Thiết kế và phân tích giải thuật duy trì dữ liệu

chung phân tán

Đỗ Hiền

Trường Đại học Công nghệ

Luận văn ThS chuyên ngành: Công nghệ thông tin; Mã số: 1 01 10

Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Đại Thọ

Năm bảo vệ: 2007

Abstract: Giới thiệu hệ phân tán, các mô hình phân tán, vai trò, đặc trưng của các hệ

phân tán, các khái niệm cơ bản về cấu hình, thực hiện và phương pháp đánh giá độ

phức tạp của giải thuật phân tán.Trình bày bài toán duy trì dữ liệu chung trong hệ

phân tán và các giải thuật sơ đẳng, bao gồm giải thuật phát tỏa đầy đủ và giải thuật

cập nhật tăng trưởng, trình bày mô hình bài toán, tiêu chuẩn đánh giá độ phức tạp và

trình bày giải thuật cập nhật với tri thức bộ phận, giải thuật AS. Đề xuất cải tiến giải

thuật AS bằng cách cắt bỏ các thông báo không cần thiết trong giải thuật AS mang lại

hiệu quả tiết kiệm thời gian và thông báo của giải thuật AS cải tiến so sánh với giải

thuật gốc được phát biểu và chứng minh. Từ đó đưa ra những ý kiến về các thay đổi

cần thực hiện để các giải thuật duy trì dữ liệu có thể thực thi được trong một số vấn đề

hiện thực của hệ phê phán

Keywords: Duy trì dữ liệu, Giải thuật, Hệ phân tán

Content

MỞ ĐẦU

Trong tính toán phân tán có rất nhiều công việc liên quan đến việc duy trì khung nhìn

(view) đến các đối tượng chung tại các trạm (sites) khác nhau của hệ thống phân tán. Với đối

tượng chung là tôpô của hệ thống ta có yêu cầu cập nhật tôpô, hay nếu đối tượng chung là

một tài nguyên cụ thể được lưu trữ trên một trạm nào đó ta có yêu cầu liệt kê danh sách tài

nguyên trên mỗi trạm, hoặc một cơ sở dữ liệu tổng quát.

Các đối tượng này bị tác động bởi những thay đổi, ví dụ liên kết giữa hai nút mạng được

thêm mới hay mất đi làm thay đổi tôpô mạng, một tài nguyên được chiếm dụng rồi giải

phóng, một bản ghi cơ sở dữ liệu được sửa đổi. Như vậy, vấn đề đặt ra ở đây là cần có một cơ

chế hiệu quả cho việc cập nhật khung nhìn về đối tượng chung tại các trạm khác nhau.

Mục tiêu của luận văn này là xem xét, đánh giá một số giải thuật cập nhật “khung nhìn”

về đối tượng chung đó, đồng thời đưa ra đề xuất cải tiến các giải thuật đã xem xét nếu có thể.

Các giải thuật duy trì dữ liệu chung trong hệ phân tán, và đặc biệt phương pháp Phát tỏa

với Tri thức Bộ phận, được tìm hiểu trong luận văn này bao gồm Phát tỏa Đầy đủ, Cập nhật

Tăng trưởng [4], giải thuật AS [3]. Từ các tìm hiểu về giải thuật trên, tác giả luận văn đã đưa

ra một đề xuất cải tiến giải thuật AS. Cải tiến này được thực hiện bằng cách cắt bỏ các thông

báo dư thừa được sử dụng trong giải thuật AS. Kết quả cải tiến được tác giả luận văn đánh

giá và chứng minh. Ngoài ra, trong luận văn này, tác giả đã quan tâm đến các khía cạnh thực

tế khi áp dụng những giải thuật được xem xét hoặc đề xuất, trong đó khả năng kháng lỗi với

tính tự ổn định [7] được đặc biệt chú ý. Với mỗi giải thuật đã được xem xét hoặc đề xuất, tác

giả đã chỉ ra một phiên bản tự ổn định của nó.

Luận văn được trình bày trong năm chương với nội dung mỗi chương như sau:

Chương 1 giới thiệu hệ phân tán, các mô hình hệ phân tán, vai trò, đặc trưng của các hệ

phân tán, các khái niệm cơ bản về cấu hình, thực hiện và phương pháp đánh giá độ phức tạp

của giải thuật phân tán [1], [8], [9]. Phần cuối chương trình bày các vấn đề về khả năng

kháng lỗi với tính chất tự ổn định [7].

Tiếp theo, Chương 2 trình bày bài toán duy trì dữ liệu chung trong hệ phân tán và các

giải thuật sơ đẳng, bao gồm giải thuật Phát tỏa Đầy đủ và giải thuật Cập nhật Tăng trưởng

[4]. Mô hình bài toán, tiêu chuẩn đánh giá độ phức tạp được trình bày. Với mỗi giải thuật,

sau phần xem xét và trình bày giải thuật, tác giả đều đưa ra một ví dụ minh họa thực hiện của

giải thuật.

