Nâng cao hiệu quả một số kỹ thuật đảm bảo tính nhất quán dữ liệu trong mạng p2p

1 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết luận án Trong kỷ nguyên Internet, giới chứng kiến bùng nổ số lƣợng ngƣời dùng lƣu lƣợng trao đổi thơng tin mạng Điều có đƣợc phát triển vƣợt bậc công nghệ lĩnh vực nhƣ phần cứng, phần mềm kết nối (truyền thơng) Ngày nay, ngƣời dùng cuối sử dụng nhiều loại phƣơng tiện hay thiết bị nhƣ điện thoại thơng minh, máy tính xách tay, tivi để kết nối mạng Internet công nghệ truyền thông tốc độ cao (mạng cáp quang mạng wifi 4G, 5G), thông qua ứng dụng đa dạng, thực hoạt động mạng (chia sẻ thông tin, làm việc tƣơng tác ) Qua số liệu thống kê dự báo đƣợc công bố tổ chức uy tín nhƣ tổ chức Liên minh viễn thông quốc tế ITU (International Telecommunication Union), tổ chức phi lợi nhuận hỗ trợ sở hạ tầng Internet tồn cầu ISC (Internet Systems Consortium) cơng ty hàng đầu giới công nghệ thông tin kết nối mạng Cisco, cho thấy thông tin liên quan đến hoạt động phát triển hệ phân tán nhƣ sau: 4.39 4.54 Số lƣợngngƣời dùng Internet 4.5 3.42 3.5 4.02 3.01 2.5 3.77 4.66 2.33 2.48 2.08 1.5 0.5 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 Hình Số lƣợng ngƣời dùng Internet giai đoạn từ 2012 đến 2021 [1] Người dùng Internet: Thế giới có 4,66 tỷ ngƣời dùng Internet, từ năm 2012 đến nay, tốc độ ngƣời dùng tăng nhanh qua năm, đƣợc trình bày nhƣ Hình Dung lượng trao đổi Internet: Dung lƣợng trao đổi mạng Internet tháng lớn, năm 2021 267 exabytes dự kiến năm 2022 lên đến 333 exabytes, đƣợc trình bày nhƣ Hình 333 Dung lƣợng trao đổi 350 300 267 250 212 200 150 100 167 129 100 50 2017 2018 2019 2020 2021 2022 Hình Dung lƣợng Internet tháng giai đoạn từ 2017 đến 2022 [2] Thiết bị đầu cuối kết nối Internet: Nhiều loại thiết bị đầu cuối giúp ngƣời dùng kết nối mạng, thiết bị cầm tay nhƣ điện thoại thơng minh ln chiếm đa số phát triển nhanh có tỷ lệ lớn, dự báo năm 2022 50%, đƣợc trình bày nhƣ Hình Hình Thiết bị đầu cuối kết nối mạng Internet giai đoạn từ 2017 đến 2022 [3] Hình Mạng khơng dây kết nối Internet giai đoạn từ 2018 đến 2023 [3] Công nghệ không dây kết nối mạng: Các mạng không dây tốc độ cao nhƣ 4G, 5G ngày đƣợc thiết bị sử dụng rộng rãi, phổ biến để kết nối mạng Chẳng hạn, dự báo đến 2023, mạng 4G chiếm 46,0% mạng 5G chiếm 10,6% tổng số kết nối, đƣợc trình bày nhƣ Hình Cùng với thành tựu Cơng nghệ Thơng tin (CNTT) nhƣ trình bày trên, ứng dụng phân tán đời phát triển nhanh chóng đƣợc xem nhƣ tất yếu, ln nhận đƣợc quan tâm lớn giới chuyên gia lĩnh vực CNTT, tập đồn cơng nghệ phát triển sản phẩm CNTT Những ứng dụng cho phép sử dụng, kế thừa sở hạ tầng sẵn có, đƣợc xây dựng nhiều tảng, cơng nghệ khác nhau; khai thác, vận hành tối đa hiệu tài nguyên từ vị trí địa lý, để taọ môi trƣờng làm việc mở, chia sẻ tƣơng tác [4] [5] [6] Mạng ngang hàng (Peer – To – Peer, viết tắt P2P) [7] [8] có nhiều ƣu điểm, tính vƣợt trội tính phân tán cố hữu, quản lý điểm (sau gọi nút) vào/ra hệ thống, nút không khả (tốc độ xử lý, nhớ, băng thông sử dụng), phân chia tài nguyên cách phù hợp cho phép khả mở rộng hệ thống Vì thế, mạng P2P cơng nghệ phổ biến, phần thiếu cách mạng Internet, tảng quan trọng để phát triển ứng dụng phân tán nhƣ phân phối tập tin [9] [10], hệ thống lƣu trữ liệu phân tán [11], điện toán đám mây [12], công nghệ chuỗi – khối [13] [14] (sau gọi chung ứng dụng mạng P2P) Trong giai đoạn từ 2017 đến 2021, ứng dụng phân phối tập tin sử dụng Exabytes dung lƣợng trao đổi số ứng dụng sử dụng nhiều mạng Internet, đƣợc trình bày nhƣ Hình Những ứng dụng phân phối tập tin phổ biến nhƣ Utorrent [15], Bittorrent [16] cho phép ngƣời dùng phân phối liệu nhanh chóng hiệu quả; ngƣời dùng tự kết nối với ngƣời khác mà khơng cần phải biết máy tính khác cách thức mạng hoạt động 200 180 Dung lƣợng trao đổi Internet 160 140 184 Internet video Web, email, and data Online gaming File sharing 140 120 100 80 60 40 20 Hình Các ứng dụng sử dụng nhiều lƣu lƣợng mạng Internet giai đoạn từ 2017 đến 2021 [3] Các ứng dụng phân tán thƣờng có quy mơ lớn địa lý số lƣợng lớn ngƣời dùng, cần đáp ứng yêu cầu đa dạng, phức tạp liệu; đồng thời ứng dụng phải triệt để phát huy ƣu môi trƣờng phân tán công nghệ nhằm mang lại hiệu tối đa Chính vậy, chúng sử dụng liệu tập trung mà phải lƣu trữ phân tán Nghĩa là, đối tƣợng liệu đƣợc lƣu trữ nhiều nút mạng