Giải Pháp Sử Dụng P2P Như Công Cụ Truyền Thông Cho Các Ứng Dụng Client-Server

Kiến trúc Client-Server mô tả mối quan hệ cộng tác giữa các ứng dụng trong một hệ thống. Thành phần server cung cấp dịch vụ khi nhận được yêu cầu. Mỗi máy tính trong mạng đóng một trong hai vai trò: client hoặc server. Server chia sẻ tài nguyên một cách chọn lọc, client khởi tạo liên lạc để sử dụng tài nguyên đó. Dữ liệu, CPU, máy in, thiết bị lưu trữ là những tài nguyên thường được server cung cấp. Client và server trao đổi thông điệp theo cơ chế request-response: client gửi yêu cầu; server nhận và trả về kết quả. Để thực hiện giao tiếp giữa các máy tính, trước tiên chúng cần phải sử dụng cùng một ngôn ngữ, tuân theo một quy tắc giao tiếp đã định sẵn. Ngôn ngữ và quy tắc giao tiếp gọi chung là giao thức giao tiếp. Tất cả các giao thức Client-Server được xử lý ở tầng ứng dụng (application layer).

Ưu điểm của Client-Server bao gồm dễ dàng phát triển và bảo trì, quản lý tập trung và bảo mật. Tuy nhiên, nhược điểm chính là vấn đề về khả năng mở rộng (scalability) do sự phụ thuộc vào server. Để khắc phục server bottleneck, có thể nâng cấp server, sử dụng load balancing, hoặc áp dụng các giải pháp cache. Tuy nhiên, những giải pháp này có thể tốn kém hoặc không giải quyết được vấn đề chia sẻ dữ liệu theo thời gian thực. 'Các ưu điểm trên khiến ứng dụng phát triển theo mô hình Client-Server trở nên dễ dàng và linh hoạt: • Ứng dụng sau khi được phân tích nghiệp vụ sẽ thiết kế được protocol chuẩn giao tiếp giữa client và server • Tuân theo protocol, ứng dụng client và server có thể phát triển độc lập, và có thể sử dụng các công nghệ khác nhau với rất nhiều tùy chọn linh hoạt (server: Java, Python, Ruby; client: Java Swing, C# Winform, HTML5, Mobile).'

Các thuật toán cache, còn gọi là page replacement algorithm, đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý cache hiệu quả. Các thuật toán này quyết định trang nào sẽ bị loại bỏ khi cache đầy. Việc lựa chọn thuật toán phù hợp có thể ảnh hưởng lớn đến hiệu năng của hệ thống. 'Dữ liệu được chuyển qua client sẽ được cache lại phục vụ cho lần sử dụng tiếp theo, một cơ chế cache hiệu quả có thể cải thiện đáng kể hiệu năng truy cập service từ server. Các thuật toán cache được gọi là: “page replacement algorithm”[5].' Tuy nhiên nếu cache miss xảy ra, client vẫn phải liên lạc với server để lấy dữ liệu.

Việc sử dụng cache có thể không hiệu quả trong các ứng dụng chia sẻ dữ liệu realtime, khi có nhiều client cùng đăng ký nhận thông tin broadcast từ server. Trong trường hợp này, server vẫn phải xử lý một lượng lớn yêu cầu, dẫn đến tình trạng bottleneck. Do đó, cần tìm kiếm các giải pháp khác để cải thiện hiệu năng hệ thống. Ngoài ra sử dụng cache có thể không giải quyết được bài toán chia sẻ dữ liệu realtime, khi có nhiều client cùng đăng ký nhận thông tin broadcast từ server. Như vậy tính co giãn của hệ thống vẫn không được đảm bảo.