Chương 3 trình bày giải thuật cập nhật với tri thức bộ phận, giải thuật AS [3]. Sau phần

trình bày tư tưởng và chi tiết giải thuật là phần chứng minh tính đúng đắn và đánh giá các độ

phức tạp. Một ví dụ được tác giả đưa ra để minh họa cho hoạt động của giải thuật AS.

Trong Chương 4, tác giả đưa ra một đề xuất cải tiến giải thuật AS bằng cách cắt bỏ các

thông báo không cần thiết trong giải thuật AS. Hiệu quả tiết kiệm thời gian và thông báo của

giải thuật AS cải tiến so sánh với giải thuật gốc được phát biểu và chứng minh. Giải thuật

cũng được mô tả bằng mã hình thức.Cuối cùng là minh hoạ một thực hiện của giải thuật AS

cải tiến.

Chương 5 bàn về các thay đổi cần thực hiện để các giải thuật duy trì dữ liệu có thể thực

thi được trong một số vấn đề hiện thực của hệ phân tán, đó là các vấn đề về Hệ thống với

tôpô bất kỳ, Dữ liệu chung phân tán, Độ dài dữ liệu thay đổi, Khả năng kháng lỗi và tự ổn

định.

References

Tài liệu tiếng Việt:

[1]. Tho05 Nguyễn Đại Thọ, Tập các bài giảng Các giải thuật phân tán, 2005.

Tài liệu tiếng Anh:

[2] ACG+90 Baruch Awerbuch, Israel Cidon, Inder Gopal, Marc Kaplan, and Shay

Kutten. Distributed control for paris. In Proc. 9th

ACM Symp. On

Principles of Distributed Computing, pages 145-160, 1990.

[3]. AS97 Baruch Awerbuch, Leonard J. Schulman, The maintenance of

common data in a distributed system, Journal of the ACM (JACM),

v.44 n.1, p.86-103, Jan. 1997

[4]. ACK90 Baruch Awerbuch, Israel Cidon, and Shay Kutten, Optimal

maintenance of replicated information. In Proc. 31st IEEE Syrup. on

Foundations of Computer Science, 1990.

[5]. ACK+91 Baruch Awerbuch, Israel Cidon, Shay Kutten, Yishay Mansour, and

David Peleg, Broadcast with partial knowledge, In Proc. 10th

ACM

Symp. on Principles of distributed computing, 1991

[6] AGH90 Baruch Awerbuch, Oded Goldreich, Amir Herzberg, A quantitative

approach to dynamic networks, Proceedings of the ACM PODC

1990.

[7]. Dij73 Edsger W. Dijkstra, Self-stabilizing systems in spite of distributed

control, Comm. ACM 17 November 1974, 643-644.

[8]. Tel00 Gerard Tel, Introduction to Distributed Algorithms, Second Edition.

Cambridge University Press, 2000.

[9]. AW04 Hagit Attiya, Jenifer Welch, Distributed computing: Fundamentals,

simulations and advanced topics, Second Edition, John Wiley &

Sons, 2004.

[10]. Met84 J.J. Metzner, An improved broadcast retransmission protocol. IEEE

Trans. on Communications, COM- 32(6):679-683, June 1984.

[11]. Sch87 Mischa Schwartz, Telecommunication Networks: Protocols, Modeling

and Analysis, Addition-Wesley, Massachusetts, 1987.

[12]. Lyn97 Nancy A. Lynch, Distributed Algorithms. Morgan Kaufmann, 1997.

[13]. Gar02 Vijay K. Garg, Elements of Distributed Computing. John Wiley &

Sons, 2002.

[14]. SG89 John M. Spinelli and Robert G. Gallager. Broadcasting topology

information in computer networks. IEEE Trans. on Commun., May

1989.

[15]. Sta00 William Stallings, Data & Computer Communications, Prentice Hall,

New Jersey, Sixth Edition, 2000.

[16] MRR80 John McQuillan, Ira Richer, and Eric Rosen. The new routing

algorithm for the arpanet. IEEE Trans. on Commun., 28(5):711-719,

May 1980

[17] BGJ+85 A.E. Baratz, J. P. Gray, P.E. Green Jr., J. M. Jaffe, and D.P. Pozefski.

SNA networks of small systems. IEEE Jurnal on Selected Areas in

Communications, SAC-3(3): 416-426, May 1985.

[18] CG88 I. Cidon and I. S. Gopal. Paris: An approach to integrated high-speed

private networks. International Journal on Digital & Analog Cabled

System, 1(2):77-86, April-June 1988.

[19] Wec80 S. Wecker. DNA: The digital networks architecture. IEEE Trans. on

Commun, COM-28:510-526, April 1980.