báo cáo tiểu luận lập trình mạng nâng cao lập trình bằng các phương pháp phân tán để điều khiển bãi đổ xe

BÁO CÁO TIỂU LUẬN LẬP TRÌNH MẠNG ĐỀ TÀI : LẬP TRÌNH BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÁN ĐỂ ĐIỀU KHIỂN BÃI ĐỔ XE BÁO CÁO TIỂU LUẬN LẬP TRÌNH MẠNG PHÂN TÁN ĐỂ ĐIỀU KHIỂN BÃI ĐỔ XE Giáo viên hướng dẫn : PGS.TS Lê Văn Sơn Người thực hiện : Lê Quốc Dũng Lớp : Khoa học máy tính Khoá : K16 Giới thiệu đề tài  Mục tiêu nghiên cứu của đề tài nhằm tìm hiểu về sự gắn bó dữ liệu và lập trình bằng phương pháp phân tán để điều khiển bãi đổ xe, dựa trên đồng hồ lôgíc để giải quyết trình tự cập nhật thông tin nhất thiết phải giống nhau trên các trạm trong hệ phân tán. tin nhất thiết phải giống nhau trên các trạm trong hệ phân tán.  Nội dung chủ yếu trình bày của đề tài được phân bố trên ba chương : - Chương 1 : Phần cơ sở lý thuyết những vấn đề chung nhất của hệ tin học phân tán làm cơ sở cho các phần sau của đề tài. - Chương 2 : Nội dung của bài toán hệ quản lý bãi đổ xe và nêu ra những vấn đề không gắn bó dữ liệu trên các trạm. - Chương 3 : Lập trình bằng phương pháp phân tán để điều khiển bãi đổ xe. Những nguyên lý và thuật toán sắp xếp các thông điệp đến dựa trên đồng hồ lôgíc. (nội dung của giải thuật được trình bày theo giải thuật Lamport). II. SỰ GẮN BÓ DỮ LIỆU TRONG HỆ QUẢN LÝ BÃI ĐỖ XE II.1 Đặt vấn đề •1. Nhìn chung, các tiến trình kể các tiến trình xuất phát từ các ứng dụng độc lập muốn truy cập vào các tài nguyên với số lượng vốn rất hạn chế hay truy cập vào thông tin dùng chung cùng một lúc. Trường hợp này gọi hay truy cập vào thông tin dùng chung cùng một lúc. Trường hợp này gọi là truy cập tương tranh. Vì vậy, tương tranh là nguyên nhân chính của các xung đột giữa các tiến trình muốn truy cập vào tài nguyên dùng chung đây là một trong những nguyên nhân phải thực hiện cơ chế đổng bộ hoá các tiến trình. 2. Các tiến trình của cùng một hệ ứng dụng hoạt động theo kiểu hợp lực để giải quyết các bài toán đặt ra và cho kết quả nhanh chóng nhất. Điều này cho phép tăng hiệu năng sử dụng thiết bị và hiệu quả hoạt động của chương trình. Đây là một trong những nguyên nhân phải thực hiện cơ chế đồng bộ hoá các tiến trình. II. SỰ GẮN BÓ DỮ LIỆU TRONG HỆ QUẢN LÝ BÃI ĐỖ XE II.2 TRẬT TỰ TỪNG PHẦN •vấn đề đồng bộ hoá được giải quyết thông qua cơ chế loại trừ tương hỗ. Cơ chế này cho phép sắp đặt ( xác lập trật tự ) hoàn toàn các sự kiện. Cơ chế này cho phép sắp đặt ( xác lập trật tự ) hoàn toàn các sự kiện. Trong thực tiễn, nói một cách chính xác, có một hệ thống vấn đề về đồng bộ hoá chỉ đòi hỏi trật tự từng phần. Chính vì vậy trật tự hoá từng phần giữa các sự kiện mà các tiến trình của nó cần phải đồng bộ là vấn đề cần phải quan tâm giải quyết. Trong các hệ thống phân tán, việc đồng bộ hoá chỉ đặt ra duy nhất vấn đề thiết lập một trật tự giữa các sự kiện. Giữa các trạm khác nhau, trật tự đó chỉ có thể hiện được thông qua việc trao đổi các thông điệp với nhau. II. SỰ GẮN BÓ DỮ LIỆU TRONG HỆ QUẢN LÝ BÃI ĐỖ XE II.2 TRẬT TỰ TỪNG PHẦN Giả sử rằng ta có thể xác định một trật tự giữa các sự kiện của hệ phân tán nhờ vào quan hệ được ký hiệu là → và gọi là “ có trước ” hay “ ở ngay nhờ vào quan hệ được ký hiệu là → và gọi là “ có trước ” hay “ ở ngay trước”. Quan hệ này tối thiếu phải thoã mãn được ràng buộc thể hiện trong bảng sau đây : C 1 : Nếu A và B là hai sự kiện của cùng một trạm và nếu A được thực hiện trước B thì theo trật tự cục bộ của trạm ta có A → B. C 2 : Nếu A là phát thông điệp bởi một trạm nào đó và nếu B là thu của thông điệp này thì ta có A → B. II. SỰ GẮN BÓ DỮ LIỆU TRONG HỆ QUẢN LÝ BÃI ĐỖ XE II.3 GIẢ ĐỊNH CÁC ĐIỀU KIỆN CHUNG • Các hệ phân tán được xây dựng trên cơ sở các trạm làm việc được mắc nối với nhau (nối mạng). Mỗi một trạm có bộ nhớ riêng của mình và tuyệt đối không có bộ nhớ chung . và tuyệt đối không có bộ nhớ chung . STT K.H Thuyết minh 1 H 1 Một trạm trong các trạm đều có thể liên lạc với các trạm còn lại trong hệ 2 H 2 Không có lỗi truyền thông tin và không mất thông điệp 3 H 3 Trật tự nhận trên trạm j của dãy các thông điệp cũng giống như chính tại trạm I là giống với trật tự của nơi phát 4 H 4 Sự cố hay gián đoạn vật lý tại một trạm nào đó được phát hiện sẽ lập tức thông báo đến tất cả các trạm có ý định liên lạc với nó. II. SỰ GẮN BÓ DỮ LIỆU TRONG HỆ QUẢN LÝ BÃI ĐỖ XE II.4 BÀI TOÁN HỆ QUẢN LÝ BÃI ĐỖ XE VT VT VT VT VT BV BV Trong đó BV - người bảo vệ có nhiệm vụ VT VT VT VT VT VT VT VT VT VT VT VT VT VT VT VT VTVT BV BV BV BV BV BV - người bảo vệ có nhiệm vụ phân phối chổ cho các xe ô tô. VT - Vị trí cho từng xe ô tô cụ thể. Trong bài toán - Bãi đậu xe chính là tài nguyên - Xe chính là các tiến trình - Nếu một cửa là tập trung còn nhiều của sẽ diến ra tranh chấp II. SỰ GẮN BÓ DỮ LIỆU TRONG HỆ QUẢN LÝ BÃI ĐỖ XE II.5 BÀI TOÁN HỆ QUẢN LÝ BÃI ĐỖ XE Tình huống thứ 1 : Ta giả sử rằng bãi để xe ô tô là loại bãi lớn có một cổng Ta giả sử rằng bãi để xe ô tô là loại bãi lớn có một cổng vào dưới sự kiểm soát của một người bảo vệ (NBV) duy nhất. NBV chỉ biết được một phần của trạng thái bãi để xe. Trong khi anh ta nghĩ rằng bãi để xe đã bị đầy, khi đó lại có nhiều lái xe đang cho xe chạy ra cổng. Vì suy nghĩ như vậy, trong trường hợp này, anh ta không giải quyết được cho các xe khác tiếp tục được vào bãi nữa, mặc dù lúc này trong bãi đang có chổ trống, như vậy, NBV không nắm được trạng thái hiện hành của bãi. II. SỰ GẮN BÓ DỮ LIỆU TRONG HỆ QUẢN LÝ BÃI ĐỖ XE II.5 BÀI TOÁN HỆ QUẢN LÝ BÃI ĐỖ XE Tình huống thứ 2 : Nếu ta có bãi để xe có nhiều cổng vào và tại mỗi cổng có một người bảo vệ thì mỗi người bảo vệ chỉ có thể biết được một người bảo vệ thì mỗi người bảo vệ chỉ có thể biết được trạng thái với độ trễ nhất định và điều đó dẫn đến tình huống thứ 2. Đó là tình huống có nhiều trung tâm ra quyết định như trong hình vẽ Trên thực tế một người bảo vệ nào đó tin rằng không còn chỗ trống nữa, trong khi một người bảo vệ khác lại vừa mới cho ra khỏi bãi một số xe mà anh ta chưa kịp báo cho các người bảo vệ khác. Cũng có thể diễn ra trường hợp là cùng một lúc các người bảo vệ giải quyết các xe vào cùng một vị trí trong bãi do vì họ thiếu thông tin [...]... v i máy ch đ m b o d li u dùng chung (bãi xe) cho các thao tác t i các c ng (xe vào /xe ra) • Đ đ m b o g n bó d li u trong bài tốn qu n lý bãi đ xe s d ng thu t tốn Lamport đ cài đ t III L P TRÌNH B NG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÁN Đ ĐI U KHI N BÃI Đ XE III.3 CÀI Đ T CHƯƠNG TRÌNH III.3.1 Phân tích bài tốn V i các gi thi t +M t tr m trong các tr m đ u có th liên l c v i các tr m còn l i trong h + Khơng có l... t + Các b cung c p đ u nh n t t c các thơng đi p phát đi t các ti n trình + Các thơng đi p ph i đư c x lý cùng m t tr t t như nhau trong các chương trình cung c p III L P TRÌNH B NG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÁN Đ ĐI U KHI N BÃI Đ XE III.3 CÀI Đ T CHƯƠNG TRÌNH III.3.2 Mơ t h th ng Cổng 3 Cổng 4 Cổng 5 Server 2 Cổng 2 Cổng 6 Server 1 Server 3 Cổng 1 Cổng 7 Hình III.3 : Mơ Hình hệ quản ký bãi đổ xe III L P TRÌNH... III L P TRÌNH B NG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÁN Đ ĐI U KHI N BÃI Đ XE