Xây Dựng Hệ Thống Đa Server Cho Hệ Thống Đăng Ký Từ Xa Qua Mạng

Tài liệu nghiên cứu Xây dựng hệ thống đa server cho hệ thống đăng ký tour du lịch từ xa qua mạng, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên sâu về kỹ thuật.

• Tác giả: Hồ Như Thảo
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Hà Huy Cường
• Trường học: Trường Đại Học Quảng Nam
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thông Tin
• Đề tài: Xây Dựng Hệ Thống Đa Server Cho Hệ Thống Đăng Ký Từ Xa Qua Mạng
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Quảng Nam

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Lý do chọn đề tài
• 0.2. Tính mới của đề tài
• 0.3. Mục tiêu của đề tài
• 0.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 0.4.1. Đối tượng nghiên cứu
• 0.4.2. Phạm vi nghiên cứu
• 0.5. Phương pháp nghiên cứu
• 0.6. Cấu trúc đề tài
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ PHÂN TÁN
• 1.1. Nguyên tắc xây dựng hệ phân tán
• 1.2. Mục tiêu của hệ phân tán
• 1.3. Kết nối người sử dụng với tài nguyên
• 1.4. Tính trong suốt
• 1.5. Tính mở
• 2. CHƯƠNG 2: BÀI TOÁN ĐĂNG KÝ TỪ XA QUA MẠNG VỚI HỆ THỐNG ĐA SERVER
• 2.1. Phát biểu bài toán
• 2.2. Xây dựng mô hình
• 2.3. Mô hình CSDL
• 2.4. Cài đặt CSDL trên các Server
• 2.5. Mô hình ứng dụng của hệ thống
• 2.6. Hướng giải quyết bài toán
• 2.7. Vấn đề cần giải quyết cho bài toán đăng ký
• 2.8. Giải quyết vấn đề
• 2.9. Thuật toán chương trình
• 2.10. Kỹ thuật lập trình phân tán đối tượng trong java
• 2.11. Kỹ thuật trong giải thuật gắn bó dữ liệu
• 3. CHƯƠNG 3: CHƯƠNG TRÌNH DEMO
• 3.1. Hướng dẫn cài đặt
• 3.2. Cấu hình môi trường phân tán cơ sở dữ liệu
• 3.3. Xây dựng chương trình server
• 3.4. Xây dựng chương trình client
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Hệ Thống Đa Server Đăng Ký Từ Xa

Hệ thống đa server cho đăng ký từ xa qua mạng đang trở thành một xu hướng quan trọng trong lĩnh vực công nghệ thông tin. Việc xây dựng hệ thống này không chỉ giúp tối ưu hóa hiệu suất mà còn đảm bảo tính bảo mật và khả năng mở rộng. Hệ thống đa server cho phép nhiều người dùng cùng truy cập và thực hiện các giao dịch mà không gặp phải tình trạng quá tải. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh ngày càng nhiều dịch vụ trực tuyến ra đời.

1.1. Khái Niệm Về Hệ Thống Đa Server

Hệ thống đa server là một kiến trúc mạng cho phép nhiều máy chủ hoạt động đồng thời để xử lý các yêu cầu từ người dùng. Mỗi server có thể đảm nhận một phần công việc, giúp giảm tải cho hệ thống và tăng cường khả năng phục vụ.

1.2. Lợi Ích Của Hệ Thống Đăng Ký Từ Xa

Hệ thống đăng ký từ xa mang lại nhiều lợi ích như tiết kiệm thời gian, giảm thiểu chi phí và nâng cao trải nghiệm người dùng. Người dùng có thể thực hiện các giao dịch mà không cần phải có mặt trực tiếp, từ đó tạo ra sự thuận tiện tối đa.

II. Vấn Đề Và Thách Thức Trong Xây Dựng Hệ Thống Đa Server

Mặc dù hệ thống đa server mang lại nhiều lợi ích, nhưng cũng tồn tại không ít thách thức. Việc quản lý và bảo mật thông tin trong một hệ thống phân tán là một trong những vấn đề lớn nhất. Các lỗi hệ thống có thể xảy ra và ảnh hưởng đến toàn bộ quy trình đăng ký từ xa.

2.1. Thách Thức Về Bảo Mật Hệ Thống

Bảo mật là một trong những yếu tố quan trọng nhất trong hệ thống đa server. Các cuộc tấn công mạng có thể làm lộ thông tin nhạy cảm của người dùng, do đó cần có các biện pháp bảo mật mạnh mẽ để bảo vệ dữ liệu.

