Nhân bản và nhất quán trong hệ thống phân tán

Tài liệu bài giảng chi tiết môn Hệ thống phân tán của Công nghệ thông tin, mô tả chi tiết các mô hình phân tán được sử dụng trong hệ thống. 1.Thế nào là scale technique? 2.Tạo bản sao của thành phần nào? Các lý do phải tạo bản sao? 3.Trong hệ thống không phân tán có tạo bản sao hay không? nếu có cho ví dụ? 4.Việc tạo và sử dụng bản sao có khó khăn gì? 5. Nhất quán là gì? Tại sao phải nhất quán? 6. Khó khăn của việc nhất quán? Giải pháp là gì? 7. Tại sao phải đưa ra mô hình nhất quán? Cơ sở nào để đưa ra các mô hình nhất quán? 8.Giải thích các mô hình nhất quán tiêu biểu và tính mạnh yếu? 9. Những công việc nào phải thực hiện khi cài đặt một hệ thống bản sao và vai trò của giao thức phân tán? 10. Vai trò của giao thức nhất quán? Cài đặt và hoạt động?

CHƯƠNG 7: Nhân Nhất Quán (Replication and Consistency) Câu hỏi: 1.Thế scale technique? 2.Tạo thành phần nào? Các lý phải tạo sao? 3.Trong hệ thống không phân tán có tạo hay không? có cho ví dụ? 4.Việc tạo sử dụng có khó khăn gì? 5. Nhất quán gì? Tại phải quán? 6. Khó khăn việc quán? Giải pháp gì? 7. Tại phải đưa mô hình quán? Cơ sở để đưa mô hình quán? 8.Giải thích mô hình quán tiêu biểu tính mạnh yếu? 9. Những công việc phải thực cài đặt hệ thống vai trò giao thức phân tán? 10. Vai trò giao thức quán? Cài đặt hoạt động? Thành viên: o Lê Văn Ninh o Nguyễn Hữu Phước o Nguyễn Lê Thanh o Phạm Thành o Lê Đức Thịnh o Nguyễn Quốc Thành 1.Thế scale technique? o Scale technique kĩ thuật liên quan đến tính mở rộng (scalabitiy) hệ thống, cụ thể kĩ thuật giúp hệ thống mở rộng. o Việc mở rộng hệ thống phân tán hiểu việc gia tăng số lượng thành phần để tăng hiệu suất xử lí. 2.Tạo thành phần nào? Các lý phải tạo sao? o Trong hệ thống phân tán, ta cần tạo liệu (data) server. o Có hai lí để tạo bạn sao:  Tăng độ tin cậy (reliability).  Tăng hiệu suất (performance). 2.Tạo tăng độ tin cậy: Ví dụ 1: Nhân tập tin hệ thống tăng độ tin cậy hệ thống bị hỏng cách đơn giản chuyển sang dùng khác. Ví dụ 2: Nhân server giúp tăng độ tin cậy hệ thống. Khi server bị công (DOS, DDOS) hư hại đó, ta chuyển sang server để dùng, ra, ta sử dụng server để sửa chữa server bị hư hại. 2.Tạo tăng hiệu suất (1/2) Ví dụ 1: Bằng cách đặt liệu “gần gũi” với trình sử dụng chúng, thời gian truy cập liệu tiến trình giảm. 2.Tạo tăng hiệu suất (2/2) Ví dụ 2: Nhân server để tăng hiệu suất. Nguyên tắc để tăng hiệu suất làm việc tăng số tiến trình xử lí song song. Dựa vào đó, hệ thống phân tán, ta cải thiện hiểu suất cách tạo máy sau phân chia công việc cho để làm . Chẳng hạn, Google đặt nhiều server nhiều quốc gia, giúp việc xử lí google search, youtube… nhanh hẳn dịch vụ công ty khác  Đảm bảo suốt vị trí hệ thống phân tán. 3.Trong hệ thống không phân tán có tạo hay không? (1/2) Ví dụ 1: Trong kiến trúc máy tính ta có nhớ cache. Bộ nhớ thành phần lưu trữ liệu yêu cầu tương lai nhờ mà giảm thiểu thời gian truy xuất liệu tiến trình. Các liệu lưu trữ nhớ cache kết tính toán trước đó, liệu lưu trữ nơi khác. 3. Trong hệ thống không phân tán có tạo hay không? (2/2) Trong mạng máy tính, ta có Web cache (hay gọi proxy server) lưu trữ trang thường hay truy cập, nhờ mà giảm tải cho server. Những công việc cần thực cài đặt hệ thống sao. Xóa giá trị - Bài toán bản: Chúng ta xóa giá trị cũ khỏi server lan truyền việc xóa này. - Giải pháp: Sự xóa bỏ phải đăng ký cập nhật đặc biệt cách chèn death certificate - Vấn đề kế: Khi xóa death certificate (nó ko tồn mãi) Giao Thức Phân Tán Giao thức phân tán ? Giao thức phân tán tập hợp quy tắc chuẩn cho việc kết nối máy tính với thành hệ thống phân tán. Đảm bảo máy tính độc lập giao tiếp với người dùng hệ thống toàn vẹn liệu. Vai Trò Của Giao Thức Phân Tán Vai trò giao thức phân tán ? oBố trí hệ thống phân tán. oTuyên truyền cập nhật bảo hệ thống phân tán. Đảm bảo tính