P2P đƣợc thực kỹ thuật nhân (trình bày phần sau), gọi hệ thống liệu chia sẻ, nhằm đáp ứng yêu cầu hiệu cho ứng dụng phân tán nhƣ: tin cậy cao, khả mở rộng, chịu lỗi, khôi phục, sẵn sàng đáp ứng liệu cân tải Trong nghiên cứu luận án hệ thống liệu chia sẻ đƣợc xây dựng mạng P2P, trình bày, hai thuật ngữ quán liệu chia sẻ quán liệu mạng P2P có ý nghĩa tƣơng đƣơng Đối với kỹ thuật nhân bản, bên cạnh ƣu điểm nhƣ trên, đƣợc thực thi, xử lý tiến trình hồn tồn độc lập, tự trị khơng nhất, đặt vấn đề khó khăn, phức tạp [17] [18] an ninh an tồn, chi phí lƣu trữ, thao tác ghi liệu chậm, thời gian ngừng hệ thống tạo mới, yêu cầu đảm bảo tính quán liệu Tính quán liệu phụ thuộc vào mơ hình qn liệu, quy định chế thực thi tiến trình (các thao tác đọc/ghi) liệu chia sẻ Đảm bảo tính quán liệu để tiến trình cục (đọc/ghi) trả kết xác, tin cậy, đáp ứng tốt yêu cầu từ phía ngƣời dùng, u cầu vô quan trọng cần thiết [19] [20] Ngay từ sớm, tốn đảm bảo tính qn liệu chia sẻ đƣợc quan tâm nghiên cứu Tuy nhiên, qua nghiên cứu nhận thấy rằng, đề xuất có phạm vi giải hiệu hẹp khó đáp ứng đƣợc cho hệ thống liệu chia sẻ ngày này, môi trƣờng phân tán yêu cầu ngày trở nên đa dạng, phức tạp [19] [20] Cụ thể vấn đề tồn cần xem xét nghiên cứu nhƣ sau: - Giải pháp đảm bảo tính quán liệu hạn chế, chẳng hạn nhƣ quán theo thời gian, quán xác suất, quán ngẫu nhiên quán yếu ; chủ yếu triển khai thực cho hệ thống liệu chia sẻ tƣơng đối nhỏ (ít nút) tĩnh (tốc độ nút vào/ra hệ thống, tốc độ nút thực cập nhật nhỏ) nhƣ hệ thống liệu chia sẻ gồm có nút trung tâm liệu (Data Center) - Giải pháp hạn chế, khó triển khai đƣợc cho hệ thống liệu chia sẻ nhƣ này, vấn đề ngày phức tạp, khó khăn từ nguyên nhân khách quan, chủ quan, cụ thể nhƣ sau: + Hệ thống liệu chia sẻ đƣợc xây dựng nhiều tảng hạ tầng khác nhau, có quy mô lớn đia lý, số lƣợng nút tham gia liệu chia sẻ; thiết bị kết nối đầu cuối trở nên đa dạng, phƣơng thức kết nối tốc độ cao tùy biến Đặc biệt bối cảnh phát triển nhanh chóng khoa học cơng nghệ nhƣ nay, điều ngày trở nên phức tạp + Hệ thống liệu chia sẻ bao gồm nút có yêu cầu thực thi mức độ tự trị cao không khả nút, tốc độ nút vào/ra hệ thống, tốc độ nút thực cập nhật + Hệ thống liệu chia sẻ có yêu cầu đảm bảo tính quán khác đa dạng, chẳng hạn nhƣ mơ hình qn, phƣơng thức đảm bảo tính quán yêu cầu hiệu độ trễ cập nhật, số lƣợng thông điệp hay băng thơng sử dụng Do đó, đảm bảo tính quán liệu chia sẻ mạng P2P ln tốn khó khăn, thách thức chủ yếu cần thiết tiếp tục nghiên cứu phát triển Vì vậy, nghiên cứu sinh lựa chọn đề tài “Nâng cao hiệu số kỹ thuật đảm bảo tính quán liệu mạng P2P”, để thực nghiên cứu nội dung luận án Mục tiêu nghiên cứu luận án Mục tiêu luận án nhằm nghiên cứu đề xuất giải pháp kỹ thuật đảm bảo tính quán liệu chia sẻ, nhằm làm sở ứng dụng cho hệ thống liệu chia sẻ, từ để phát triển ứng dụng phân tán tình hình Một số mục tiêu cụ thể luận án nhƣ sau: - Nghiên cứu đƣa đƣợc vấn đề lý thuyết tƣơng đối hoàn chỉnh tốn đảm bảo tính qn liệu chia sẻ mạng P2P - Nghiên cứu, đề xuất số giải pháp có hiệu giải tốn đảm bảo tính qn liệu mạng P2P cụ thể (môi trƣờng phân tán yêu cầu đảm bảo tính quán liệu) Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu luận án Đối tượng nghiên cứu: Xác định mục tiêu nghiên cứu giải pháp tốn đảm bảo tính quán liệu mạng P2P nhƣ trên, luận án tập trung vào đối tƣợng nghiên cứu nhƣ sau: - Mạng P2P, nghiên cứu sâu mạng Pastry hệ phân tán xây dựng mạng P2P - Nhân liệu hệ thống liệu chia sẻ - Mơ hình quán liệu - Phát biểu phân tích tốn đảm bảo tính qn liệu mạng P2P, gồm có: mơ hình qn phù hợp, mơi trƣờng phân tán, yêu cầu hệ thống ảnh hƣởng vấn đề đến toán nghiên cứu luận án - Giải pháp đảm bảo tính quán liệu mạng P2P (sau gọi lƣợc đồ đảm bảo tính quán), phân rã thành hai lớp tốn, gồm có: Giải pháp xây dựng, trì cấu trúc cập nhật phƣơng thức lan truyền cập nhật đảm bảo tính qn liệu - Nghiên cứu tốn cung cấp tài nguyên cho máy ảo đƣợc tạo máy vật lý không nhất, nhằm ứng dụng lƣợc đồ đảm bảo tính quán sử dụng máy ảo cập nhật - Phƣơng pháp đánh giá hiệu giải pháp đảm bảo tính quán liệu dựa tham số đầu vào hệ thống liệu chia sẻ - Các công cụ để tiến hành thực nghiệm mô Phạm vi nghiên cứu: Để triển khai giải pháp đảm bảo tính quán liệu đƣợc luận án đề xuất, vấn đề nghiên cứu nêu đƣợc luận án tập trung giải phạm vi giới hạn nhƣ sau: - Hoạt động nút đƣợc thực môi trƣờng mạng TCP/IP - Các nút hoạt động bình thƣờng, sử dụng chế giao tiếp phƣơng pháp truyền thông điệp - Các nút không tốc độ xử lý, khả lƣu trữ băng thông sử dụng, tốc độ nút thực cập nhật, tốc độ nút vào/ra hệ thống Các tham số nút đƣợc sinh hàm phân phối ngẫu nhiên - Quy mô hệ thống liệu chia sẻ gồm có số lƣợng nút, số lƣợng liệu chia sẻ liệu chia sẻ đƣợc sinh hàm phân phối ngẫu nhiên - Các giải pháp đề xuất có hiệu hệ thống liệu chia sẻ thỏa mãn điều kiện cụ thể Phƣơng pháp nghiên cứu Luận án đƣợc triển khai với phƣơng pháp nghiên cứu nhƣ sau: - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu tài liệu liên quan đến hệ thống phân tán, hệ thống liệu chia sẻ ứng dụng mạng P2P, kỹ thuật nhân liệu yêu cầu đảm bảo tính quán liệu hệ thống liệu chia sẻ Khảo sát, phân tích đánh giá lƣợc đồ đảm bảo tính quán liệu hệ thống liệu chia sẻ để phát vấn đề hạn chế Từ đó, luận án đề xuất cách tiếp cận giải quyết, cải tiến nâng cao hiệu lƣợc đồ đảm bảo tính quán liệu mạng P2P - Phương pháp thực nghiệm: Trên sở giải pháp đề xuất, luận án tiến hành thực nghiệm cơng cụ mơ Kết trình bày luận án kết trung bình nhiều lần thử nghiệm Đồng thời, luận án thực phân tích, so sánh đánh giá kết thu đƣợc để chứng minh tính hiệu giải pháp đề xuất Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án Các kết nghiên cứu luận án có ý nghĩa khoa học thực tiễn đƣợc thể nhƣ sau: Ý nghĩa khoa học Luận án đề xuất giải pháp xây dựng cấu trúc phƣơng thức lan truyền nội dung cập nhật nhằm đảm bảo tính quán liệu chia sẻ mạng P2P (mơ hình tuyến tính), với mục tiêu giải hiệu qủa cao toán đảm bảo tính quán liệu (mức độ đảm bảo tính qn mơ hình tuyến tính, tỷ lệ cập nhật thành công độ trễ cập nhật) số hệ thống liệu chia sẻ cụ thể (quy mô, tốc độ nút vào/ra hệ thống, tốc độ nút thực cập nhật) Các kết đƣợc kiểm chứng cơng bố tạp chí, hội nghị nƣớc quốc tế có phản biện độc lập, cụ thể luận án có đề xuất nhƣ sau: - Đề xuất thuật toán ID_LINK giải pháp xây dựng trì cấu trúc cập nhật, nâng cao hiệu truyền thơng nút, với mục tiêu đạt đƣợc hiệu tối ƣu độ trễ cập nhật hệ thống ổn định tốc độ nút vào/ra hệ thống lớn (Bài báo số 4) - Đề xuất giải pháp linh hoạt cập nhật hoán đổi liên kết nút nhằm giải phóng nhớ đệm giúp phịng tránh tắc nghẽn, từ nâng cao hiệu lan truyền cập nhật Giải pháp có hiệu cao độ trễ cập nhật nhƣng đồng thời đạt đƣợc hiệu cân tham số nhƣ: mức độ đảm bảo tính quán, tỷ lệ cập nhật thành công độ trễ cập nhật (Bài báo số 1,2) - Đề xuất thuật toán OptRep giải pháp nhân dựa vào ngƣỡng tốc độ yêu cầu cập nhật nút để tối ƣu chi phí đảm bảo tính qn liệu Giải pháp có hiệu cao độ trễ cập nhật đồng thời cải thiện đáng kể hiệu tỷ lệ cập nhật thành công (Bài báo số 3) - Đề xuất thuật tốn AllResVm giải pháp phịng tránh bế tắc cung cấp tài nguyên cho máy ảo xây dựng tảng mạng P2P Giải đƣợc toán nhằm làm sở nâng cao hiệu lƣợc đồ đảm bảo tính quán liệu sử dụng máy ảo cập nhật (Bài báo số 5,6) Ý nghĩa thực tiễn - Cài đặt giải pháp đƣợc đề xuất tiến hành thực nghiệm mô công cụ Oversim [21], Open Stack [22] ; luận án thực phân tích đánh giá hiệu đạt đƣợc giải pháp đề xuất so sánh với nghiên cứu Nakashima [23] Yi [24] - Các giải pháp thuật tốn đề xuất có hiệu cao số tiêu chí định hệ thống liệu chia sẻ cụ thể Do vậy, đề xuất luận án có ý nghĩa thực tiễn quan trọng, thời việc góp phần phát triển hệ thống liệu chia sẻ ứng dụng mạng P2P Cấu trúc luận án Bố cục luận án gồm có phần mở đầu, ba chƣơng kết luận Chương 1: Trình bày tổng quan đảm bảo tính quán liệu mạng P2P Nội dung cụ thể chƣơng bao gồm: trình bày hệ phân tán; khái niệm, phân loại, đặc trƣng bản, chức mạng P2P; nhận xét, so sánh mạng P2P Tiếp đến, luận án trình bày kỹ thuật nhân bản, phát biểu phân tích tốn đảm bảo tính qn liệu mạng P2P, mơ hình qn lƣợc 10 đồ đảm bảo tính quán liệu mạng P2P; nhận xét, đánh giá ƣu điểm, hạn chế nghiên cứu, qua luận án xác định tồn cần tiếp tục nghiên cứu, cải tiến Chương 2: Trình bày nghiên cứu nội dung hệ phân tán, nhƣ định nghĩa, chƣơng trình thuật tốn phân tán, Tiếp đến, luận án trình bày biểu diễn mơ hình tốn học tham số đầu vào ảnh hƣởng đến tốn đảm bảo tính qn; mơ hình lan truyền nội dung cập nhật để đảm bảo tính qn liệu; biểu diễn mơ hình tốn học tham số đánh giá hiệu lƣợc đồ Cuối chƣơng, luận án giới thiệu trình bày thiết lập mạng