Giải pháp Nâng Cao Hiệu Quả của Giản Đồ Lập Lịch Dựa Trên Độ Tin Cậy Trong Hệ Thống Tính Toán Tình Nguyện
MỤC LỤC
Tính toán ngang hàng
Lợi ích của việc sử dụng tính toán ngang hàng là: Giảm cân bằng tải trên các máy chủ, cho phép các máy chủ thực thi các dịch vụ đặc biệt hiệu quả hơn, có thể giảm các yêu cầu cho các tổ chức IT để tăng các phần cơ sở hạ tằng của họ để hỗ trợ các dịch vụ như là lưu trữ sao lưu, tạo ra sức mạng tính toán không tốn nhiều chi phí, băng thông, lưu trữ …. Các ứng dụng tính toán phân tán thường yêu cầu phân tích vấn đề lớn vào các vấn đề song song nhỏ, các ứng dụng chia sẻ file yêu cầu tìm kiếm hiệu quả theo các mạng diện rộng và các ứng dụng cộng tác yêu cầu cập nhập các kĩ thuật để cung cấp tính nhất quán trong môi trường đa người dung.
Tính toán tình nguyện .1 Khái niệm
So sánh với tính toán lưới và tính toán ngang hàng .1 Tính toán lưới
Tuy nhiên, tính toán lưới không có một máy chủ tập trung mà được phân thành các cụm nhỏ, mỗi cụm nhỏ ấy có thể lại được phân chia nhỏ hơn và đơn vị nhỏ nhất là các PC thông thường, với nhiệm vụ là tính toán và trả về kết quả. - Mỗi tổ chức có thể đóng vai trò là người sản xuất hoặc khách hàng của tài nguyên (giống như trong lưới điện, các công ty điện năng có thể mua hoặc bán năng lượng từ các công ty khác, phù hợp với yêu cầu biến đổi).
LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ LẬP LỊCH DỰA TRÊN ĐỘ TIN CẬY
- Các kĩ thuật chịu lỗi truyền thống
- Chịu lỗi dựa trên độ tin cậy
- Khảo sát một số giản đồ lập lịch
Trong kiểm tra điểm, nút chủ không quay lại làm tất cả các đối tượng công việc hai hoặc nhiều lần, nhưng thay vào đó cho ngẫu nhiên một máy trạm một công việc giám sát, công việc mà kết quả đúng đã được biết trước hoặc sẽ được biết bằng việc kiểm tra nó trong một vài cách thức sau này.Sau đó nếu một máy trạm được bắt cho một kết quả tồi, máy chủ quay lại dò tất cả các kết quả nó đã nhận. Nguyên lý này ám chỉ rằng nếu chúng ta có thể tính toán bằng cách này hay cách khác xác suất điều kiện, cho đến tận thời điểm kết quả tốt nhất cuối cùng tốt nhất của thực thể công việc là chính xác, thì chúng ta có thể đảm bảo toán học rằng tỉ lệ lỗi (về trung bình) sẽ kém hơn một vài được mong đợi, bằng cách chuyển đổi đơn giản cờ được làm không được thiết lập cho đến khi xác suất điều kiện của kết quả tốt nhất đạt đến ngưỡng. Trong suốt quá trình chạy một lô song song, độ tin cậy của các đối tượng trong hệ thống thay đổi hoặc là: (1) các máy trạm qua được các kiểm tra điểm (vì vậy tăng độ tin cậy các kết quả của chúng và các nhóm chúng tham gia) (2) các kết quả ánh xạ được nhận cho thực thể công việc giống nhau (vì vậy hình thành kết quả nhóm), (3) hoặc máy trạm có thể bị bắt (vì các kết quả chúng không hợp lệ, và giảm độ tin cậy của nhóm các kết quả liên quan đến chúng ).
Đó là, bất cứ khi nào các nhóm kết quả của một thực thể công việc hướng đến ngưỡng, chúng ta tăng giá trị k của các máy trạm đã thực hiện kết quả trong nhóm chiến thắng trong khi đó chúng ta đối xử với các máy trạm khác trong nhóm thất bại như là chúng bị trượt trong kiểm tra điểm (nghĩa là chúng ta sẽ gỡ bỏ chúng từ hệ thống và làm mất hiệu lực các kết quả khác của chúng). Nếu chúng ta giả sử rằng chúng ta phải làm tất cả các công việc ít nhất hai lần, điều này ám chỉ rằng tất cả các kết quả trả về bởi một máy trạm sẽ phải tham gia vào quá trình biểu quyết, thì dùng những biểu quyết này để kiểm tra điểm một máy trạm ám chỉ rằng một máy trạm sẽ lấy kiểm tra điểm ít nhất lần – có nghĩa lần nhiều hơn trước. Nhận thấy rằng độ tin cậy của các nhiệm vụ tăng lên theo thời gian bởi vì nhiệm vụ (1) được thực hiện bởi một vài máy trạm đã thực sự vượt qua được một vài điểm kiểm tra hoặc (2) nhiệm vụ được thực hiện nhiều lần trên một máy trạm tốt, vì vậy độ tin cậy của thực thể kết quả có thể được tăng lên bằng cách dùng của kĩ thuật biểu quyết (3) thậm chí các nhiệm vụ được thực thi trên một vài máy trạm không tốt, nhưng phân số phá hoại f thì rất nhó, vì vậy độ tin cây của máy đó vẫn tăng bởi kĩ thuật biểu quyết cơ bản.
