Chương 1: Trình bày tổng quan về đảm bảo tính nhất quán dữ liệu trong mạng P2P. Nội dung cụ thể của chƣơng bao gồm: trình bày về hệ phân tán; khái niệm, phân loại, các đặc trƣng cơ bản, chức năng của mạng P2P; nhận xét, so sánh các mạng P2P. Tiếp đến, luận án trình bày kỹ thuật nhân bản, phát biểu và phân tích bài toán đảm bảo tính nhất quán dữ liệu trong mạng P2P, mô hình nhất quán và lƣợc 10 đồ đảm bảo tính nhất quán dữ liệu trong mạng P2P; nhận xét, đánh giá ƣu điểm, hạn chế của các nghiên cứu, qua đó luận án xác định những tồn tại cần tiếp tục nghiên cứu, cải tiến. Chương 2: Trình bày nghiên cứu các nội dung cơ bản của hệ phân tán, nhƣ các định nghĩa, chƣơng trình và thuật toán phân tán,.
Tiếp đến, luận án trình bày và biểu diễn mô hình toán học đối với các tham số đầu vào ảnh hƣởng đến bài toán đảm bảo tính nhất quán; mô hình lan truyền nội dung cập nhật để đảm bảo tính nhất quán dữ liệu; biểu diễn mô hình toán học đối với các tham số trong đánh giá hiệu quả các lƣợc đồ. Cuối chƣơng, luận án giới thiệu và trình bày các thiết lập đối với mạng Pastry, là mạng nền để triển khai các thuật toán và giải pháp đƣợc đề xuất; trình bày ngôn ngữ lập trình thuật toán, các công cụ tiến hành thực nghiệm. Chương 3: Trình bày ba đề xuất cải tiến lƣợc đồ cập nhật nội dung trong đảm bảo tính nhất quán dữ liệu; thực hiện mô phỏng các giải pháp đề xuất nhằm phân tích, so sánh và đánh giá kết quả đạt đƣợc của giải pháp đề xuất so với các đề xuất của Nakashima và Yi. Cuối chƣơng, luận án trình bày thuật toán phòng tránh bế tắc trong cung cấp tài nguyên cho máy ảo, đây là cơ sở cho các nghiên cứu và ứng dụng nâng cao hiệu quả lƣợc đồ đảm bảo tính nhất quán sử dụng máy ảo cập nhật.
Phần cuối của luận án tổng kết lại những kết quả chính đạt đƣợc, hƣớng nghiên cứu tiếp theo, danh mục các công trình nghiên cứu của tác giả, danh mục tài liệu tham khảo. Các kết quả chính của luận án đƣợc báo cáo và thảo luận tại các Hội nghị, Hội thảo khoa học; đƣợc đánh số và tham chiếu theo quy cách [1] -> [6] (trang 98). Trong đó kết quả công bố (3) là trên tạp chí ESCI, các công bố [5][6] đã đƣợc đánh chỉ số theo Scopus. Các tài liệu tham khảo của luận án đƣợc đánh số và tham chiếu theo quy cách [xyz] đƣợc nêu trong các trang 99 – 104.
11 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ YÊU CẦU ĐẢM BẢO TÍNH NHẤT QUÁN DỮ LIỆU CHIA SẺ TRONG MẠNG P2P Trong chương này, luận án trình bày tổng quan về hệ phân tán, mạng P2P, kỹ thuật nhân bản dữ liệu, hệ thống dữ liệu chia sẻ trên mạng P2P, mô hình nhất quán; từ đó, luận án chỉ ra bài toán đảm bảo tính nhất quán dữ liệu trong mạng P2P là rất quan trọng và cần thiết, nhưng luôn là khó khăn, thách thức chủ yếu cho nên vẫn còn rất cần thiết trong nghiên cứu, cải tiến. Tiếp theo, nội dung chương trình bày các hướng tiếp cận trong nghiên cứu và các giải pháp thực hiện cụ thể; thực hiện phân tích, đánh giá và nêu những vấn đề còn tồn tại của các nghiên cứu, và luận án xác định hướng nghiên cứu tiếp theo để triển khai thực hiện. HỆ THỐNG DỮ LIỆU CHIA SẺ PHÂN TÁN TRONG MẠNG P2P 1. Hệ phân tán a) Khái niệm Hệ phân tán là tập hợp các máy tính độc lập, tự trị, có thể làm việc tƣơng tác và đồng thời; đƣợc kết nối mạng và dữ liệu để đáp ứng thống nhất và toàn vẹn các dịch vụ theo yêu cầu.