Pastry, mạng để triển khai thuật toán giải pháp đƣợc đề xuất; trình bày ngơn ngữ lập trình thuật tốn, cơng cụ tiến hành thực nghiệm Chương 3: Trình bày ba đề xuất cải tiến lƣợc đồ cập nhật nội dung đảm bảo tính quán liệu; thực mô giải pháp đề xuất nhằm phân tích, so sánh đánh giá kết đạt đƣợc giải pháp đề xuất so với đề xuất Nakashima Yi Cuối chƣơng, luận án trình bày thuật tốn phịng tránh bế tắc cung cấp tài nguyên cho máy ảo, sở cho nghiên cứu ứng dụng nâng cao hiệu lƣợc đồ đảm bảo tính quán sử dụng máy ảo cập nhật Phần cuối luận án tổng kết lại kết đạt đƣợc, hƣớng nghiên cứu tiếp theo, danh mục cơng trình nghiên cứu tác giả, danh mục tài liệu tham khảo Các kết luận án đƣợc báo cáo thảo luận Hội nghị, Hội thảo khoa học; đƣợc đánh số tham chiếu theo quy cách [1] -> [6] (trang 98) Trong kết cơng bố (3) tạp chí ESCI, cơng bố [5][6] đƣợc đánh số theo Scopus Các tài liệu tham khảo luận án đƣợc đánh số tham chiếu theo quy cách [xyz] đƣợc nêu trang 99 – 104 Bước 2: Nếu tiêu chuẩn hợp đồng nhau, sau thủ tục so sánh dựa vào số lƣợng tài nguyên rảnh thời điểm 92 Bước 3: Cuối cùng, ƣu tiên cho nút có tài nguyên rỗi ổn định Những nút đƣợc cho ổn định ln có số lƣợng VM định đƣợc phân phối thời điểm Bước 4: Thực việc cập nhật thông tin trạng thái nút thông qua việc gửi thông điệp theo định tuyến mạng P2P Bước 5: Khi nút đƣợc xếp tạo đƣợc danh sách tài nguyên ổn định, luận án tiếp cận sử dụng thuật toán tham lam để phân phối tất VM Mã giả thuật toán AllResVm phòng tránh bế tắc cung cấp tài nguyên cho hệ thống máy ảo cập nhật đƣợc trình bày nhƣ dƣới Thuật toán 3.7: AllResVm Đầu vào: Đầu ra: Begin // Release resource provision If Return Else For Send thông điệp 10 11 12 If 13 Else if ( 14 15 End if 16 While (ready.isfree()=true) job.dele 17 Ready.Insert(Job); 18 Send thông điệp 19 20 When 21 22 End if End 93 3.4.3 Thực nghiệm đánh giá hiệu Luận án trình bày kết thử nghiệm mơ thuật tốn AllResVm với phần mềm Open Stack, gồm bƣớc nhƣ sau: Bước 1: Thiết lập thành công phần mềm Open Stack thiết lập kết nối mạng mạng ảo Bước 2: Tạo định tuyến logic, giao diện bên ngồi kết nối với mạng công cộng giao diện bên kết nối với mạng nội Thực nghiệm áp dụng phƣơng thức gửi thông báo yêu cầu tài nguyên với khả máy vật lý trƣờng hợp khả CPU cho trƣớc P = {10%, 20%, ,100%} (Hình 3.22); yêu cầu cung cấp tài nguyên cho 100 ca hợp đồng VM NOSR trƣờng hợp không tạo đƣợc VM tạm treo/chờ phục hồi VM SR khơng tạo đƣợc VM có sử dụng tạm treo/chờ phục hồi Kết tổng hợp Bảng 3.12 so sánh Hình 3.23 ra, với khả CPU 100% kết khác biệt lớn tỷ lệ hiệu cung cấp tạo thành cơng máy ảo, thành cơng 60,6% thất bại 25%; đồng thời tỷ lệ cao với khả cho trƣớc CPU từ 60% trở lên Trong trƣờng hợp khả CPU từ 10% 30% tỷ lệ tạo thành cơng chênh lệch không nhiều, nhƣng khả thành công cao so với khả khơng thành cơng Hình 3.22 Giao diện thực nghiệm cấp phát tài nguyên CPU cho máy ảo 94 Bảng 3.12 Tổng hợp kết mô thuật toán AllResVm thuật toán tham lam với khả khác xử lý P Khả xử lý P (%) 10 20 30 40 50 60 70 Thời gian đáp ứng (s) 80 90 100 Hình 3.23 So sánh thuật tốn AllResVm với thuật toán tham lam 3.4.4 Kết luận Trong mục này, luận án trình bày thuật tốn AllResVm phịng tránh bế tắc cung cấp tài nguyên cho máy ảo cập nhật tiến hành thử nghiệm môi trƣờng phân tán P2P ảo hóa Open Stack Đề xuất mang lại kết tích cực so sánh hiệu cung cấp (khả CPU cho trƣớc) tạo thành công máy ảo Nhƣ vậy, thấy việc áp dụng giải pháp máy ảo mang lại hiệu tối ƣu cho tài nguyên phân tán 95 3.5 KẾT LUẬN CHƢƠNG Trong chƣơng 3, luận án trình bày giải pháp cải tiến hiệu kỹ thuật để đảm bảo tính quán liệu chia sẻ mạng P2P, cụ thể bao gồm: Thuật toán ID_LINK thực xây dựng cấu trúc cập nhật hiệu hệ thống liệu chia sẻ ổn định tốc độ nút vào/ra hệ thống lớn; phƣơng thức linh hoạt cập nhật hoán đổi liên kết nút nhằm phịng tránh tắc nghẽn, từ nâng cao hiệu lan truyền cập nhật cấu trúc cập nhật mà nút sử dụng nhớ đệm, đề xuất có hiệu khơng độ trễ cập nhật mà đảm bảo hiệu cân tham số khác; thuật toán nhân cho nút dựa vào ngƣỡng tốc độ yêu cầu cập nhật đến nút nhằm tối ƣu chi phí đảm bảo tính qn liệu, giải pháp có hiệu độ trễ cập nhật cải thiện đáng kể hiệu tỷ lệ cập nhật thành cơng; thuật tốn phịng tránh bế tắc cung cấp tài nguyên cho hệ thống máy ảo xây dựng mạng P2P làm sở ứng dụng cho giải pháp sử dụng máy ảo cập nhật