Hệ Phân Tán (NW605) - Sao Lặp Và Tính Nhất Quán

Hệ phân tán (NW605) III Sao lặp tính quán Sao lặp Tính quán • • Mô hình Giao thức Phát tán cập nhật Sắp đặt replica Sao lặp Tạo dịch vụ nhiều máy Tại sao? – Độ tin cậy • Dư thừa – Hiệu • Tăng lực xử lý • Giảm liên lạc – Tính mở rộng (giảm tập trung) • Ngăn chặn tải server đơn (mở rộng kích thước) • Tránh độ trễ liên lạc (mở rộng địa lý) Hai kiểu – Sao lặp liệu – Sao lặp điều khiển Sao lặp tính thống Sao lặp liệu Sao lặp server liệu duyệt Web Caching trình Sao lặp tính thống Sao lặp điều khiển Sao lặp tính thống Sao lặp liệu điều khiển Sao lặp tính thống Sao lặp – vấn đề Cập nhật – Tính thống (xử lý liệu cập nhật) – Phát tán cập nhật Các – Bao nhiêu sao? – Đặt đâu? Định tuyến/chuyển tiếp – Client nên dùng nào? Sao lặp tính thống Distributed data store Kho liệu lưu trữ phần tử liệu Nhìn từ phía client Sao lặp tính thống Distributed data store Kho liệu lưu trữ phần tử liệu Nhìn từ phía kho liệu Sao lặp tính thống Distributed data store – Các thao tác Các thao tác cho data store: – Read Ri(x)b Client i đọc giá trị phần tử liệu x, kết trả b – Write Wi(x)a Client i thực thao tác gán giá trị x:=a – Các thao tác tính chất tức thời: • Thời điểm phát (khi client gửi yêu cầu) • Thời điểm thực (khi thực yêu cầu) • Thời điểm hoàn thành (khi client nhận kết trả lời) – Sự hợp tác (replica) Sao lặp tính thống Distributed data store – Các thao tác Ví dụ: hai client truy nhập hai replica khác data store Thời điểm thực thi thao tác thời gian • Read: thực thi chỗ • Write: thực thi chỗ, sau phát tán sang khác Sao lặp tính thống 10 Sequential consistency Tất thao tác thực theo chuỗi • • • • Có nhiều cách thứ tự Tất client thấy thứ tự Trật tự thực thi chương trình client đảm bảo Không thứ tự theo thời gian toàn cục Sao lặp tính thống 17 Client-centric consistency models Đảm bảo thứ tự thao tác cho client – Client di chuyển truy nhập data-store replica khác (có sửa liệu) – Các client không dùng chung liệu – Các client khác thấy kiểu thứ tự khác cho thao tác Nói cách khác: – Kết thao tác tùy theo client thực – Kết phụ thuộc vào lịch sử thao tác mà client thực Sao lặp tính thống 18 Client-centric consistency models Mô hình data-store cho client-centric consistency • Các phần tử liệu có chủ • Không có xung đột write-write Sao lặp tính thống 19 Monotonic reads Nếu client thấy giá trị x thời điểm t, từ không nhìn thấy phiên cổ x Kí hiệu: •xi[t]: phiên x replica i thời điểm t •WS(xi[t]): tập hợp thao tác ghi replica i mà kết dẫn đến xi[t] •WS(xi[t1]; xj[t2]): WS(xj[t2]) chứa hoạt động giống WS(xi[t1]) •R(xi[t]): thao tác đọc x cho kết xi[t] Sao lặp tính thống 20 Monotonic writes Một thao tác ghi lên phần tử liệu x hoàn thành trước tất thao tác ghi x client Tất thao tác ghi client thành chuỗi Sao lặp tính thống 21 Read your writes Thao tác đọc x thấy hiệu ứng thao tác ghi x trước client thực Sao lặp tính thống 22 Write follows reads Một thao tác ghi x thực x với giá trị cập nhật theo lần đọc gần client Sao lặp tính thống 23 Các giao thức quán Giao thức quán: cài đặt mô hình quán • Primary-based protocols – giao thức ghi liệu – Remote-write protocols –ghi từ xa – Local-write protocols – ghi chỗ • Replicated-Write protocols – giao thức ghi – Active replication – chủ động chép – Quorum-Based protocols – bỏ phiếu Sao lặp tính thống 24 Remote-Write Protocols • Tất lệnh ghi thực server • Các cập nhật bị block thực tất Sao lặp tính thống 25 Local-Write Protocols Primary chuyển chuyển đến replica mà client muốn thực cập nhật Sao lặp tính thống 26 Active replication • Các cập nhật (ghi) gửi cho toàn replica • Cần multicast thứ tự đầy đủ • Hoặc sequencer/coordinator gắn số thứ tự chuỗi Sao lặp tính thống 27 Phát tán cập nhật Phát tán gì? Dữ liệu – – Tốn băng thông, có lợi liệu cập nhật nhỏ cập nhật Thao tác cập nhật – – Các replica tự thực thao tác tốn băng thông Thông báo liệu replica khác cũ – Có lợi liệu lớn thường xuyên cập nhật Sao lặp tính thống 28 Push & pull Pull (client-based): Push (server-based): •Các cập nhật lan truyền yêu cầu •Thích hợp: Ghi nhiều đọc •Có thể có polling delay (replica phải kiểm tra xem đâu phiên trước thực thao tác đọc) •Các cập nhật lan truyền •Thích hợp: Ghi đọc nhiều; yêu cầu cao mức độ tươi liệu đọc •Nơi ghi phải biết tất replica → tính mở rộng Sao lặp tính thống 29 Hệ thống replica Sao lặp tính thống 30 Hệ thống replica Replica cố định: – Tập replica khởi đầu – Do chủ data-store tạo bảo trì – Cho phép