quán hệ thống phan tán. Vai trò giao thức quán Giao thức quán gì? Giao thức quán : Mô tả việc thực thi mô hình quán xác định. Vai trò giao thức quán: Giao thức quán mô tả thể việc triển khai mô hình quán. Đối với mô hình quán biến thể nó, phân biệt nhận thấy Primary-based Protocol giao thức ghi nhân Cài đặt hoạt động o Primary – based protocol: Các giao thức ghi liệu o Replicated – write protocols: Các giao thức ghi o Lazy Replication Vector Timestamps. Primary-based protocols (1/4) Primary-based, remote-write, fixed server Ví dụ: Được dùng hệ thống client-server truyền thống không hổ trợ nhân Primary-based protocols (2/4) Primary-backup Protocol Ví dụ: Thường áp dụng distributed database file systems yêu cầu mức độ cao tính chịu lỗi. Các thường đặt LAN. Primary-based protocols (3/4) Primary-based, local –write protocol Ví dụ: Chỉ thiết lập fully distributed, non-replicated data store. Hữu dụng hoạt động ghi theo kiểu nối tiếp từ client (vd: Computing ko có nhân bản) Primary-based protocols (4/4) Primary-backup protocol with local writes Ví dụ: Các hệ thống share memory systems moblie computing chế độ disconnected mode (chuyển file liên quan đến user trước đến cắt nối cập nhật sau) Replicated-Write protocols (1/3) Active replication: cập nhật chuyển đến nhiều để thực thi. Có vài vấn đề liên quan đến replicated invocation: Replicated-Write protocols (2/3) Replicated invocated: Gán coordinator phía (Client Server) đảm bảo invocation reply gửi: Replicated-Write protocols (3/3) Quorum-based protocols: Đảm bảo bên hoạt động thực thi theo cách bỏ phiếu theo số đông: phân biệt read quorum write quorum: Lazy Replication Mô hình bản: Một số server nhân cài đặt kho liệu cho mô hình nhân (causal – consistent data store). Các client thường xuyên giao tiếp với font ends qua trì data đảm bảo mô hình quán nhân quả. Lazy Replication: Vector Timestamps o VAL(i): VAL(i)[j] ký hiệu tổng số hoạt động ghi gửi trực tiếp front end (client). VAL(i)[j] ký hiệu số cập nhật gửi #j o WORK(i): WORK(i)[j] ký hiệu tổng số hoạt động ghi trực tiếp từ front end, bao gồm hoạt động ghi treo. WORK(i)[j] tổng số cập nhật từ replica #j, bao gồm cập nhật treo. o LOCAL(C): LOCAL(C)[j] giá trị VAL(i)[j] biết ddooios với front end C o DEP(R): Timestamps liên kết với request, phản ánh mà request lệ thuộc. Các hoạt động o Hoạt động đọc: o Hoạt động ghi: Tổng kết o Trong hệ thống phân tán để làm tăng độ tin cậy hiệu hoạt động hệ thống mở rộng hệ thống. Việc mở rộng hệ thống phân tán hiểu việc gia tăng số lượng thành phần để tăng hiệu suất xử lí. o Nhân liệu server việc mở rộng hệ thống. o Việc có nhiều tồn dẫn đến việc quán sao. o Để có quán mô hình quán đưa để mô tả cách thực việc quán. o Mô hình quán sử dụng rộng rãi mô hình lấy liệu làm trung tâm mô hình có tính quán mạnh (nhất quán chặt chẽ, quán tuần tự, quán nhân .) nhiên tính quán mạnh hiệu suất hệ thống giảm cần cân nhắc kĩ trước lựa chọn mô hình quán o Các giao thức quán mô tả thể cách thực mô hình quán. [...]... tạo và sử dụng bản sao có khó khăn gì? o Việc sử dụng bạn sao sẽ đặt ra vấn đề về tính nhất quán của dữ liệu: phải cập nhật lại tất cả các bản sao khi có một bản sao thay đổi 5 Nhất quán là gì ? Nhất quán là đồng bộ các bản sao sao cho hệ thống luôn được đồng bộ về dữ liệu:khi một bản sao được cập nhật thì các bản sao của nó ở các máy trong hệ phân tán củng được cập nhật theo 5.Tại sao phải nhất quán? ... sử dụng bản sao gây ra các hạn chế đó là tính nhất quán dữ liệu của hệ thống bị suy giảm  Do sử dụng bản sao nên có thể xảy ra trường hợp có sự thay đổi trên một dữ liệu mà không cập nhật trên các bản sao của nó  Điều này gây ra sai sót trong hệ thống 6.Khó khăn của việc nhất quán Khó khăn của việc nhất quán: Các bản sao được phân tán trên diện rộng vấn đề đặt ra là làm sao xác định được bản sao... nhanh chóng nhất