TỔNG QUAN VỀ HỆ PHÂN TÁN. TS. Trần Hải Anh

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ PHÂN TÁN TS Trần Hải Anh Bài giảng có tham khảo giảng PGS TS Hà Quốc Trung Nội dung 2 Định nghĩa Đặc điểm hệ phân tán Thành phần hệ phân tán Các loại hệ phân tán Các vấn đề cần nghiên cứu hệ phân tán Định nghĩa 1.1 Lịch sử phát triển 1.2 Các định nghĩa 1.3 Ví dụ 1.1 Lịch sử phát triển hệ thống máy tính ¨ Lịch sử phát triển hệ thống máy tính ¤ Thế hệ máy tính thứ (1945 – 1956) n Bóng đèn chân khơng n ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) Ô Th h th hai (1958-1964) n Transistor ¤ Thế hệ thứ ba (1965-1971) n IC: Integrated Circuit ¤ Thế hệ thứ tư (1972-ngày nay) n VLSI: Very Large Scale Integration ă ă Lch s phỏt trin Mng máy tính Thay đổi cách thức sử dụng máy tính @ Trần Hải Anh 2014 22/08/2019 Các hệ thống phân tán @ Trần Hải Anh 2014 22/08/2019 1.2 nh ngha ă ă ă ă ă ă Cỏc mỏy tớnh c lp Ô Khụng ph thuc ln nhau, máy tính có kiến trúc khác nhau, máy tính có phần mềm h thng khỏc Kt ni ln Ô Bng mạng máy tính Các phần mềm máy tính khác có khả phối hợp Chia sẻ tài nguyên Thực nhiệm vụ chung Cung cấp dịch v mt cỏch thng nht Ô Thng nht v giao diện, cách thức truy cập dịch vụ mức độ thống NSD không cần phải quan tâm tới chi tiết hệ thống A collection of independent connected computers that provides services to its users as a single coherent system [Tanenbaum 2006] Distributed vs Ubiquitous Systems ă ¨ ¨ Networked computer system: appears as many machines Distributed computer system: appears as single system Ubiquitous system: appears as no computer system 1.3 Ví dụ hệ phân tán H thng WWW H thng Email V.v ă ă ¨ Người sử dụng SMTP Bộ đệm thư gửi Người sử dụng POP/IMAPWeb Mail Hộp thư NSD Bộ đệm thư gửi Web Server Các bí danh Hộp thư NSD Web Server Các bí danh SMTP MTA MDA POP/IMAPWeb Mail SMTP Internet Các ghi MX Các ghi MX DNS MTA MDA @ Trần Hải Anh 2014 22/08/2019 Đặc điểm hệ phân tán 2.1 Chia sẻ tài nguyên 2.2 Tính suốt 2.3 Tính mở 2.4 Tính co giãn (scallability) 10 Các đặc trưng mt h thng phõn tỏn ă ă ă ă Chia sẻ tài nguyên Tính mở Tính suốt Tính co gión Co gión theo khụng gian a lý 18 ă Gn: mng cc b Ô ă Xa: mng din rng Ô ă qung bỏ, tc cao, tin cy, trễ cố định) Điểm điểm, tốc độ thấp, không tin cậy, độ trễ thay đổi Khác Tốc độ truyền tin, tr, Ô ng b/khụng ng b Ô Cỏc thao tỏc qung bỏ Ô ă Ch yu m bảo trao đổi thông tin mạng diện rộng với mạng cục Hệ phân tán @ Trần Hải Anh 2014 19 Các thành phần hệ phân tán 3.1 Phần cứng hệ phân tán 3.2 Phần mềm hệ phân tán 3.3 Phần mềm trung gian Hệ phân tán @ Trần Hải Anh 2014 3.1 Phần cứng Hệ Phân Tán 20 (c) (a) (b) 3.2 Phần mềm hệ phân tán 21 System