Hiệu đạt đƣợc giải pháp đề xuất nhƣ trình bày đƣợc thông qua kết thực nghiệm mô 96 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN Kết luận Luận án nghiên cứu giải pháp đảm bảo tính quán liệu chia sẻ mạng P2P Trên sở đó, luận án có đề xuất cải tiến lƣợc đồ đảm bảo tính quán liệu, cụ thể nhƣ sau: a) Đề xuất thuật toán ID_LINK xây dựng cấu trúc lan truyền cập nhật, có hiệu độ trễ cập nhật hệ thống liệu chia sẻ ổn định tốc độ nút vào/ra hệ thống lớn Giải pháp đề xuất ln có hiệu tốt độ trễ cập nhật so với giải pháp Nakashima tốc độ nút vào/ra hệ thống lớn 0,3 độ trễ cập nhật ổn định mà không tăng đột biến b) Đề xuất giải pháp linh hoạt cập nhật hốn đổi liên kết nút nhằm phịng tránh tắc nghẽn lan truyền cập nhật cấu trúc mà nút sử dụng nhớ đệm Do đó, đề xuất có hiệu khơng độ trễ cập nhật mà đảm bảo hiệu cân tham số khác Cụ thể, giải pháp đề xuất có hiệu tốt độ trễ cập nhật so với Nakashima trƣờng hợp nhƣ: số lƣợng nút hệ thống liệu chia sẻ nhỏ 300, tốc độ nút vào/ra hệ thống lớn 0,45 tốc độ nút thực cập nhật lớn 160 Hơn nữa, giải pháp đề xuất đạt đƣợc hiệu cân tham số, cụ thể có tỷ lệ cập nhật thành cơng ln 90%, giải pháp Nakashima có tỷ lệ loại bỏ cập nhật xấp xỉ 100% c) Đề xuất thuật toán OptRep thực nhân cho nút dựa vào ngƣỡng tốc độ yêu cầu cập nhật nút nhằm tối ƣu chi phí đảm bảo tính quán liệu Một nút đƣợc nhân tốc độ yêu cầu cập nhật tới nút đủ lớn - gọi ngƣỡng, xác định tính tốn, so sánh hiệu (thời gian, số bƣớc phải thực hiện) nhân cho nút để đáp ứng cho yêu cầu cập nhật không nhân Giải pháp đề xuất ln có hiệu tốt độ trễ cập nhật, số lƣợng nút tham gia hệ thống tốc độ nút vào/ra hệ thống gia tăng lớn Chẳng hạn tốc độ nút vào/ra hệ thống 0,5 độ trễ cập nhật giải pháp đề xuất 29s so với 48s 45,5s lần lƣợt Nakashima Yi Bên cạnh đó, giải pháp đề xuất cải thiện đáng kể tỷ lệ cập nhật thành công so với giải pháp 97 Nakashima, đặc biệt tốc độ nút thực cập nhật lớn kết rõ (9,5% so với 5,5% trƣờng hợp số lƣợng cập nhật 200) d) Đề xuất thuật toán AllResVm phòng tránh bế tắc cung cấp tài nguyên cho máy ảo xây dựng mạng P2P nhằm nâng cao hiệu lƣợc đồ đảm bảo tính quán liệu sử dụng máy ảo cập nhật Giải pháp có tỷ lệ tạo đƣợc VM cao khả cho trƣớc CPU 60% trở lên; khả CPU từ 10% 30% khả tạo thành côfng chênh lệch không nhiều, nhƣng có khả thành cơng cao nhiều so với khả không thành công Hƣớng phát triển Trên sở kết nghiên cứu đạt đƣợc luận án, số hƣớng nghiên cứu mở rộng phát triển thực nhƣ sau: a) Ngoài phƣơng thức lan truyền cập nhật để đảm bảo tính quán liệu hệ thống liệu chia sẻ, cịn có hai phƣơng thức khác lan truyền thông báo lan truyền thao tác điều khiển cập nhật Mỗi phƣơng thức có ƣu điểm để áp dụng cho hệ thống chia sẻ liệu có tính chất đặc thù Vì vậy, hƣớng nghiên cứu mở rộng luận án tiếp tục phát triển hai trƣờng hợp b) Đề xuất lƣợc đồ đảm bảo tính quán liệu có hiệu quả, tối ƣu số lƣợng thông điệp, băng thông sử dụng tài nguyên khác nhằm ứng dụng trƣờng hợp tài nguyên hạn chế hệ thống ngƣời dùng cuối 98 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU CỦA TÁC GIẢ [1] Nguyễn Hồng Minh, Lê Văn Sơn, Nguyễn Xuân Huy, "Một thuật toán hiệu đảm bảo quán liệu môi trƣờng phân tán mạng phủ P2P có cấu trúc", Kỷ yếu Hội thảo Quốc gia lần thứ XVIII “Một số vấn đề chọn lọc Công nghệ thông tin Truyền thông”, NXB Khoa học Kĩ thuật, Hà Nội, ISBN 978-604-670645-8, Trang 191-196, 2016 [2] Nguyễn Hồng Minh, Nguyễn Xuân Huy, "Giải pháp hiệu Đảm bảo quán liệu chia sẻ phân tán tảng P2P có cấu trúc”, Chuyên san "Các cơng trình nghiên cứu, phát triển ứng dụng Công nghệ thông tin Truyền thông", Bộ thông tin truyền thông, ISSN 1859-3526, tập V-1, số 17(37), Trang 22-30, 6/2017 [3] Hong Minh Nguyen, Xuan Huy Nguyen, Ha Huy Cuong Nguyen, “On a construction and a highly effective update method for consistency in structured p2p systems”, International Journal of Computer Science and Network Security, ISSN 1738-7906, Vol.17, No.9, pp.151-158, 9/2017 [4] Nguyễn Hồng Minh, Lê Văn Sơn, “Một giải pháp hiệu xây dựng trì lan truyền cập nhật đảm bảo quán liệu”, Kỷ yếu Hội nghị Khoa học Công nghệ Quốc gia lần thứ 10 “Nghiên cứu ứng dụng Công nghệ thông tin”, Nhà xuất Khoa học tự nhiên Công nghệ, Hà Nội, ISBN: 978-604-913-614-6, Trang 488- 494, 2017 [5] Nguyen Ha Huy Cuong, Hong Minh Nguyen, and Trung Son Doan, "The Method of Maintaining Data