Định nghĩa tổng quát của một hệ phân tán nhƣ sau: Định nghĩa 1. Một hệ phân tán là một bộ S = (C, , I), với C là tập các cấu hình của hệ thống, là một quan hệ nhị phân trên C và I là tập các cấu hình ban đầu. Với , C, ký hiệu để chỉ hệ thống có thể chuyển từ cấu hình sang cấu hình . Trong hệ phân tán, truyền thông đƣợc thực hiện bằng phƣơng pháp truyền thông điệp qua mạng viễn thông và việc đồng bộ thời gian vật lý cho toàn bộ đối tƣợng, tiến trình trên hệ phân tán là không khả thi.1 dƣới đây mô tả bốn thực thể [4] kết hợp chặt chẽ với nhau tạo thành hệ phân tán.
12 Hệ thống Phần cứng phần mềm Hệ thống Hệ thống truyền thông dữ liệu Hình 1. Bốn thực thể tạo nên hệ phân tán Tuy nhiên, chúng ta cũng có thể xem hệ phân tán là sự gắn bó chặt chẽ giữa hai thành phần là hệ thống mạng và ứng dụng phân tán. Quy mô của hệ phân tán đƣợc xem xét dựa vào quy mô của mạng và phạm vi hỗ trợ ứng dụng. Vì thế, hệ phân tán quy mô lớn (HPTQML) có thể đƣợc thể hiện nhƣ sau: Hệ HPTQML = Mạng Internet + ứng dụng phân tán.
Trong ngữ cảnh nghiên cứu của luận án thì hệ phân tán đƣợc hiểu nhƣ sau [4] [25] [26]: - Hệ phân tán hoạt động trong môi trƣờng mạng TCP/IP và có khả năng đƣợc cấu hình và tái cấu hình trong quá trình hoạt động. - Phân bố trong phạm vi địa lý rộng lớn nhƣ trên bình diện nhiều vùng, quốc gia, quốc tế. - Không giới hạn số lƣợng ứng dụng, các tiến trình và dịch vụ phân tán. - Không giới hạn số lƣợng ngƣời sử dụng, khai thác hệ thống từ các vị trí địa lý khác nhau trên toàn mạng.
- Tƣơng tác truyền thông thực hiện thông qua phƣơng pháp truyền thông điệp giữa các thành phần với nhau. - Không giới hạn số lƣợng đối tƣợng vật lý độc lập và không đồng nhất kết nối mạng. - Không giới hạn số lƣợng mạng con đƣợc tổ chức phân cấp theo các vùng, miền khác nhau kết nối trong hệ thống. 13 b) Đặc trưng và yêu cầu của hệ phân tán Hệ phân tán có các đặc trƣng và yêu cầu nhƣ sau [4]: Kết nối người sử dụng với tài nguyên: Các nguồn tài nguyên có thể là đối tƣợng dữ liệu, phần cứng.
Hệ phân tán cho phép ngƣời dùng chia sẻ nguồn tài nguyên với nhau mà không phụ thuộc vào yếu tố địa lý. Đây là một đặc tính cơ bản của hệ phân tán, cơ sở cho những đặc tính khác. Tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể, đặc trƣng này sẽ ảnh hƣởng đến kiến trúc của hệ phân tán. Trong suốt: Khả năng che dấu tính rời rạc về hệ thống đối với ngƣời sử dụng cuối, trong đó có 8 dạng trong suốt nhƣ sau: Trong suốt truy cập: Che dấu cách biểu diễn dữ liệu và truy cập.
Trong suốt vị trí: Che dấu vị trí thực của tài nguyên. Trong suốt di trú, định vị: Che dấu khả năng di chuyển từ nơi này sang nơi khác của tài nguyên. Trong suốt bản sao: Che dấu các bản sao đƣợc hệ thống tạo ra và đặt chúng tại các vị trí khác nhau. Trong suốt về tương tranh: Che dấu việc các tiến trình có thể thực hiện đồng thời trên cùng một đối tƣợng dữ liệu.
