chia sẻ tài nguyên trong hệ phân tán

Chia sẻ tài nguyên Hệ phân tán Giáo viên giảng dạy hướng dẫn: GS-TS Nguyễn Thúc Hải Tổng quan hệ phân tán Các đặc trưng hệ phân tán Chia sẻ tài nguyên (resource sharing) phần cứng (disk, printer,) phần mềm (file, database, data objects, windows,) Có hai mô hình quản lí tài nguyên : Client/Server Object Các đặc trưng hệ phân tán Tính mở (Openess ) khả mở rộng hệ thống theo nhiều cách Các đặc trưng hệ phân tán Tính đồng thời (Concurrency) khả thực nhiều công việc lúc hệ thống Nhiều người dùng Không gây xung đột xử lí xen kẽ Nhiều tiến trình phục vụ (server) chạy đồng thời, Các đặc trưng hệ phân tán Tính mở rộng (Scalability ) Hệ thống không cần phải thay đổi phạm vi hệ thống mở rộng Hệ phân tán tài nguyên không ngừng đư ợc mở rộng (memory, processor, i/o chanel, storage) ghép nối hệ phân tán Các đặc trưng hệ phân tán Tính chịu lỗi (Fault tolerence) Các hệ thống gặp lỗi Hạn chế tối đa hậu hướng tiếp cận Dư thừa phần cứng Các phần mềm phục hồi Các đặc trưng hệ phân tán Tính suốt (Transparency ) Hệ thống xem chỉnh thể với thành phần độc lập Cụ thể có yêu cầu tính suốt sau Access Transparency Location transparency Concurrency transparency Replication transparency Migration transparency Performance transparency Failure transparency Scaling transparency Các yếu tố quan trọng hệ phân tán Các nhân tố quan trọng hệ phân tán Định danh hệ thống (Naming ) Tài nguyên cần có địa hay tên, có chế biên dịch tên sang tên mức thấp (dãy bit) để hệ thống dễ quản lí Lưu ý : tài nguyên khác phải có tên khác hệ thống Tên phân cấp, chứa đựng nhiều thông tin : vị trí, địa Chia sẻ nhớ hệ phân tán (Distributed Shared Memory) Giải thuật quản lí tập trung Sử dụng truyền thông điệp quảng bá để xác định chủ sử hữu (Using multicast to locate the owner) Giải thuật quản lí phân tán động (Dynamic distributed manager algorithm) Chia sẻ nhớ hệ phân tán (Distributed Shared Memory) Giải thuật quản lí tập trung Faulting process page page no., access(R/W) Current Owner requester, page no., access Page Owner no Manager Chia sẻ nhớ hệ phân tán (Distributed Shared Memory) Sử dụng Kernel owner(p) để lưu tập copyset(p) Khi xảy page-fault, Kernel chứa tiến trình gặp page-fault gửi thông điệp tới Server thông báo số trang loại truy nhập yêu cầu (chỉ-đọc hay đọc-ghi), sau đợi trả lời Server gửi yêu cầu tới cho owner(p) thông qua bảng lưu trữ Giải thuật có nhược điểm gây tải Server Chia sẻ nhớ hệ phân tán (Distributed Shared Memory) Sử dụng truyền thông điệp quảng bá để xác định chủ sử hữu (Using multicast to locate the owner) Khi tiến trình gặp page-fault, Kernel quảng bá yêu cầu trang tới tất Kernel khác Kernel sở hữu trang trả lời Dùng Timestamp gắn vào trang, giá trị tăng chuyển quyền sở hữu, yêu cầu với timestamp bé bị loại bỏ Chia sẻ nhớ hệ phân tán (Distributed Shared Memory) Giải thuật quản lí phân tán động (Dynamic distributed manager algorithm) Giải thuật cho phép truyền quyền sở hữu Kernel Mỗi Kernel cấp cho vị trí trang xác nhiên, giá trị dẫn trang chuyển đâu vào lúc chủ sở hữu trang xác định dựa vào chuỗi gợi ý, chuỗi xây dựng trình chuyển quyền sở hữu trang từ máy tới máy khác C D E B owner A Hình : trỏ probowner trước A gặp page-fault với trang E C D E B owner A Hình : trỏ probowner sau yêu cầu ghi A forward C B D E owner A Hình : trỏ probowner sau yêu cầu đọc A forward Chia sẻ nhớ hệ phân tán (Distributed Shared Memory) Toàn vẹn giải phóng (Release consistency) Toàn vẹn giải phóng sử dụng để giảm bớt công việc DSM sử dụng đối tượng đồng Đảm bảo tính toàn vẹn nhớ khoảng thời gian định Các thao tác tiến trình