Consistency in Allocating Resources for the P2P Network Model", Context-Aware Systems and Applications, and Nature of Computation and Communication, Springer, Cham, pp.155-165, 2017 [6] Hong Minh Nguyen, Van Doan Thang, Le Dac Nhuong, Nguyen Ha Huy Cuong, and Nguyen Xuan Huy, "Open Stack: Resources Allocation for Distributed Virtual Machine Peer to Peer", Frontiers in Intelligent Computing: Theory and Applications Advances in Intelligent Systems and Computing, Springer, Singapore, vol 1013, pp.341-349, 2020 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://www.statista.com/forecasts/1146844/internet-users-in-the-world [Online, truy cập 02/04/2021] [2] https://www.statista.com/statistics/267202/global-data-volume-of-consumer-iptraffic/ [Online, truy cập 02/04/2021] [3] https://www.cisco.com/c/en/us/solutions/collateral/executive-perspectives/annualinternet-report/white-paper-c11-741490.html [Online, truy cập 02/04/2021] [4] Özsu, Tamer, and Patrick Valduriez, “Principles of distributed database systems”, ACM, 2011 [5] Van Steen, Maarten, and Andrew S Tanenbaum, "Distributed systems", Leiden, The Netherlands:Maarten van Steen, 2017 [6] Verissimo, Paulo, and Luis Rodrigues, “Distributed systems for system architects”, Springer Science & Business Media, Vol.1, 2012 [7] Buford, John, Heather Yu, and Eng Keong Lua, “P2P networking and applications”, Morgan Kaufmann, 2009 [8] Malatras, Apostolos, "State-of-the-art survey on P2P overlay networks in pervasive computing environments", Journal of Network and Computer Applications, vol 55 pp.1-23, 2015 [9] https://xtendedview.com/internet/best-p2p-file-sharing-programs/5684/ [Online, truy cập 03/05/2021] [10] Vimal, S., and S K Srivatsa, "A file sharing system in peer-to-peer network by a nearness-sensible method", International Journal of Reasoning-based Intelligent Systems, 11.4, pp.293-299, 2019 [11] GARCÍA-RODRÍGUEZ, Gerardo; DE ASÍS LĨPEZ-FUENTES, Francisco, “A Storage Service based on P2P Cloud System”, Research in Computing Science, 76, pp.89-96, 2014 [12] Samreen, S N., Khatri-Valmik, N., Salve, S M., & Khan, M P N, "Introduction to cloud computing", International Research Journal of Engineering and Technology, 12, pp.785-788, 2018 [13] Wang, T., Zhao, C., Yang, Q., Zhang, S., & Liew, S C, "Ethna: Analyzing the 100 UnderlYing Peer-to-Peer Network of Ethereum Blockchain", IEEE Transactions on Network Science and Engineering, 2021 [14] Hao, W., Zeng, J., Dai, X., Xiao, J., Hua, Q., Chen, H., "BlockP2P: Enabling fast blockchain broadcast with scalable peer-to-peer network topology", International Conference on Green, Pervasive, and Cloud Computing, Springer, Cham, pp.223237, 2019 [15] https://www.utorrent.com/ [Online, truy cập 6/01/2021] [16] https://www.bittorrent.com/ [Online, truy cập 6/01/2021] [17] Pirjade, S., Burghate, R R., Ghogare, P G., Ghotkule, A., and Jatade, J, "Maximizing p2p file access availability in mobile adhoc networks though replication for efficient file sharing", 2nd International Conference on Inventive Systems and Control (ICISC), IEEE, pp.1434-1438, 2018 [18] Abdollahi Nami, A., and L Rajabion, "Data replication techniques in the mobile ad hoc networks: A systematic and comprehensive review", International Journal of Pervasive Computing and Communications, 15.3-4, pp.174-198, 2019 [19] Campêlo, R A., Casanova, M A., Guedes, D O., & Laender, A H, "A brief survey on replica consistency in cloud environments", Journal of Internet Services and Applications, 11.1, pp.1-13, 2020 [20] Aldin, H N S., Deldari, H., Moattar, M H., & Ghods, M R, "Consistency models in distributed systems: A survey on definitions, disciplines, challenges and applications", arXiv preprint arXiv:1902.03305, 2019 [21] BAUMGART, Ingmar; HEEP, Bernhard; KRAUSE, Stephan, “OverSim: A flexible overlay network simulation framework”, IEEE global internet symposium, IEEE, pp.79-84, 2007 [22] https://www.openstack.org/ [Online, truy cập 9/6/2015] [23] NAKASHIMA, Taishi; FUJITA, Satoshi, “Tree-based consistency maintenance scheme for peer-to-peer file sharing systems”, 2013 First International Symposium on Computing and Networking, IEEE, pp.187-193, 2013 [24] HU, Yi; BHUYAN, Laxmi N.; FENG, Min, “Maintaining data consistency in structured P2P systems”, IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems, 