỞ ĐẦU

3.5.358.

1. Tính cấp thiết của luận án

Trong

kỷ

nguyên

Internet, thế giới chứng kiến sự bùng nổ về số
lượng người dùng và lưu lượng trao đổi thơng
tin trên mạng. Điều này có được là do sự phát
triển vượt bậc của công nghệ trên các lĩnh vực
như phần cứng, phần mềm và kết nối (truyền
thơng). Ngày nay, người dùng cuối có thể sử
dụng rất nhiều loại phương tiện hay thiết bị
như điện thoại thơng minh, máy tính xách tay,
tivi để kết nối mạng Internet bằng công nghệ
truyền thông tốc độ cao (mạng cáp quang hoặc
mạng wifi 4G, 5G), thông qua các ứng dụng
hết sức đa dạng, thực hiện mọi hoạt động trên
mạng (chia sẻ thông tin, làm việc tương tác...).

3.5.359.

Qua các số liệu thống kê

và dự báo được công bố bởi các tổ chức uy tín
như tổ chức Liên minh viễn thơng quốc tế ITU
(International Telecommunication Union), tổ
chức phi lợi nhuận hỗ trợ cơ sở hạ tầng của
Internet toàn cầu ISC (Internet Systems
Consortium) và công ty hàng đầu thế giới về
công nghệ thông tin và kết nối mạng Cisco,
cho thấy các thông tin liên quan đến hoạt động
và phát triển của hệ phân tán như sau:

3.5.360.
5
lƣợng
ngƣ
ời
dùng
Inter
net
(Đơn
vị:
Tỷ)

3.5.361.

2.08

2.33

4

.
5
2.48

3.01

3.5.362.
4

3.5.363.
3
.

3.42

3.77

4.02

4.39

4.54

4.66


22
5

từng năm, được trình

3.5.364.
3

3.5.365.
2
.
5

3.5.366.
2

3.5.367.
1
.
5

3.5.368.
1

3.5.369.
0
.
5

3.5.370.
0

3.5.371.
012

3.5.372.
3.5.373.

2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021

Hình 1.
Số lượng người dùng
Internet giai đoạn từ
2012 đến 2021 [1]

3.5.374.
Người
dùng Internet: Thế
giới hiện có 4,66 tỷ
người dùng
Internet, và từ năm
2012 đến nay, tốc
độ người dùng luôn
tăng rất nhanh qua

2

3.5.375.
3.5.376.
bày như trong Hình 1.
3.5.377.

Dung lượng trao đổi trên Internet: Dung lượng trao đổi trên

mạng Internet mỗi tháng là rất lớn, năm 2021 là 267 exabytes và dự kiến năm 2022
sẽ lên đến 333 exabytes, được trình bày như trong Hình 2.

3.5.378.
3.5.379.
350
3.5.380.
3.5.381.ngDu 300
3.5.382.
lƣợn
3.5.383.g
250
trao
3.5.384.
đổi
129
3.5.385.trên 200
100
Inter
3.5.386.
net

3.5.387.(Đơn 150
vị:
3.5.389.
3.5.390.
100
3.5.391.
3.5.392.
50
3.5.393.
3.5.394. 0
3.5.395. 2017

3.5.388.
333
267
212
167

2018

2019

2020

2021

2022

3.5.396. Hình 2. Dung lượng trên Internet mỗi tháng giai đoạn từ 2017 đến 2022 [2]
3.5.397.

Thiết bị đầu cuối kết nối Internet: Nhiều loại thiết bị đầu cuối

có thể giúp người dùng kết nối mạng, trong đó thiết bị cầm tay như điện thoại thơng
minh ln chiếm đa số và phát triển nhanh có tỷ lệ lớn, dự báo năm 2022 sẽ là 50%,
được trình bày như trong Hình 3.


3.5.398.

Hình 3. Thiết bị đầu cuối kết nối mạng Internet giai đoạn từ 2017 đến 2022 [3]


3.5.399.
3.5.400.

3.5.401.
3.5.402.
3.5.403.
3.5.404.

Hình 4. Mạng khơng dây kết nối Internet giai đoạn từ 2018 đến 2023 [3]
Công nghệ không dây kết nối mạng: Các mạng không dây tốc

độ cao như 4G, 5G ngày càng được các thiết bị sử dụng rộng rãi, phổ biến để kết
nối mạng. Chẳng hạn, dự báo đến nay 2023, mạng 4G sẽ chiếm 46,0% và mạng 5G
sẽ chiếm 10,6% trên tổng số các kết nối, được trình bày như trong Hình 4.

3.5.405.

Cùng với những thành tựu của Cơng nghệ Thơng tin (CNTT)

như trình bày ở trên, các ứng dụng phân tán đã ra đời và phát triển nhanh chóng
được xem như là sự tất yếu, ln nhận được sự quan tâm rất lớn của giới chuyên gia
trong lĩnh vực CNTT, các tập đồn cơng nghệ phát triển sản phẩm CNTT. Những
ứng dụng này cho phép sử dụng, kế thừa cơ sở hạ tầng sẵn có, được xây dựng trên
nhiều nền tảng, công nghệ khác nhau; khai thác, vận hành tối đa và hiệu quả các tài
nguyên từ mọi vị trí địa lý, để taọ ra mơi trường làm việc mở, chia sẻ và tương tác
[4] [5] [6].

3.5.406.

Mạng ngang hàng (Peer – To – Peer, viết tắt P2P) [7] [8] có

nhiều ưu điểm, tính năng vượt trội về tính phân tán cố hữu, quản lý các điểm (sau
đây gọi là nút) vào/ra hệ thống, các nút không thuần nhất về khả năng (tốc độ xử lý,
bộ nhớ, băng thông sử dụng), phân chia tài nguyên một cách phù hợp và cho phép
khả năng mở rộng hệ thống. Vì thế, hiện nay mạng P2P là công nghệ phổ biến, một
phần không thể thiếu trong cách mạng Internet, nền tảng quan trọng để phát triển
các ứng dụng phân tán như phân phối tập tin [9] [10], hệ thống lưu trữ dữ liệu phân
tán [11], điện tốn đám mây [12], cơng nghệ chuỗi – khối [13] [14] (sau đây gọi
chung là ứng