Trong suốt về lỗi: Hệ thống có các giải pháp về khôi phục, khắc phục sự cố, vì thế khi hệ phân tán gặp lỗi thì ngƣời dùng cũng không thể phát hiện ra. Trong suốt truy cập nhanh: Các tiến trình cần truy cập nhanh và hiệu quả nhất (về thời gian và chi phí) đến các tài nguyên, dữ liệu của hệ thống. Mở: Khả năng bổ sung thêm các dịch vụ mới mà không làm ảnh hƣởng đến các dịch vụ đã có; cung cấp các dịch vụ theo các quy tắc chuẩn mô tả cú pháp và ngữ nghĩa của dịch vụ đó. Trong hệ phân tán, các dịch vụ thƣờng đặc tả bằng ngôn ngữ đặc tả giao diện (Interface Definition Language - IDL), cho phép các dịch vụ khác nhau cùng triển khai, nếu các giao diện của hệ phân tán đƣợc đặc tả đầy đủ và đúng đắn.
Tính mở của hệ phân tán có hai vấn đề quan trọng là liên tác (Interroperability) và chuyển mang (portability). 14 Liên tác: Các cài đặt của các hệ thống hoặc thành phần hệ thống từ các nhà sản xuất khác nhau có thể làm việc với nhau thông qua liên tác. Chuyển mang: Một ứng dụng đƣợc phát triển cho hệ phân tán A có thể đƣợc triển khai ứng dụng trên một hệ phân tán B, mà không cần thay đổi gì khác, với điều kiện B đƣợc cài đặt cùng giao diện nhƣ A. Co dãn: Hệ phân tán đƣợc gọi là có tính co dãn, nếu nó có thể thích nghi đƣợc với những sự thay đổi quy mô của hệ thống mà không ảnh hƣởng đáng kể tới hiệu năng hoặc độ phức tạp, nhƣ tăng (hay giảm) số lƣợng ngƣời dùng và bổ sung tài nguyên.
Tính co dãn thể hiện trên ba khía cạnh: Bổ sung thêm tài nguyên và ngƣời sử dụng. Thay đổi quy mô về mặt địa lý. Thay đổi quy mô về quản trị. Khả năng khôi phục, chịu lỗi: Khả năng chịu lỗi hay khái niệm có thể tin cậy đƣợc của hệ thống, gồm các yêu cầu: Sẵn sàng: hệ thống hoạt động tốt ở mọi thời điểm; Tin cậy: hệ thống có thể hoạt động tốt trong thời gian dài mà không bị gián đoạn.
An toàn: hệ thống không gặp sự cố lớn ngay cả khi gặp lỗi. Bảo trì: hệ thống có khả năng khắc phục lỗi hoặc tự động khôi phục. Tương tranh: Hệ phân tán có nhiều ngƣời dùng, tƣơng tác, xử lý độc lập trên cùng một đối tƣợng dữ liệu, cho nên đòi hỏi hệ thống xử lý cập nhật đồng thời, đây đƣợc gọi là trƣờng hợp tƣơng tranh trong cập nhật dữ liệu [27]. Hệ phân tán giải quyết yêu cầu này để nâng cao hiệu quả, đồng thời nhằm đáp ứng đƣợc các yêu cầu khác nhƣ: tính trong suốt, kết nối ngƣời dùng và tài nguyên.
c) Hiệu quả của hệ phân tán Những đặc trƣng của hệ phân tán nhƣ đã trình bày ở trên cũng chính là ƣu điểm của nó. Ngoài ra, hệ phân tán còn có những ƣu điểm khác nhƣ sau: Chi phí thấp: Hệ phân tán cho phép sử dụng chung các tài nguyên quan 15 trọng, nên sẽ giảm đƣợc đáng kể chi phí, thời gian. Hiệu năng cao: Hệ thống phân tán sử dụng tổng hợp khả năng của tất cả các thành viên tham gia. Do đó, hệ thống có thể đạt đƣợc hiệu năng vƣợt ngoài tầm của các máy tính xử lý trung tâm.
Thậm chí, do giới hạn về công nghệ và chi phí, trong nhiều trƣờng hợp việc sử dụng các máy tính trung tâm là không thể thực hiện đƣợc.