Trong suốt NOS NOS máy tính cục Cung cấp dịch vụ cục cho máy tính khác Middleware Cài đặt dịch vụ để thực hiện, phát triển ứng dụng Tính suốt phân tán Hệ Phân Tán giống HĐH • • • Main Goal OS gắn chạt với hệ thống phần cứng (máy đa vi xử lý máy tính đồng bộ) multicomputers DOS • Description Quản lý tài ngun Che giấu tính phức tạp tính khơng đồng Có loại: • • tightly-coupled systems (DOS) loosely-coupled systems (NOS) 22 3.2.1 Distributed Operating Systems (DOS) ă ă Multiprocessor OS: quản lý tài nguyên cho đa vxl Multicomputer OS: HĐH dành cho hệ thống máy tính đồng Ô Vd: ă Inferno OS, Plan9 Ging vi HH n vxl, trừ việc xử lý nhiều CPUs @ Trần Hải Anh 2014 22/08/2019 Uniprocessor OS 23 ă ă ă Mc đích chính: chia sẻ tài nguyên Qui định quyền truy cập cụ thể cho ứng dụng/tiến trình chế độ hoạt động: kernel mode & user mode @ Trần Hải Anh 2014 22/08/2019 User mode & Kernel mode 24 ¨ ¨ VXL có chế độ khác nhau: user mode v kernel mode User mode: Ô Khụng gian nh o riờng Ô Gii hn truy cp ă Kernel mode: ¤ Không gian nhớ ảo đơn ¤ Không giới hạn truy cập @ Trần Hải Anh 2014 22/08/2019 Monolithic kernel vs Microkernels 25 Monolithic kernel ă ă ă ă Mt tiến trình đơn chạy khơng gian nhớ đơn Tất dịch vụ chạy không gian địa kernel Kernel gọi trực tiếp hàm VD: MS-DOS, UNIX, Linux Microkernels ă ă ă ă ă Kernel chia thành tiến trình tách biệt, gọi server Các server chạy userspace, kernel-space Các server chạy tách biệt không gian địa tách biệt Các server gọi dịch vụ thông qua IPC VD: QNX, L4, HURD, MINIX @ Trần Hải Anh 2014 22/08/2019 Microkernel 26 Tách biệt ứng dụng khỏi mã HĐH cách sử dụng microkernel Hệ phân tán @ Trần Hải Anh 2014 Multiprocessor OS 27 ă ă ă S dng b nh chia sẻ dùng chung HĐH hỗ trợ đa vxl, suốt với ứng dụng Ngăn chặn truy cập cạnh tranh: ¤ Semaphore ¤ Monitor @ Trần Hải Anh 2014 22/08/2019 Multicomputer OS 28 @ Trần Hải Anh 2014 22/08/2019 3.2.2 H iu hnh mng (NOS) 29 ă H phõn tỏn với hệ điều hành mạng 1-19 Hệ điều hành mạng 30 1-20 Hệ phân tán @ Trần Hải Anh 2014 3.3 Middleware 31 ă ă ă Kt hp u im ca DOS v NOS Middleware Cỏc mụ hỡnh Middleware: Ô Ô ă Mụ hỡnh qun lý file UNIX RPC Dịch vụ Middleware: truy cập suốt, phương tiện trao đổi thông tin bậc cao, dvu định danh, dvu lưu trữ bền vững, v.v… 32 3.4 So sánh phần mềm hệ phân tán Item Distributed OS Network OS Middlewarebased OS Multiproc Multicomp Rất cao Cao Thấp Cao Yes Yes No No Số lượng HĐH N N N Trao đổi thông tin Bộ nhớ chia sẻ Chuyển thông báo Tệp Tùy thuộc Quản lý tài nguyên Toàn cục tập trung Toàn cục phân tán Theo nút Theo nút Co giãn Khơng Có thể Có Tùy thuộc Mở Đóng Đóng Mở Mở Mức độ suốt Một HĐH nút Hệ phân tán @ Trần Hải Anh 2014