MÔ HÌNH TRUYỀN THÔNG ĐỒNG BỘ VÀ DỊ BỘ

SÁNH MÔ HÌNH TRUYỀN THÔNG ĐỒNG BỘ VÀ DỊ BỘ Chuyên Ngành Khoa học máy tính Học phần Xử lí song song CHƯƠNG 1: TRUYỀN THÔNG ĐIỆP 2 1.1. Định nghĩa 2 1.2. Truyền thông điệp trên mô hình ClientServer 2 1.2.1. Truyền thông điệp dị bộ: 2 1.2.2. Truyền thông điệp đồng bộ: 2 CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH TRUYỀN THÔNG ĐIỆP. 3 2.1. Tính toán phân tán 3 2.2. Mô hình truyền thông điệp (Message Passing) 3 2.2.1. Mô hình truyền thông điệp đồng bộ 4 2.2.2. Mô hình truyền thông điệp dị bộ 5

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC - - TIỂU LUẬN ĐỀ TÀI: SO SÁNH MƠ HÌNH TRUYỀN THÔNG ĐỒNG BỘ VÀ DỊ BỘ Chuyên Ngành: Khoa học máy tính Mã số: 8480101 Học phần: Xử lí song song Giảng viên: TS Nguyễn Hoàng Hà Người thực hiện: Nguyễn Đức Hòa Thừa Thiên Huế, tháng 12 năm 2021 MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TRUYỀN THÔNG ĐIỆP 1.1 Định nghĩa 1.2 Truyền thông điệp mô hình Client-Server 1.2.1 Truyền thông điệp dị bộ: 1.2.2 Truyền thông điệp đồng bộ: CHƯƠNG 2: MƠ HÌNH TRUYỀN THÔNG ĐIỆP 2.1 Tính tốn phân tán 2.2 Mô hình truyền thơng điệp (Message Passing) 2.2.1 Mơ hình truyền thơng điệp đồng 2.2.2 Mơ hình truyền thơng điệp dị KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Nhiệm vụ Công nghệ thông tin nghiên cứu mơ hình, phương pháp cơng nghệ, cơng cụ hỗ trợ để tạo hệ thống phần mềm giải toán phức tạp thực tế Những vấn đề xử lý ngôn ngữ tự nhiên, tiếng nói, nhận dạng dự báo thời tiết,…đều đòi hỏi phải xử lý liệu với tốc độ cao, với khối lượng liệu lớn Mặc dù tốc độ số lượng xử lý tăng nhiều năm qua, giới hạn phương diện vật lý nên khả tính tốn chúng tăng theo yêu cầu tại, không đáp ứng tương lai Điều dẫn tới muốn tăng khả tính tốn hệ thống máy tính để giải tốn đáp ứng u cầu thực tế khơng cịn cách khác phải khai thác khả xử lý song song phân tán hệ thống máy tính đại Mục đích xử lý song song phân tán tận dụng khả tính tốn hệ đa xử lý, máy tính song song để thực tính tốn nhanh sở sử dụng nhiều xử lý đồng thời Cùng với tốc độ xử lý nhanh hơn,việc xử lý song song phân tán giải toán lớn hơn, phức tạp thực tế Vấn đề truyền thông mơi trường tính tốn song song phân tán quan trọng việc giải toán lớn phức tạp Trong nội dung tiểu luận xin trình bày mơ hình truyền thông điệp đồng dị Mục tiêu nghiên cứu Tìm hiểu so sánh mơ hình truyền thông đồng dị Phương pháp nghiên cứu Tìm hiểu lý thuyết dựa vào cơng trình đăng tải tạp chí có uy tín ngồi nước, giáo trình, sách tham khảo xuất nhà xuất đáng tin cậy Nội dung nghiên cứu Tìm hiểu truyền thơng điệp Tìm hiểu mơ hình truyền thơng đồng dị Cấu trúc tiểu luận Cấu trúc tiểu luận gồm: Chương 1: Tìm hiểu truyền thơng điệp Chương 2: Tìm hiểu mơ hình truyền thơng điệp Chương 1: TRUYỀN THƠNG ĐIỆP 1.1 ĐỊNH NGHĨA Trong khoa học