Chia sẻ tài nguyên

PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ HỆ PHÂN TÁN. I.

HỆ PHÂN TÁN

1. Mở đầu

Hệ phân tán là tập hợp nhiều máy tính độc lập kết nối với nhau qua mạng và được cài đặt phần mềm của hệ phân tán. Các phần mềm của hệ phân tán được
thiết kế để giúp cho các máy phối hợp hoạt động với nhau, cùng sử dụng những tài nguyên chung của hệ như phần cứng, phần mềm và dữ liệu. Khi sử dụng một hệ
phân tán có thiết kế tốt có thể nhận được một tiện ích tính tốn thong nhất, ngay cả khi tiện ích đó được sử dụng ở nhiều máy tính đặt ở những vị trí khác nhau.
Các hệ phân tán được lắp đặt trên cơ sở các phần cứng với phạm vi khác nhau, từ một số ít trạm làm việc kết nối bằng mạng LAN vào INTERNET, đến tập
hợp các mạng LAN và WAN rộng khắp thế giới kết nối hàng triệu máy tính với nhau.
Hệ phân tán có phạm vi ứng dụng rất rộng, từ cung cấp các tiện ích tính tốn dung cho mục đích chug của nhiều nhóm người sử dụng đến các hệ thống
tryền thông đa phương tiện, hệ thống thu ngân ngân hang tự động, và hầu như chúng chứa đựng hầu hết các ứng dụng kỹ thuật và thương mại về máy tính.
Hiện nay, chúng ta đã có nhiều nghiên cứu phát triển về thiết kế các hệ điều hành phân tán và những nguyên tắc cơ sở của chùng. Nhiều hệ điều hành phân
tán đã ra đời và các ứng dụng của chúng ngày càng có hiệu quả hơn.

2. Những đặc trưng chủ yếu của hệ phân tán

Hệ phân tán mang tính hữu dụng là nhờ có đặc tính chủ yếu, đó là: chia sẻ tài ngun, tính mở, tính đồng thời, tính quy mơ, tính chịu lỗi, và tính trong suốt.
Trong phần này ta sẽ xét từng đặc tính cụ thể. Cần lưu ý rằng, những đặc tính đó khơng phải là kết quả tự nhiên của sự phân tán, mà là do thiết kế của hệ thống và
phần mềm ứng dụng.