Ưu điểm lớn nhất của P2P là tính co giãn cao và khả năng chia sẻ băng thông. Khi ứng dụng chia sẻ dữ liệu lớn, băng thông được chia sẻ trên các máy, đảm bảo khả năng mở rộng hệ thống với chi phí tối ưu. 'Việc mỗi node trong mô hình P2P vừa đóng vai trò là node sử dụng lẫn cung cấp dịch vụ dẫn đến các xử lý trên toàn bộ hệ thống được phân chia ra các node trong mạng do đó giải quyết vấn đề bottleneck của mô hình client-server, đặc biệt khi ứng dụng chia sẻ dữ liệu lớn, băng thông hệ thống được chia ra trên các máy, đảm bảo khả năng mở rộng hệ thống với chi phí tối ưu.'

Mô hình P2P có nhược điểm về độ phức tạp trong triển khai, do các thao tác tìm kiếm dữ liệu, lưu trữ phân tán dữ liệu và cơ chế đảm bảo dữ liệu sẵn sàng. P2P cũng khó khăn hơn trong việc bảo trì và nâng cấp. Ngoài ra, tính an toàn của dữ liệu lưu trữ phân tán cũng là một vấn đề cần quan tâm. 'Tuy nhiên mô hình P2P cũng có yếu điểm đó là: triển khai phức tạp hơn do các thao tác: tìm kiếm dữ liệu, lưu trữ phân tán dữ liệu trên các node và các cơ chế đảm bảo dữ liệu sẵn sàng khi có số lượng node nhất định rời khỏi hệ thống. Mặt khác mô hình P2P cũng khó khăn hơn trong việc bảo trì và nâng cấp hệ thống so với ứng dụng client-server xử lý tập trung trên server. Ngoài ra 1 điểm khác làm cho P2P không phải lựa chọn số 1 cho các ứng dụng phân tán là tính an toàn của dữ liệu được lưu trữ phân tán tại nhiều node.'

Mô hình kết hợp này mang lại lợi ích về tính linh hoạt, hiệu quả và khả năng mở rộng. Nó cho phép tận dụng ưu điểm của cả hai mô hình, đồng thời giảm thiểu nhược điểm. Việc nâng cấp ứng dụng Client-Server có sẵn giúp tiết kiệm chi phí và thời gian phát triển. 'Ngoài ra hướng tiếp cận đề xuất trong luận văn của tôi hướng tới việc nâng cấp ứng dụng Client-Server có sẵn để sử dụng thêm kết nối P2P và Cache.'

Trong phần thử nghiệm, mô hình đề xuất được áp dụng vào ứng dụng chia sẻ file. Các số liệu về hiệu năng của mô hình và khả năng ứng dụng vào các hệ thống Client-Server đã có được đưa ra. Điều này cho thấy tiềm năng của mô hình trong việc cải thiện hiệu năng và khả năng mở rộng của các ứng dụng Client-Server. 'Trong phần thử nghiệm, tôi tiến hành áp dụng mô hình đề xuất vào ứng dụng chia sẻ file để đưa ra các số liệu về hiệu năng của mô hình cũng như khả năng ứng dụng mô hình vào các hệ thống sử dụng mô hình Client-Server đã có.'

JXTA cung cấp các công cụ và API để xây dựng các ứng dụng P2P phức tạp. Tuy nhiên, nó cũng có một số hạn chế, như độ phức tạp trong cấu hình và quản lý. 'Công nghệ JXTA.'

WebRTC cho phép giao tiếp trực tiếp giữa các trình duyệt mà không cần server trung gian, rất phù hợp cho các ứng dụng chia sẻ video hoặc audio thời gian thực. Tuy nhiên, WebRTC cũng có một số thách thức về bảo mật và tương thích. 'Công nghệ WebRTC .'

Các nghiên cứu trong tương lai có thể tập trung vào việc phát triển các thuật toán định tuyến hiệu quả hơn và các giải pháp bảo mật mạnh mẽ hơn cho các ứng dụng P2P.

Cần mở rộng phạm vi áp dụng mô hình kết hợp P2P và Client-Server vào các lĩnh vực khác nhau, như chia sẻ dữ liệu khoa học, phân phối nội dung và các ứng dụng IoT.