23(11), pp.2125-2137, 2012 101 [25] GAONKAR, Dattatraya, “Distributed generation”, BoD–Books on Demand, 2010 [26] Buford, John, Heather Yu, and Eng Keong Lua, “P2P networking and applications”, Morgan Kaufmann, 2009 [27] Nikolakopoulos, Y., Gidenstam, A., Papatriantafilou, M., and Tsigas, P, "A consistency framework for iteration operations in concurrent data structures", IEEE International Parallel and Distributed Processing Symposium, pp.239-248, 2015 [28] Lua, E K., Crowcroft, J., Pias, M., Sharma, R., & Lim, S, "A survey and comparison of peer-to-peer overlay network schemes", IEEE Communications Surveys & Tutorials, 7.2, pp.72-93 2005 [29] https://us.napter.com/ [Online, truy cập 5/8/2019] [30] Taylor I.J., Harrison A.B, “Gnutella”, From P2P and Grids to Services on the Web, Computer Communications and Networks, Springer, London, pp.181-196 2009 [31] https://www.cs.cmu.edu › ~dga › lectures › 16-dht [Online, truy cập 4/4/2015] [32] ROWSTRON, Antony; DRUSCHEL, Peter, “Pastry: Scalable, decentralized object location, and routing for large-scale peer-to-peer systems”, IFIP/ACM International Conference on Distributed Systems Platforms and Open Distributed Processing Springer, Berlin, Heidelberg, pp.329-350, 2001 [33] Ben Y Zhao, John D Kubiatowicz, Anthony D Joseph, “Tapestry: An infrastructure for fault-tolerant wide-area location and routing”, techreport, University of California at Berkeley, ACM, 2001 [34] Davis, R I., Burns, A., Bril, R J., & Lukkien, J J, “Controller Area Network (CAN) schedulability analysis: Refuted, revisited and revised”, Real-Time Systems, 35(3), pp.239-272, 2007 [35] Pourebrahimi, B., Bertels, K., & Vassiliadis, S, "A survey of Peer-to-Peer Networks", Proceedings of the 16th annual workshop on Circuits, Systems and Signal Processing, 2005 [36] Bandara, HMN Dilum, and Anura P Jayasumana, "Collaborative applications over peer-to-peer systems–challenges and solutions", Peer-to-Peer Networking and Applications, 6.3, pp.257-276, 2013 [37] Mohammadi, B., and Navimipour, N J, "Data replication mechanisms in the peer‐ to‐ peer networks," International Journal of Communication Systems, 102 32.14:e3996, 2019 [38] Spaho, E., Barolli, A., Xhafa, F., and Barolli, L, "P2P data replication: Techniques and applications", Modeling and processing for next-generation big-data technologies, Springer, Cham, pp.145-166, 2015 [39] RAHMANI, Moufida; BENCHAIBA, “A comparative study of replication schemes for structured p2p networks”, Proceedings of the 9th International Conference on Internet and Web Applications and Services, pp.147-158, 2014 [40] Kalpakis,https://dokumen.tips/documents/consistency-and-replication- 5693cbf237ba0.html [Online, truy cập 9/11/2018] [41] CHENG, Liangfeng; HU, Yuchong; LEE, Patrick PC, “Coupling decentralized key- value stores with erasure coding”, Proceedings of the ACM Symposium on Cloud Computing, pp.377-389, 2019 [42] Chen, Y L., Mu, S., Li, J., Huang, C., Li, J., Ogus, A., & Phillips, D, “Giza: Erasure coding objects across global data centers”, {USENIX} Annual Technical Conference ({USENIX}{ATC} 17, pp 539-551, 2017 [43] Li, Y., Zhou, J., Wang, W., & Chen, Y, “RE-store: Reliable and efficient KV-store with erasure coding and replication”, IEEE International Conference on Cluster Computing (CLUSTER), IEEE, pp.1-12, 2019 [44] Saghiri, Ali Mohammad, M Daliri Khomami, and Mohammad Reza Meybodi, "Random walk algorithms: Definitions, weaknesses, and learning automata-based approach", Intelligent Random Walk: An Approach Based on Learning Automata, Springer, Cham, 52, pp.1-7, 2019 [45] VU, Huy; TEWARI, Hitesh, “An Efficient Peer-to-Peer Bitcoin Protocol with Probabilistic Flooding”, International Conference for Emerging Technologies in Computing, Springer, Cham, pp.29-45, 2019 [46] Dong, Suyalatu, and Yong-Chang Huang, "A class of rumor spreading models with population dynamics", Communications in Theoretical Physics, 70(6), 795, 2018 [47] WANG Z., Das, S K., Kumar, M., & Shen, H, “An efficient update propagation algorithm for P2P systems”, Computer Communications, 30(5), pp.1106-1115, 2007 [48] Zhang, B., Wang, X., & Huang, M, "A data replica consistency maintenance 103 scheme for cloud storage under healthcare IoT environment", Future Communication, Information and Computer Science: Proceedings of the 2014 International Conference on Future Communication, Information and Computer Science (FCICS 2014), Beijing, China, 2015 [49] Guler, Berkin, and Oznur Ozkasap, "Analysis of checkpointing algorithms for primary-backup replication", IEEE Symposium on Computers and Communications (ISCC), pp.64-69, 2017 [50] Li, Jun, and Mengshu Hou, "PMSTCOM: A Novel Replication Consistency Maintenance Strategy in Cloud Storage System." 