máy tính, truyền thơng điệp (tiếng Anh: message passing) kỹ thuật để gọi hành vi (ví dụ chạy chương trình) máy tính Chương trình gọi gửi thơng điệp tới q trình (có thể tác nhân hay đối tượng) dựa vào quy trình với sở hạ tầng hỗ trợ để chọn gọi mã thực để chạy Truyền thơng điệp khác với lập trình thơng thường chỗ trình, chương trình con, hay hàm gọi trực tiếp tên Truyền thơng điệp chìa khóa cho số mơ hình lập trình tương tranh hướng đối tượng Truyền thông điệp sử dụng phổ biến phần mềm máy tính đại Nó sử dụng cách để đối tượng tạo nên chương trình hoạt động với phương tiện để đối tượng hệ thống chạy máy tính khác (ví dụ Internet) tương tác Truyền thơng điệp dược thực theo nhiều chế khác nhau, bao gồm kênh 1.2 TRUYỀN THƠNG ĐIỆP TRÊN MƠ HÌNH CLIENT-SERVER Đơn vị để xử lý tiến trình Các tiến trình thực xử lý khác Chỉ có kênh truyền chia sẻ cho tiến trình Việc truyền thơng đồng hóa tiến trình thực qua hai phương thức: send() receive() Việc đồng hóa tiến trình thực theo chế truyền thông điệp: tiến trình muốn gửi thơng điệp phải chờ tiến trình nhận sẵn sàng nhận thơng điệp ngược lại 1.2.1 Truyền thông điệp dị bộ: Một kênh truyền giả thuyết có khả tiếp nhận khơng bị giới hạn Tiến trình gửi khơng cần tiến trình nhận sẵn sàng mà gửi có u cầu Giao thức UDP thích hợp cho mơ hình 1.2.2 Truyền thơng điệp đồng bộ: Tiến trình gửi bị chặn lại tiến trình nhận sẵn sàng nhận Sự truyền thơng đồng hóa ln gắn chặt với Giao thức TCP thích hợp cho mơ hình Chương 2: MƠ HÌNH TRUYỀN THƠNG ĐIỆP 2.1 TÍNH TỐN PHÂN TÁN Tính tốn phân tán tính tốn thực sở kết hợp tính tốn truyền thơng hai hay nhiều máy tính mạng Ưu điểm: - Cho phép chia sẻ liệu lưu nhiều nhiều máy tính khác (khơng có nhớ chia sẻ) - Chia sẻ với số chức máy tính - Độ tin cậy khả thứ lỗi cao Trong trường hợp có máy tính bị cố - máy tính khác thay để hoàn thành nhiệm vụ hệ thống - Tính kinh tế: thường đầu tư vào hệ phân tán thấp đầu tư cho hệ tập trung Nhược điểm: - Những vấn đề liên quan đến mạng, quản trị hệ thống, định vị tài nguyên, vấn đề đảm bảo an tồn, an ninh thơng tin, v.v không hệ tập trung - Xử lý hệ thống phân tán khơng có nhớ chia sẻ để trao đổi liệu với Sự trao đổi thực cách truyền thơng điệp 2.2 MƠ HÌNH TRUYỀN THƠNG ĐIỆP (MESSAGE PASSING) Các đơn vị XLSS mơ hình truyền thơng điệp tiến trình Các tiến trình thực xử lý khác không truy cập vào khơng gian địa chia sẻ Chỉ có kênh truyền chia sẻ cho tiến trình, thường LAN mạng diện rộng Hiện có nhiều cơng cụ lập trình sử dụng cho tính toán phân tán nhiều mức độ trừu tượng khác nhau, PVM, MPI, RMI, v.v Trong hệ thống phân tán khơng có nhớ chia sẻ để trao đổi liệu với việc trao đổi thực cách truyền thơng điệp Mơ hình Client-Server sử dụng chế để cài đặt Máy receive(mesage) Máy Send(mesage) Mơ hình truyền thơng điệp tổng quát Socket