a. Chia sẻ tài nguyên

Tài nguyên bao gồm những thành phần phần cứng như: đĩa, máy in, và những thành phần phần mềm như: file, cơ sở dữ liệu và những đối tượng dữ liệu khác.Lợi
ích của viêc truy cập vào hệ thống chứa các cơ sở dữ liệu, chương trình, tài liệu vào những thơng tin chung khác được thể hiện rõ trong hệ thống chia sẻ thời gian hoặc
hệ thống nhiều người sử dụng vào đầu những năm 1960, vào các hệ thống UNIX MultiUser vào những năm 1970.
Tài nguyên của máy tính nhiều người dung thường được dùng chung cho tất cả những người sử dụng nó, những người làm việc trong các máy trạm đơn lẻ vào của
các máy tính cá nhân khơng có đặc tính hữu ích này. Các tài ngun chung trong hệ phân tán được đóng gói vật lý trong một máy tính của hệ, và từ các máy khác chỉ có
thể truy cập vào bằng con đường truyền thơng. Để dùng chung một cách hiệu quả, tài nguyên phải được quản lý bằng một chương trình cung cấp giao diện truyền
thông cho phép truy cập vào tài nguyên chung, sử dụng và cập nhật tài nguyên thường xuyên và chắc chắn.
- 1 -
Thuật ngữ quản lý tài nguyên đôi khi dung để biểu thị module phần mềm quản lý những tài nguyên thộc một dạng đặc biệt. Mỗi dạng tài ngun đòi hỏi có phương
thức và biện pháp quản lý riêng, nhưng cũng có những cái chung. Đó là việc cung cấp sơ đồ đặt tên cho mỗi nhóm tài nguyên, giúp truy cập vào các tài nguyên riêng
lẻ từ bất kỳ vị trú nào, việc đưa tài nguyên vào địa chỉ truyền thông và việc phối hơp các truy cập đồng thời làm thay đổi trạng thái của các tài nguyên chung, bảo
đảm tính nhất quán của chúng.
Hệ phân tán gồm tập hợp các quản lý tài nguyên và tập hợp chương trình sử dụng tài nguyên. Những người sử dụng tài nguyên liên lạc với bộ quản lý tài
nguyên để truy cập vào tài nguyên chung của hệ. Chúng ta có thể phát triển phối cảnh này để tạo ra 2 mơ hình rất thú vị cho các hệ phân tán, mơ hình khách-
chủ client-Server model và mơ hình dựa trên đối tượng object- based model.
• Mơ hình khách chủ: Hiện nay nó là mơ hình nổi tiếng nhất và sử dụng rộng rãi
nhất cho các hệ phân tán. Máy chủ có nhiều tiến trình, mỗi tiến trình đóng vai trò là một trình quản lý tài nguyên của nhiều tài nguyên thuộc một dạng nhất
định, máy khách client cũng có nhiều tiến trình, mỗi tiến trình thực hiện một nhiệm vụ, đòi hỏi phải truy cập vào tài nguyên chung mà tiến trình khác quản lý,
do đó một só tiến trình vừa là trình khách, vừa là trình chủ. Trong mơ hình khách - chủ, tất cả các tài nguyên chung đều được lưu giữ và quản lý bởi các trìh
chủ. Trình khách đưa ra yêu cầu cho Server mỗi khi chúng cần truy cập vào một trong những tài nguyên của Server. Nếu yêu cầu hợp lệ, thì Server thực hiện u
cầu và gửi phúc đáp cho trình khách.
Trong mơ hình khách chủ mỗi trình chủ có thể coi là nơi cung cấp tập trung tài nguyên mà nó quản lý. Việc cung cấp tài nguyên là bất đắc dĩ trong
các hệ phân tán với nhiều lý do. Một trong những lý do đó là sự phân biệt giữa các dịch vụ cung cấp tài nguyên cho client và Server cung cấp dịch vụ đó. Dịch
vụ được coi là một thực thể trừu tượng cung cấp từ nhiều trình chủ chạy ở nhiều máy riêng lẻ liên kết qua mạng.
Mơ hình khách chủ được khai thác rất hiệu quả trong hệ thống hiện nay, chúng có nhiều dịch vụ quản lý các dạng tài nguyên chung khác nhau: thư tín
điện tử email, các thơng báo message , file, giờ đồng bộ toàn mạng, lưu trữ lên đĩa, máy in, truyền thơng diện rộng và thậm chí cả khơng gian hiển thị cửa
sổ trên màn hình các máy nối mạng. Nhưng không thể quản lý và dung chung tất cả các tài nguyên trong hệ phân tán theo cách này. Để hoạt động có hiệu quả
hơn, một số loại tài nguyên phụ giữ nguyên tại chỗ của mỗi máy. Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên, bộ xử lý trung tâm và giao diện mạng LAN thường được coi là
tập hợp tối thiểu những tài nguyên đó. Những tài nguyên chủ chốt này được quản lý riêng biệt trong hệ điều hành của mỗi máy, chúng chỉ được dùng chung
cho các tiến trình trong cùng một máy.
Trong một số ứng dụng đòi hỏi sự phối hợp trực tiếp giữa các máy khách, mơ hình khách-chủ khơng đáp ứng được tất cả các yêu cầu, nhưng nó lại đáp
- 2 -
ứng được hầu hết các ứng dụng hiện tại và là cơ sở cho các hệ điều hành phát triển mục đích chung.
• Mơ hình dựa trên đối tượng: Mơ hình này khơng giống mơ hình lập trình hướng
đối tượng truyền thống, ở mơ hình lập trình hướng đối tượng truyền thống mỗi thực thể trong chương trình thực hiện đều được coi là một đối tượng có giao
diện xử lý thông báo co phép truy cập vào các hoạt động của nó. Còn trong mơ hình dựa trên đối tượng dùng cho các hệ phân tán, mỗi tài nguyên chung được
coi là một đối tượng. Đối tượng được xác định là duy nhất và di chuyển đến mọi chỗ trên mạng khơng cần thay đổi tính nhận dạng của chúng. Mỗi khi chương
trình dung tài nguyên muốn truy cập vào tài nguyên phải gửu đi thông báo yêu cầu đến đối tượng tương ứng. Thông báo được chuyển đến cho thủ tục hoặc tiến
trình thích hựp thực hiện u cầu đó và gửi thơng báo trả lời cho tiến trình u cầu nếu cần thiết.
Nó nổi trội hơn ở tính đơn giản và tính linh hoạt. Nó giúp người sử dụng xem xét tài nguyên theo một chá thông nhất. Cũng như trong mơ hình khách
chủ, các đối tượng có thể đóng vài trò vừa là người sử dụng tài nguyên, vừa là trình quản lý tài nguyên. Tài ngun mơ hình khách chủ, sơ đồ đặt tên dùng cho
tài nguyên theo một cách thống nhất.
Việc ứng dụng mô hình dựa trên đối tượng làm nảy sinh một số vấn đề khó khăn. Vì các đối tượng bao hàm cả sự biểu diễn trạng thái của chúng, nên để
trình quản lý mỗi đối tượng có thể truy cập trạng thái của đối tượng đó, thì nó phải được định vị ở nơi mà đối tượng đó định vị. Điều này thể hiện rất rõ ràng,
khi các đối tượng không thể di chuyển tự do chỉ mới ứng dụng trong các hệ thử nghiệm như Arjuna1989, Clouds và Êmerald 1987 . Trong mơ hình đó các
đối tượng được định vị bằng một tập hợp các trình quản lý đối tượng ở dạng tương ứng, và bộ quản lý đối tượng tương ứng được sao chép lại ở vị trí mới
mỗi khi có một đối tượng di chuyển.

b. Tính mở