3rd International Conference on Big Data Computing and Communications (BIGCOM), IEEE, pp.277-283, 2017 [51] Li, C., Wang, C., Tang, H., & Luo, Y, "Scalable and dynamic replica consistency maintenance for edge-cloud system", Future Generation Computer Systems,101, pp.590-604, 2019 [52] SHEN, HaiYing; LIU, Guoxin; CHANDLER, Harrison, “Swarm intelligence based file replication and consistency maintenance in structured P2P file sharing systems”, IEEE Transactions on Computers, 64(10), pp.2953-2967, 2015 [53] Islam, Md Ashfakul, and Susan V Vrbsky, "Transaction management with tree- based consistency in cloud databases", International Journal of Cloud Computing, 6.1, pp.58-78, 2017 [54] Qi, Xiaogang, Min Qiang, and Lifang Liu, "A balanced strategy to improve data invulnerability in structured P2P system", Peer-to-Peer Networking and Applications,13.1, pp.368-387, 2020 [55] B C Arnold, "Pareto distribution," Wiley StatsRef: Statistics Reference Online, pp 1-10, 2014 [Online, truy cập 4/7/2015] [56] Da Silva, R V., Gomes-Silva, F., Ramos, M W A., & Cordeiro, G M, "The exponentiated Burr XII Poisson distribution with application to lifetime data", International Journal of Statistics and Probability , 4.4:112, 2015 [57] Yang, Yue, and Jianwen Zhu, "Write skew and zipf distribution: Evidence and implications", ACM transactions on Storage (TOS), pp.1-19, 2016 [58] CHEN, Xin, Shansi Ren and Haining Wang, “SCOPE: Scalable consistency maintenance in structured P2P systems”, Proceedings IEEE 24th Annual Joint 104 Conference of the IEEE Computer and Communications Societies, IEEE, pp.15021513, 2005 [59] Bader, Michael, “Space-filling curves: an introduction with applications in scientific computing”, Springer Science & Business Media, Vol 9, 2012 [60] MOON, Alice Ye-Eun, "The effects of high-intensity ultrasound of rice bran wax oleogel preparation and its effects on flaky pastry application", thesis in the Graduate College of the University of Illinois at Urbana-Champaign, 2017 [61] https://www.cs.cmu.edu/~pavlo/datasets/torrent/ [Online, truy cập 5/10/2015] [62] Wang, Z., Datta, A., Das, S K., & Kumar, M, "CMV: File consistency maintenance through virtual servers in peer-to-peer systems", Journal of Parallel and Distributed Computing, 69.4, pp.360-372, 2009 [63] Nguyen Ha Huy Cuong, Vijender Kumar Solanki, Doan Van Thang and Nguyen Thanh Thuy, “Resource allocation for heterogeneous cloud computing”, Network Protocols and Algorithms, No 9, pp.71-84, 2017 [64] N M N Pham, V S Le and H H C Nguyen, "Efficient Resource Allocation for Virtual Service in Cloud Computing Environment," Advances in Intelligent Systems and Computing ;Information Systems Design and Intelligent Applications, pp.126-136, 2018 [65] Ha Huy Cuong Nguyen, Hung Vi Dang and Thanh Thuy Nguyen, “Deadlock detection for resource allocation in heterogeneous distributed platforms”, Recent Advances in Information and Communication Technology, Springer, pp.285-295, 2015 [66] Ha Huy Cuong Nguyen, Van Son Le and Thanh Thuy Nguyen, “Algorithmic approach to deadlock detection for resource allocation in heterogeneous platforms”, 2014 International Conference on Smart Computing, IEEE, pp.97-103, 2014 ... đảm bảo tính quán liệu cao 1.3 GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO TÍNH NHẤT QUÁN DỮ LIỆU TRONG MẠNG P2P VÀ TIẾP CẬN CỦA LUẬN ÁN 1.3.1 Giải pháp đảm bảo tính quán liệu Từ nội dung trình bày trên, để đảm bảo tính. .. chỉnh tốn đảm bảo tính qn liệu chia sẻ mạng P2P - Nghiên cứu, đề xuất số giải pháp có hiệu giải tốn đảm bảo tính quán liệu mạng P2P cụ thể (môi trƣờng phân tán yêu cầu đảm bảo tính quán liệu) Đối... VỀ YÊU CẦU ĐẢM BẢO TÍNH NHẤT QUÁN DỮ LIỆU CHIA SẺ TRONG MẠNG P2P Trong chương này, luận án trình bày tổng quan hệ phân tán, mạng P2P, kỹ thuật nhân liệu, hệ thống liệu chia sẻ mạng P2P, mơ hình