III.2 TRÌNH BÀY GI I THU T 2.Khi có m t thơng đi p đư c g i đi b i tr m i đ ng th i nó cũng đư c ghi trong hàng đ i c a tr m này Gi s r ng m i h ng đ i ban đ u ch a các thơng đi p : Mi = (REL, Cinit , i) Trong đó, i, Cinit là th i đi m kh i s gi ng nhau cho t t c các tr m III L P TRÌNH B NG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÁN Đ ĐI U KHI N BÃI Đ XE III.2... bãi đổ xe III L P TRÌNH B NG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÁN Đ ĐI U KHI N BÃI Đ XE III.3 CÀI Đ T CHƯƠNG TRÌNH III.3.3 Demo chương trình - Chương trình g m có các Modul : SERVER1, SERVER2, SERVER3, CLIENT1, CLIENT2 - C u trúc chương trình trong m i Server g m các ph n: + Ph n k t n i đ n v i Client và các Server.(dư i các th t c Connect) + G i và nh n các thơng đi p qua các c ng (dư i các th t c Getserver, SendServer,... u Thêm vào Cu i III L P TRÌNH B NG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÁN Đ ĐI U KHI N BÃI Đ XE III.2 GI I THU T Gi i thu t đư c trình bày đây là gi i thu t Lamport nh m cho phép ghi l i các s ki n c a h tin h c phân tán Gi i thu t này nh m gi i quy t v n đ trình t (v n đ m u ch t c a h phân tán) d a trên giá tr đ ng h lo gích đ s p x p các thơng đi p đ n M i tr m s đ u có trang b cơng tơ v i các giá tr ngun g i là Cs... then x lý (các thơng đi p hàng đ i) ‘sau đó xố Send thơng đi p gi i phóng đ n các tr m Nh ng tr m khác cũng s xố u c u c a nó trong hàng đ i c a mình III L P TRÌNH B NG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÁN Đ ĐI U KHI N BÃI Đ XE III.3 CÀI Đ T CHƯƠNG TRÌNH III.3.1 Phân tích bài tốn • Đ xây d ng m t h th ng qu n lý bãi đ xe chúng ta s d ng mơ hình m ng client/ server đ th c hi n vi c truy n các thơng tin t gi a các máy... trên tr m j c a dãy các thơng đi p cũng gi ng như chính t i tr m i là gi ng v i tr t t c a nơi phát + S c hay gián đo n v t lý t i m t tr m nào đó đư c phát hi n s l p t c thơng báo đ n t t c các tr m có ý đ nh liên l c v i nó III L P TRÌNH B NG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÁN Đ ĐI U KHI N BÃI Đ XE III.3 CÀI Đ T CHƯƠNG TRÌNH III.3.1 Phân tích bài tốn Các ràng bu c trong chương trình : + Các b cung c p b t bu... II S G N BĨ D LI U TRONG H QU N LÝ BÃI Đ XE II.6 K T LU N Trong bài tốn h qu n lý đ xe vi c khơng g n bó d li u ln ln x y ra các tr m n u khơng có m t cơ ch đ th c hi n đ ng b hố các ti n trình (cho phép các ơ tơ vào bãi đ u theo m t trình t ) Khi th c hi n phân tán ch c năng cung c p trên nhi u tr m khác nhau (các b o v ) s ho t đ ng g n bó v i nhau gi a các chương trình cung c p là r t c n thi t đ... NG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÁN Đ ĐI U KHI N BÃI Đ XE III.2 GI I THU T Ta có th m r ng quan h → thành quan h tr t t ch t ch ⇒ b ng cách k t h p m t s khác c đ nh cho m i tr m và b ng cách đánh d u th i gian cho m i s ki n a c a tr m i b ng c p (Ci(a),i) Theo đ nh nghĩa, ta có : a ⇒ b ⇒ (Ci(a) < Ci(b)) hay (Ci(a) = Ci(b) và i . BÁO CÁO TIỂU LUẬN LẬP TRÌNH MẠNG ĐỀ TÀI : LẬP TRÌNH BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÁN ĐỂ ĐIỀU KHIỂN BÃI ĐỔ XE BÁO CÁO TIỂU LUẬN LẬP TRÌNH MẠNG PHÂN TÁN ĐỂ ĐIỀU KHIỂN BÃI ĐỔ XE Giáo viên. và lập trình bằng phương pháp phân tán để điều khiển bãi đổ xe, dựa trên đồng hồ lôgíc để giải quyết trình tự cập nhật thông tin nhất thiết phải giống nhau trên các trạm trong hệ phân tán. . Cuối III. LẬP TRÌNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÁN ĐỂ ĐIỀU KHIỂN BÃI ĐỔ XE Giải thuật được trình bày ở đây là giải thuật Lamport nhằm cho phép ghi lại các sự kiện của hệ tin học phân tán. Giải thuật