Nếu các bản sao ở xa thì rõ ràng là việc cập nhật 1 bản được update sẽ gây ra tốn đường truyền trong mạng (đồng bộ toàn bộ các bản sao) mà việc thực hiện nhân bản này nhằm tăng hiệu năng của hệ thống nên nếu đồng bộ không hợp lý thì sẽ làm giảm hiệu năng của toàn hệ thống 6.Giải pháp của việc nhất quán Giải pháp: chỉ áp dụng với các hệ phân tán đọc và ít cập nhật Các bản cập nhật... hình nhất quán chặt chẽ Linearizability – mô hình nhất quán tuyến tính Sequential consistency – mô hình nhất quán tuần tự Causal consistency – mô hình nhất quán nhân quả FIFO consistency – mô hình nhất quán FIFO o Weak consistency models  General weak consistency – mô hình nhất quán yếu chung  Release consistency – mô hình nhất quán yếu đi ra  Entry consistency - mô hình nhất quán yếu đi vào Strict... sẽ truy cập được vào bản cập nhật này sau 1 thời gian nhất định, để đảm bảo không có vấn đề lỗi khi 1 tiến trình đang ghi trong khi 1 tiến trình khác đang đọc 7.Tại sao phải đưa ra mô hình nhất quán? o Trong một hệ thống phân tán kho dữ liệu có thể được đọc hay ghi bởi bất cứ một tiến trình nào Tuy nhiên dữ liệu ghi vào một bản sao cục bộ phải đảm bảo củng được truyền tới tất cả các bản sao ở xa vì... sao ở xa vì thế nên các mô hình nhất quán ra đời o Một mô hình nhất quán có thể được coi như một bản hợp đồng giữa một kho dữ liệu của hệ phân tán với các tiến trình của nó Nếu các tiến trình đồng ý với các điều khoản của hợp đồng thì kho dữ liệu sẽ hoạt động đúng như như tiến trình mong muốn 7.Cơ sở đưa ra mô hình nhất quán o Dựa trên đối tượng cần đảm bảo tính thống nhất:  Data cebntric consisitency... store và các process, trong đó data store chỉ ra một cách chính xác kết quả đọc và ghi nào xuất hiện đồng hành Phân loại: Data centric consistency model (mô hình nhất quán hướng dữ liệu) Strong consistency models Weak consistency models Client centric consistency model (mô hình nhất quán hướng client) Data centric consistency models o Strong consistency models      Strict consistency - mô hình nhất. .. synchronized clock Causal Consistency Mô hình nhất quán nhân quả Causal consistency model là mô hình yếu hơn sequantial consistency Tạo sự khác biệt giữa các sự kiện có liên hệ nhân quả và không nhân quả Nếu sự kiện B là do hay chịu ảnh hưởng của một sự kiện A trước đó, quan hệ nhân quả yêu cầu tất cả đều thấy A trước rồi mới thấy B Các hoạt động không có quan hệ nhân quả được gọi là đồng hành(concurrent)... models  Client Centric consisitency models o Dựa theo tính mạnh yếu của sự nhất quán:  Strong consistency  Weak Consistency Các mô hình nhất quán tiêu biểu o Dựa trên đối tượng cần đảm bảo tính thống nhất:  Data cebntric consisitency models  Client Centric consisitency models o Dựa theo tính mạnh yếu của sự nhất quán:  Strong consistency  Weak Consistency Consistency Models Consistency Models... Mô hình nhất quán chặt chẽ cần thỏa mãn các điều kiện: Thao tác đọc bất kì trên mục dữ liệu x đều trả về một giá trị tương ứng với kết quả của thao tác ghi gần nhất trên x đó Sử dụng khái niệm thời gian tuyệt đối, thời gian tuyệt đối này là tổng thể cho cả hệ thống để xác định đúng khái niệm “gần nhất P1 W(x)a P2 R(x)NIL R(x)a Hành vi này là đúng trong strict consistency Hành vi này là sai trong strict . không phân tán có tạo bản sao hay không? nếu có cho ví dụ? 4.Việc tạo và sử dụng bản sao có khó khăn gì? 5. Nhất quán là gì? Tại sao phải nhất quán? 6. Khó khăn của việc nhất quán? Giải pháp là. hình nhất quán? Cơ sở nào để đưa ra các mô hình nhất quán? 8.Giải thích các mô hình nhất quán tiêu biểu và tính mạnh yếu? 9. Những công việc nào phải thực hiện khi cài đặt một hệ thống bản sao và. tạo và sử dụng bản sao có khó khăn gì? o Việc sử dụng bạn sao sẽ đặt ra vấn đề về tính nhất quán của dữ liệu: phải cập nhật lại tất cả các bản sao khi có một bản sao thay đổi. 5. Nhất quán