GIẢN ĐỒ LẬP LỊCH ROUND ROBIN DỰA TRÊN ĐỘ TIN CẬY
Giản đồ lập lịch Round Robin dựa trên sự ưu tiên về độ tin cậy Ý tưởng chính của giản đồ lập lịch này là chọn ra máy có độ tin cậy cao nhất để
Biết rằng hệ thống sử dụng kĩ thuật kiểm tra điểm bằng biểu quyết, tỉ lệ lỗi chấp nhận được của hệ thống là , phân số mắc lỗi , tỉ lệ phá hoại và các thông số về độ tin cậy và thời gian thực hiện nhiệm vụ của các máy trạm được cho như hình 4.1. Trong sơ đồ hình vẽ các bước của giản đồ lập lịch dựa trên độ tin cậy hình 4.2, ta nhận thấy rằng độ tin cậy của các công việc 2 và 3 bị giảm đi khi máy phá hoại trả về kết quả sai như được chỉ trong bước 6 và bước 7, vì độ tin cậy của một thực thể công việc là độ tin cậy của nhóm có độ tin cậy lớn nhất. Ở trong bước 8 của giản đồ lập lịch thì nhiệm vụ 2 được thực hiện lại bởi hai máy trạm 3 và 4 tiếp vì máy 3 bây giờ đang cho kết quả giả mạo vì vậy làm cho độ tin cậy của nhiệm vụ 2 tiếp tục giảm xuống và lại tăng lên khi máy trạm 4 thực hiện xong nhiệm vụ.
Ta nhận thấy rằng có thể thay thế máy 3 bằng một máy trạm tin cậy khác để tăng độ tin cậy của nhiệm vụ 2 ví dụ như máy trạm 5 trong tình huống trên và từ đó giảm thời gian tính toán của nhiệm vụ 2 từ đó có thể dẫn đến giảm thời gian tính toán của toàn bộ hệ thống.
Giản đồ lập lịch Round Robin dựa trên kiểm thử độ tin cậy
Trong bước 8 sau khi các máy trạm 3 và 4 đã thực hiện xong nhiệm vụ máy 2, vì độ tin cậy của nhiệm vụ chưa đạt tới ngưỡng tin cậy chấp nhận được do đó nó được quay lại gán cho một số máy trạm thực hiện. Trong giản đồ này, với mỗi nhiệm vụ được cho T ta có Cr là độ tin cậy của nhiệm vụ, ta có là độ tin cậy được ước lượng của nhiệm vụ T khi máy tính i (0 ≤ i < P ) thực hiện nhiệm vụ, Av(i) là khả năng thực hiện nhiệm vụ của máy i. Khi các nhiệm vụ cần được thực thi, với mỗi nhiệm vụ ta sẽ chọn ra một máy trạm phù hợp nhất để thực thi, nếu không chọn được một máy trạm phù hợp thì ta sẽ đẩy nhiệm vụ đó vào lại hàng đợi nhiệm vụ để trờ thêm một số máy trạm khác nhàn rỗi để lựa chọn, và lấy nhiệm vụ khác trong hàng đợi để tìm máy trạm phù hợp.
Nếu trong trường hợp thực tế một nút mạng mới lần đầu tham gia vào hệ thống tỡnh nguyện và chưa rừ giỏ trị của s thỡ mỏy chủ coi như kết quả trả về của máy trạm đó khi thực hiện nhiệm vụ T là chính xác để thực hiên tính.
KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
Kịch bản mô phỏng
Giả sử rằng chính sách danh sách đen không được áp dụng (ví dụ. máy trạm có thể đệ trình kết quả thậm chí sau khi nó được dò tìm là một kẻ phá hoại), kĩ thuật kiểm tra điểm dựa trên biểu quyết được sử dụng trong quá trình mô phỏng. Bởi vì hiệu năng của giản đồ lập lịch dựa trên độ tin cậy được đánh giá theo tham số sự chậm chễ (ví dụ. tỉ số giữa thời gian chạy của quá trình tính toán với hoặc không dùng kĩ thuật chịu đựng lỗi), tôi có thể giả sử rằng thời gian thực thi của một nhiệm vụ trên một máy trạm là một số ngẫu nhiên giữa 1 đến 5 đơn vị thời gian. Mục đích chính của mô phỏng này là so sánh hiệu năng của các giản đồ lập lịch: Round Robin RR, lập lịch Round Robin dựa trên sự ưu tiên về khả năng thực hiện PRR(Av), lập lịch Round Robin dựa trên sự ưu tiên độ tin cậy PRR(Cr), Lập lịch Round Robin dựa trên kiểm thử tin cậy với tiêu chí ưu tiên độ tin cậy CRR(Cr) và ưu tiên khả năng thực hiện CRR(Av).
Để đảm bảo độ tin cậy của kết quả mô phỏng tôi sẽ thực hiện mô phỏng mỗi trường hợp 5 lần và lấy giá trị trung bình.
Kết quả
Để mô phỏng sự phá hoại của các máy xấu, một phân số f = 0.2 của các máy trạm được lựa chọn ngẫu nhiên là phá hoại. Có hai trường hợp về số lượng nhiệm vụ và máy trạm được quan tâm. Sở dĩ các giản đồ có các kết quả tốt như trên là do các giản đồ đã quan tâm đến việc chọn các máy trạm sao cho nâng cao được độ tin cậy của nhiệm vụ sau mỗi lần tính toán của máy trạm để cho độ tin cậy của nhiệm vụ nhanh hướng được tới ngưỡng tin cậy.