ghi Replica server (server-initiated replica) – – – – Tăng hiệu Không chủ data-store bảo trì Đặt gần nhóm client Thiết kế tay tự động dựa theo thông số lượng liệu, người sử dụng, tỷ lệ đọc/ghi Replica client (client-initiated replica) – – – – Cache client Có tính chất tạm thời Chủ data-store replica Đặt gần client Sao lặp tính thống 31 [...].. .Tính nhất quán • Khi một bản sao được cập nhật, tất cả các bản sao khác phải được cập nhật theo • Tùy theo thứ tự và cách thức cập nhật → không nhất quán • Hai loại không nhất quán: – Staleness - Ì trệ : • bản này được cập nhật chậm chễ so với bản kia – Thứ tự thực thi các thao thác • Thứ tự khác nhau ở các bản sao khác nhau Sao lặp và tính thống 11 Tính nhất quán Dữ liệu không phân tán: – Thứ... replication – chủ động sao chép – Quorum-Based protocols – bỏ phiếu Sao lặp và tính thống 24 Remote-Write Protocols • Tất cả các lệnh ghi được thực hiện tại duy nhất 1 server • Các cập nhật bị block cho đến khi đã được thực hiện tại tất cả các bản sao Sao lặp và tính thống 25 Local-Write Protocols Primary được chuyển chuyển đến replica mà client tại đó muốn thực hiện cập nhật Sao lặp và tính thống 26 Active... trên một bản sao của x với giá trị đã được cập nhật theo lần đọc gần nhất của cùng client Sao lặp và tính thống 23 Các giao thức nhất quán Giao thức nhất quán: cài đặt một mô hình nhất quán • Primary-based protocols – các giao thức ghi tại bản chính của dữ liệu – Remote-write protocols –ghi từ xa – Local-write protocols – ghi tại chỗ • Replicated-Write protocols – các giao thức ghi tại bản sao – Active... – Tính gắn kết của dữ liệu được tôn trọng Các thao tác đọc và ghi xảy ra đồng thời có thể dẫn đến xung đột Các thao tác xung đột – Đọc-ghi – Ghi-ghi Tính nhất quán: – Thứ tự thực thi của các thao tác xung đột có ảnh hưởng đến tính nhất quán – Thứ tự bộ phận (partial order): thứ tự các thao tác của MỘT client – Thứ tự đầy đủ (total order): thứ tự chung cho tất cả các thao tác xung đột Sao lặp và tính. .. xung đột Sao lặp và tính thống 12 Tính nhất quán Ví dụ về các thao tác xung đột và thứ tự thực thi: Client A: x = 1; x = 0; Client B: print (x); print (x); Các kết quả có thể thu được tại B: , 11, 10, 00 Thế còn 01? Sao lặp và tính thống 13 Các mô hình nhất quán Hai loại mô hình nhất quán: • Data-centric (lấy dữ liệu làm trung tâm) – Một mô hình áp dụng cho toàn bộ data-store – Mọi client đều thấy các... khác: – Kết quả của một thao tác tùy theo client thực hiện nó – Kết quả còn phụ thuộc vào lịch sử của các thao tác mà client đó thực hiện Sao lặp và tính thống 18 Client-centric consistency models Mô hình data-store cho client-centric consistency • Các phần tử dữ liệu có chủ • Không có xung đột write-write Sao lặp và tính thống 19 Monotonic reads Nếu một client đã thấy một giá trị của x tại thời điểm... trong chuỗi Sao lặp và tính thống 27 Phát tán cập nhật Phát tán cái gì? 1 Dữ liệu – – Tốn băng thông, có lợi khi dữ liệu được cập nhật nhỏ và ít khi cập nhật 2 Thao tác cập nhật – – Các replica tự thực hiện thao tác tốn ít băng thông 3 Thông báo rằng bản dữ liệu của các replica khác đã cũ – Có lợi khi dữ liệu lớn và được thường xuyên cập nhật Sao lặp và tính thống 28 Push & pull Pull (client-based): Push... kết quả là xi[t] Sao lặp và tính thống 20 Monotonic writes Một thao tác ghi lên phần tử dữ liệu x được hoàn thành trước tất cả các thao tác ghi tiếp theo đối với x bởi cùng một client Tất cả các thao tác ghi của cùng một client được sắp thành chuỗi Sao lặp và tính thống 21 Read your writes Thao tác đọc x thấy hiệu ứng của thao tác ghi x trước đó do cùng một client thực hiện Sao lặp và tính thống 22 Write... thời gian tuyệt đối của tất cả các lần truy nhập đến dữ liệu dùng chung Cái gì là gần đây nhất trong một hệ phân tán? • Đòi hỏi thời gian chung toàn cục • Đòi hỏi liên lạc tức thời atomic operation • Bình thường đối với một máy đơn xử lý • Bất khả thi đối với một data-store phân tán Sao lặp và tính thống 16 Sequential consistency Tất cả các thao tác được thực hiện theo một chuỗi nào đó • • • • Có nhiều... thống replica Sao lặp và tính thống 30 Hệ thống replica Replica cố định: – Tập các replica khởi đầu – Do chủ của data-store tạo và bảo trì – Cho phép ghi Replica server (server-initiated replica) – – – – Tăng hiệu năng Không do chủ data-store bảo trì Đặt gần các nhóm client Thiết kế bằng tay hoặc tự động dựa theo các thông số về lượng dữ liệu, người sử dụng, tỷ lệ đọc/ghi Replica client (client-initiated