Điểm giao tiếp máy tính mạng Được dùng để gửi nhận liệu (có thể cho ứng dụng đọc ghi mạng) Được hỗ trợ nhiều hệ thống ngơn ngữ lập trình Socket Server Client Sockets Ports Cổng chấp nhận socket socket Cổng Thông báo client server Các cổng khác Cổng số nguyên (2 byte) Một số cổng dành riêng cho dịch vụ mạng phổ biến: 80 (http), 27 (ftp), … Khi mở cổng phải sử dụng cổng chưa mở: netstat –a 2.2.1 Mơ hình truyền thơng điệp đồng bộ: Trong mơ hình này, tiến trình gửi bị chặn lại tiến trình nhận sẵn sàng nhận Ở đây, truyền thơng đồng hố ln gắn chặt với Hệ thống truyền thông điệp đồng hoàn toàn giống hệ điện thoại, kênh truyền bị chặn lại trình đàm thoại Hệ truyền dị lại giống nhiều với hệ thống bưu chính, người nhận phải chờ có thư gửi đến Hầu hết thư viện lập trình hỗ trợ mơ hình truyền thơng điệp đồng Truyền thông điệp đồng bộ: dùng giao thức TCP Ưu điểm: Làm cho nhiều vấn đề đồng hoá việc cấp phát nhớ động trở lên đơn giản Nhược điểm: - Việc gắn chặt tiến trình với thời gian phân phát thơng điệp xem điều kiện ràng buộc bổ sung đòi hỏi thiết kế thực thi chương trình - Việc bắt tiến trình gửi phải chờ dẫn đến việc làm giảm tính đồng thời hệ thống - Ngoài ra, để cài đặt hiệu hệ thống truyền thơng đồng địi hỏi phải có phần cứng đặc biệt để đảm bảo truyền thông phải cực nhanh trao đổi liệu không ảnh hưởng tới tính tốn hệ thống Các mạng truyền thơng nhanh có nhiều nút mạng trao đổi liệu với có chi phí cao 2.2.2 Mơ hình truyền thơng điệp dị bộ: Trong mơ hình này, kênh truyền giả thiết có khả tiếp nhận không bị giới hạn (bằng cách sử dụng buffer) để tiếp nhận thông điệp gửi đến cho tiến trình Tiến trình gửi khơng phải chờ để tiến trình nhận sẵn sàng nhận mà gửi có u cầu Hai tiến trình gửi nhận hoạt động gần độc lập thơng điệp nhận sau khoảng thời gian (lâu bất kỳ) kể từ gửi Tiến trình nhận phải chờ có thơng điệp tiến trình khác gửi cho Nhược điểm: khơng an tồn Truyền thông điệp dị bộ: dùng giao thức UDP Một số lưu ý mơ hình truyền thơng dị bộ: - Khi tiến trình A gửi thơng điệp cho tiến trình B sau cần phải biết xem B có nhận hay khơng, nghĩa A phải chờ để nhận câu trả lời khẳng định B Việc phân phát thông điệp đảm bảo không bị thất bại Nếu A gửi thông điệp cho B A khơng nhận câu trả lời từ B khơng biết thơng điệp gửi đến đích B hay chưa? (có thể tiến trình B không nhận câu trả lời B không đến A) - Tất thông điệp phải đưa vào đệm (hàng đợi), thực tế không gian hàng đợi hữu hạn Khi có q nhiều thơng điệp gửi phương thức gửi bị chặn lại Điều vi phạm ngữ nghĩa mơ hình truyền thơng điệp dị Sự khác biệt truyền đồng khơng đồng Trong liệu truyền đồng truyền dạng khung, mặt khác Dữ liệu truyền không đồng truyền byte lần Truyền đồng yêu cầu tín hiệu đồng hồ người gửi người nhận để thông báo cho người nhận byte Trong đó, người gửi người nhận