chia thành truy nhập nguyên thuỷ tới DSM truy nhập đồng Các truy nhập đồng lại chia thành truy nhập yêu cầu truy nhập giải phóng Không tiến trình đọc trạng thái cũ liệu sửa đổi tiến trình thực giải phóng Real time system Hệ thống thời gian thực chất hệ thống hồi đáp ,chúng tương tác với môi trường ,phản ứng với kích thích từ kiện bên tạo kết phạm vị ràng buộc thưòi gian Hệ thống thời gian thực bao gồm đối tượng điều khiển,hệ thống máy tính thời gian thực,người điều hành Để hệ thống máy tính thời gian thực thoả mãn yêu cầu có ràng buộc thời gian thực cần đưa giả thuyết tải giả thuyết lỗi thiết kế real time system Giả thuyết tải đưa tải tối đa mà hệ thống có để có khả xử lý Các giao dịch thời gian thực xảy với tốc độ lớn Giả thuyết lỗi định nghĩa loại tính thường xuyên mà hệ thống chịu lỗi phải có khả xử lý Phân loại hệ thống thời gian thực Phân lớp dựa tính quan trọng thời gian ràng buộc:hệ thống thời gian thực mềm hệ thống thời gian thực cứng Hệ thống mềm hệ thống mà yêu cầu thời gian không thoả mãn kết thu ý nghĩa có ý nghĩa Hệ thống thời gian thực cứng hệ thống mà yêu cầu thời gian không thoả mãn gây hoạ Ngoài phân loại khác dựa cài đạt hệ thống :hệ thống đảm bảo hồi đáp hệ thống best_effort Vấn đề dư thừa hệ thống chịu lỗi Dư thừa sử dụng tài nguyên phụ đẻ phát lỗi che lỗi trọng hệ thời gian thực.Có ba loại dư thừa Dư thừa vật lý lặp lại tài nguyên vật lý Dư thừa thời gian lặp lại tính toán truyền thông Dư thừa thông tin thêm thông tin có khả phát hiệ sửa lỗi Ngoài phân loại dư thừa thụ động dư thừa chủ động Dư thừa thụ động loại mà tài nguyên dư thừa kích hoạt sau tài nguyên ngừng hoạt động Hệ thống chờ đợi phải có vài cách thông báo hệ thống đa bị dừng:Một hệ ngừng hoạt động phải có thuộc tính báo ngừng hoạt động nó.Thuộc tính gọi Failstop đư ợc nhân cách hệ thống gửi tín hiệu canh gác theo chu kỳ Xử lý loại ttừ phần mềm coi loại dư thừa thụ động đặc biệt:Khi xử lý phát loại trừ điều khiển chuyển cho xử lý loại trừ Dư thừa chủ động: kích hoạt tài nguyên vật lý đồng thời Mô hình lập lịch thời gian thực Mô hình sử dụng mô hình tác vụ tuàn hoàn.Với mô hình ,mỗi tác vụ Ti có chu kỳ Pi thời gian thực Ei Ti phải thi thi lần chu kỳ Pi Với hướng tiếp cận ,mọi tác vụ gắn mức ưu tiên tác vụ chưa hoàn thành.Các thuật toán gán mức ưu tiên RM( Rate_monotonic) EFD (earliest-deadline-first) Thuật toán RM : Các tác vụ có chu kỳ ngắn có mức ưu tiên cao Thuật toán EFD :các tác vụ có deadline sớm có mức ưu tiên cao Ngoài có LSF(least slack first).Slack khác deadline thời gian thực thi tác vụ Các kỹ thuật điều khiển tương tranh Thêm yêu cầu ràng buộc thời gian thực phải đư ợc thoả mãn giao dịch thực thi Các thuật toán điều khiển tương tranh khác theo thời điểm xung đột phát cách xung đột đư ợc xử lý Giao thức PCC(pessimistic concurrency control) phát hiệ xung đột chúng xảy giả chúng cách dùng blocking Giao thức OCC(optimistic concurrency control) phát xung đột thời điểm đưa vào giao dịch giải chúng sử dụng Rollback Các giao dịch gắn với mức ưu tiên thể mức khẩn cấp ràng buộc thời gian chúng.Các mức ưu tiên kết hợp với kỹ thuật PCC OCC Ngoài có giao thức lai OCC nhãn tem thời gian [...]