truyền khơng đồng khơng u cầu tín hiệu đồng hồ liệu gửi có bit chẵn lẻ đính kèm với cho biết bắt đầu byte Tốc độ truyền liệu truyền thông không đồng chậm so với truyền thông đồng Truyền thông không đồng đơn giản kinh tế đó, truyền thông đồng phức tạp đắt tiền Truyền thơng đồng hiệu có chi phí thấp so với truyền thông không đồng Cơ sở để so sánh Truyền thông đồng Gửi liệu dạng khối khung Nhanh Chi phí cao Không thay đổi Truyền thông dị Gửi byte ký tự lần Chậm Chi phí thấp Ngẫu nhiên Vắng mặt Hiện Bảo mật An tồn Khơng an toàn Giao thức Dùng giao thức TCP Dùng giao thức UDP Ví dụ Phịng trị chuyện, hội nghị truyền hình, hội thoại qua điện thoại, v.v Thư, email, diễn đàn, vv Ý nghĩa Tốc độ truyền Giá Khoảng thời gian Khoảng cách liệu KẾT LUẬN Mơ hình truyền thơng đồng khơng đồng có ưu điểm nhược điểm Khơng đồng đơn giản, tiết kiệm sử dụng để truyền lượng nhỏ liệu đó, Truyền đồng sử dụng để truyền phần lớn liệu hiệu Do đó, truyền thông đồng không đồng cần thiết cho việc truyền liệu Thơng qua tìm hiểu kiến thức mơ hình truyền thơng đồng dị xử lý song song phân tán, qua nắm nguyên tắc, cấu trúc, chế phương pháp truyền thông thực song song để phát triển phần mềm khai thác hiệu khả tính tốn song song, phân tán máy tính đại nhằm giải toán đặt thực tế Với phát triển công nghệ thông tin, hệ phân tán xử lý song song tiến đến nghiên cứu sâu để áp dụng giải nhiều toán lớn phức tạp thực tế TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS Nguyễn Hoàng Hà – Xử lý song song - Khoa Công nghệ thông tin, ĐHKH, Đại học Huế, 2021 [2] PGS TS Đoàn Văn Ban, TS Nguyễn Mậu Hân - Xử lý song song phân tán – Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2006 [3] Al Geist, Adam Beguelin, Jack Dongarra, Weichang Jiang, Robert Manchek, Vaidy Sunderam - PVM: Parallel Virtual Machine A User’s Guide and Tutorial for Networked Parallel Computing/, - London: The MIT Press, 1995 [4] Barry Wilkingson, Michael Allen – Parallel Programming, Technigues and Applications Using Networked Workstations and Parallel Computers / Prentice Hall New Jersey, 1999 [5] http://www.csm.ornl.gov/pvm/ [6] http://www.netlib.org/pvm3/book/pvm3-book.html [7] http://www.ontko.com/pub/rayo/cs40/pvm.html [8] http://www.parallels.com ... CHƯƠNG 1: TRUYỀN THÔNG ĐIỆP 1.1 Định nghĩa 1.2 Truyền thông điệp mô hình Client-Server 1.2.1 Truyền thông điệp dị bộ: 1.2.2 Truyền thông điệp đồng bộ: ... khác biệt truyền đồng khơng đồng Trong liệu truyền đồng truyền dạng khung, mặt khác Dữ liệu truyền không đồng truyền byte lần Truyền đồng yêu cầu tín hiệu đồng hồ người gửi người nhận để thông báo... nhận truyền khơng đồng khơng u cầu tín hiệu đồng hồ liệu gửi có bit chẵn lẻ đính kèm với cho biết bắt đầu byte Tốc độ truyền liệu truyền thông không đồng chậm so với truyền thông đồng Truyền thông