... phối hợp hoạt động trong các hệ phân tán Thời gian và sự phối hợp hoạt động trong các hệ phân tán Vấn đề đồng bộ đồng hồ vật lí Nguyên nhân gây ra sai lệch : khoảng cách, từ trường, vị trí địa lí, nhiệt độ, ý nghĩa quan trọng trong quản lí , phối hợp các hoạt động trong hệ phân tán, trong việc xác định các trình tự sử dụng tài nguyên Thời gian và sự phối hợp hoạt động trong các hệ phân tán Giải thuật... intentionality left blank Sự phối hợp hoạt động trong hệ phân tán Trình bày kĩ thuật chung cho việc loại trừ phân tán (Distributed Mutual Exclusion) cho những trường hợp chung với tài nguyên nói chung, độc lập với các lược đồ quản lí tài nguyền cụ thể Sự phối hợp hoạt động trong các hệ phân tán Các yêu cầu cơ bản cho việc loại trừ lẫn nhau trong các hệ phân tán : ME1 : nhiều nhất chỉ một tiến trình... thể gây ra hiện tư ợng tắc nghẽn, quá tải ở Server Sự phối hợp hoạt động trong các hệ phân tán Giải thuật phân tán sử dụng đồng hồ logic (Distributed algorithm using logical clock) 41 3 41 1 repply P1 P3 repply 34 34 41 2 P2 repply Sự phối hợp hoạt động trong các hệ phân tán Dựa trên các thoả thuận giữa các thành phần trong hệ phân tán Tiến trình muốn vào vùng tới hạn phải multicast một thông điệp... sự cố thì tất cả các yêu cầu sẽ đợi vô hạn Sự phối hợp hoạt động trong các hệ phân tán Giải thuật vòng (Ring-based algorithm) P3 P4 P5 P2 Token P1 Pn Sự phối hợp hoạt động trong các hệ phân tán n tiến trình trong hệ phân tán thành một vòng p1, p2, pn thẻ bài được truyền đi theo một chiều duy nhất Nếu một tiến trình nhận được thẻ bài trong khi nó không yêu cầu, nó sẽ chuyển ngay cho tiến trình kế... cầu sớm nhất sẽ được phục vụ trước Các yêu cầu cơ bản cho việc loại trừ lẫn nhau trong các hệ phân tán : Sự phối hợp hoạt động trong các hệ phân tán Sử dụng Server trung tâm (Central Server algorithm Server Queue of Requests 4 1 3 Grant token 1.Request token 2.Release token P1 P2 P4 P3 Sự phối hợp hoạt động trong các hệ phân tán Sử dụng Server để cấp quyền vào vùng tới hạn (critical section) cho các... phối hợp hoạt động trong các hệ phân tán Phương pháp đồng bộ Cristian Client gửi 1 yêu cầu lên Time Server, thời gian trên client sẽ đươc tính dưa trên thời gian của Time Server trong gói tin trả lời T và thời gian truyền của gói tin đó T_trans T_trans khó xác định một cách chính xác Thời gian trên các Client phụ thuộc vào Time Server Thời gian và sự phối hợp hoạt động trong các hệ phân tán Phương... tố quan trọng của một hệ phân tán Hệ phân tán Applications Distributed programming support Operation System Kernel services Computer and Network Hardware Open services Các nhân tố quan trọng của một hệ phân tán Các dịch vụ thêm, sửa đổi một cách dễ dàng Nhiệm vụ của Kernel được rút bớt Bộ phận mới gọi là các dịch vụ mở (open services) sẽ cung cấp tất cả các dịch vụ và tài nguyên chung khác Các nhân... services) sẽ cung cấp tất cả các dịch vụ và tài nguyên chung khác Các nhân tố quan trọng của một hệ phân tán Phân bố tải (workload allocation) Sử dụng Processor pool (sử dụng nhiều processor) Sử dụng các trạm làm việc rỗi Mô hình nhiều bộ xử lí chia sẻ bộ nhớ chung Các nhân tố quan trọng của một hệ phân tán Duy trì tính toàn vẹn Cập nhật (Update Nhân bản (Replication) Lưu tạm (Cache) Lỗi (Failure)...Các nhân tố quan trọng của một hệ phân tán Truyền thông (Communication ) Để Các thành phần có thể tương tác với nhau Trong mô hình Client- Server, Truyền dữ liệu Đồng bộ Việc truyền sử dụng các dịch vụ nguyên thuỷ : Send, Receive Có 2 cơ chế truyền thông : Đồng bộ Không đồng bộ Các nhân tố quan trọng của một hệ phân tán Việc truyền thông gồm 3 bước cơ bản Request Blocked... tiến trình pi có dạng , trong đó T là nhãn thời gian Sự phối hợp hoạt động trong các hệ phân tán Nếu một tiến trình yêu cầu thẻ bài và không một tiến trình nào khác đang sử dụng thì tất cả sẽ trả lời ngay lập tức, và thẻ bài được trao cho tiến trình yêu cầu Tiến trình nào có nhãn thời gian T thấp nhất sẽ được đáp ứng trước tiên Giải thuật này tiêu tốn khá nhiều tài nguyên truyền thông, nếu một