2.2. Quản Lý Tài Nguyên Trong Hệ Thống Phân Tán

Quản lý tài nguyên trong hệ thống phân tán là một thách thức lớn. Cần có các giải pháp hiệu quả để đảm bảo rằng các tài nguyên được sử dụng một cách tối ưu và không bị lãng phí.

III. Phương Pháp Xây Dựng Hệ Thống Đa Server Hiệu Quả

Để xây dựng một hệ thống đa server hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp và công nghệ tiên tiến. Việc sử dụng các công nghệ như điện toán đám mây và IoT có thể giúp tối ưu hóa quy trình và nâng cao hiệu suất hệ thống.

3.1. Sử Dụng Công Nghệ Điện Toán Đám Mây

Công nghệ điện toán đám mây cho phép lưu trữ và xử lý dữ liệu trên nhiều server khác nhau, giúp tăng cường khả năng mở rộng và tính linh hoạt của hệ thống.

3.2. Tối Ưu Hóa Hiệu Suất Hệ Thống

Tối ưu hóa hiệu suất hệ thống là một yếu tố quan trọng để đảm bảo rằng các yêu cầu từ người dùng được xử lý nhanh chóng và hiệu quả. Cần có các giải pháp như cân bằng tải và tối ưu hóa cơ sở dữ liệu.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Hệ Thống Đa Server

Hệ thống đa server đã được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ thương mại điện tử đến dịch vụ công cộng. Việc áp dụng hệ thống này không chỉ giúp nâng cao hiệu quả công việc mà còn cải thiện trải nghiệm của người dùng.

4.1. Ứng Dụng Trong Thương Mại Điện Tử

Trong thương mại điện tử, hệ thống đa server giúp xử lý hàng triệu giao dịch mỗi ngày mà không gặp phải tình trạng quá tải. Điều này đảm bảo rằng người dùng có thể thực hiện giao dịch một cách nhanh chóng và an toàn.

4.2. Ứng Dụng Trong Dịch Vụ Công

Hệ thống đa server cũng được áp dụng trong các dịch vụ công như đăng ký hộ khẩu, cấp giấy tờ, giúp tiết kiệm thời gian và nâng cao hiệu quả phục vụ.

V. Kết Luận Về Hệ Thống Đa Server Đăng Ký Từ Xa

Hệ thống đa server cho đăng ký từ xa qua mạng là một giải pháp hiệu quả cho các doanh nghiệp trong thời đại công nghệ số. Việc áp dụng các công nghệ mới sẽ giúp nâng cao hiệu suất và bảo mật cho hệ thống, từ đó tạo ra giá trị cho người dùng.

5.1. Tương Lai Của Hệ Thống Đa Server

Tương lai của hệ thống đa server sẽ tiếp tục phát triển với sự xuất hiện của các công nghệ mới như AI và machine learning, giúp tối ưu hóa quy trình và nâng cao trải nghiệm người dùng.

5.2. Khuyến Nghị Để Nâng Cao Hiệu Quả

Cần có các khuyến nghị cụ thể để nâng cao hiệu quả của hệ thống, bao gồm việc đầu tư vào công nghệ mới, đào tạo nhân lực và cải thiện quy trình làm việc.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong bối cảnh công nghệ thông tin và mạng truyền thông phát triển, các giải pháp kỹ thuật Internet of Things (IoT) dựa trên hạ tầng như một dịch vụ (IaaS - Infrastructure as a Service) ngày càng giữ vai trò quan trọng trong việc vận hành các hệ thống thông tin trực tuyến. Sự gia tăng của các dịch vụ giao dịch qua mạng—như đặt chỗ vé máy bay, thương mại điện tử, đăng ký dự thi, và đặc biệt là đăng ký tour du lịch từ xa—đòi hỏi hạ tầng mạng phải phân tán trên nhiều máy chủ đặt tại các vị trí địa lý khác nhau.

Tuy nhiên, bài toán đặt ra cho mô hình này là hiện tượng không gắn bó dữ liệu (data inconsistency) và tranh chấp tài nguyên khi xuất hiện nhiều truy cập đồng thời từ người dùng. Điển hình như trường hợp khách hàng tại chi nhánh Đà Nẵng tiến hành đăng ký tour do chi nhánh Hà Nội quản lý, hoặc khách hàng tại Thành phố Hồ Chí Minh đăng ký tour tại Đà Nẵng trong cùng một thời điểm. Nếu không có cơ chế điều khiển đồng thời và đồng bộ hóa chặt chẽ, hệ thống sẽ gặp các sự cố nghiêm trọng như trùng lặp mã đăng ký, sai lệch số lượng chỗ trống thực tế, hoặc bán trùng lặp dịch vụ cho nhiều khách hàng. Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Hồ Như Thảo (chuyên ngành Công nghệ Thông tin, Đại học Quảng Nam, khóa 2015–2019, người hướng dẫn: TS. Nguyễn Hà Huy Cường) tập trung giải quyết bài toán kỹ thuật này thông qua đề tài: "Xây dựng hệ thống đa server cho hệ thống đăng ký từ xa qua mạng", áp dụng cụ thể cho mô hình kinh doanh của Công ty Dịch vụ Lữ hành SaiGonTourist với ba chi nhánh đại diện tại Hà Nội, Đà Nẵng và Thành phố Hồ Chí Minh.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài được xác định cụ thể như sau:

1. Hệ thống hóa các khái niệm, nguyên tắc kiến trúc và mục tiêu của hệ phân tán cùng mô hình Client - Server và hệ quản trị cơ sở dữ liệu phân tán (DDBS).
2. Phân tích các vấn đề tính toán trong hệ phân tán, khảo sát và xây dựng các giải pháp kỹ thuật đảm bảo tính gắn bó dữ liệu và điều khiển tương tranh giữa các máy chủ.
3. Thiết kế và cài đặt chương trình mô phỏng quá trình cập nhật, đồng bộ hóa dữ liệu tự động giữa ba máy chủ (đa server) khi tiếp nhận các giao dịch đăng ký từ xa.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Cơ sở lý thuyết về hệ phân tán, nguyên tắc xây dựng cơ sở dữ liệu phân tán; các giải pháp kỹ thuật đồng bộ hóa dữ liệu trong mô hình hạ tầng IoT; thuật toán điều khiển tương tranh và giao thức ủy thác giao dịch; công cụ lập trình Java (NetBeans) và hệ quản trị cơ sở dữ liệu Microsoft SQL Server.
• Phạm vi nghiên cứu: Mô phỏng quá trình định tuyến nội miền và quá trình truyền thông các gói tin giữa các node mạng đại diện cho ba chi nhánh du lịch (Hà Nội, Đà Nẵng, TP. Hồ Chí Minh).

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng nền tảng dựa trên các khung lý thuyết, tiêu chuẩn và mô hình kỹ thuật sau:

• Kiến trúc hệ cơ sở dữ liệu phân tán (DDBS): Áp dụng mô hình kiến trúc bốn mức gồm: Sơ đồ tổng thể (Global Schema), Sơ đồ phân đoạn (Fragmentation Schema), Sơ đồ định vị (Allocation Schema), và Sơ đồ ánh xạ địa phương (Local Mapping Schema). Phân loại hệ thống theo hai nhóm: hệ phân tán thuần nhất (tất cả các node dùng chung một loại hệ quản trị CSDL) và hệ phân tán hỗn tạp (các node sử dụng các hệ quản trị CSDL khác nhau).
• Tiêu chuẩn tính trong suốt ISO/IS/10746 (1995): Dựa trên mô hình Open Distributed Processing Reference Model xác định 8 dạng trong suốt: trong suốt truy cập, vị trí, di trú, định vị lại, nhân bản, tương tranh, sự cố và tính bền vững.
• Lý thuyết quản lý hệ thống nhiều bản sao (Multiple Copy): Phân tích các kỹ thuật điều khiển đồng thời phân tán theo hai trường phái: bi quan (đồng bộ hóa trước khi thực hiện qua khóa chốt, thời dấu) và lạc quan (kiểm tra xung đột khi kết thúc giao dịch).
• Giao thức Ủy thác hai pha tuyến tính (Linear Two-Phase Commit - 2PC): Sử dụng cơ chế điều phối viên (Transaction Coordinator - TC) và các thành viên tham gia (Transaction Manager - TM) với các bản ghi nhật ký (log) và các trạng thái (Init, Wait, Ready, Commit, Abort) nhằm đảm bảo tính nguyên tử (Atomicity) cho giao dịch phân tán.
• Mô hình giao dịch lồng nâng cao (Model Advanced of Open Nested Transaction - MAONT): Cung cấp cơ chế cho phép các giao dịch con giải phóng khóa sớm khi ủy thác hoặc chuyển khóa cho giao dịch cha để nâng cao hiệu năng xử lý đồng thời.
• Giải thuật Lamport (1978) về loại trừ tương hỗ: Sử dụng đồng hồ logic để đóng dấu thời gian (timestamps) cho các thông điệp, thiết lập một quan hệ trật tự toàn phần nhằm giải quyết xung đột truy cập đoạn găng (Critical Section).
• Kỹ thuật triệu gọi phương thức từ xa (Java RMI): Cơ chế giao tiếp hướng đối tượng phân tán thông qua hai thành phần trung gian là Stub (phía client) và Skeleton (phía server).

Phương pháp nghiên cứu thực tế bao gồm: thu thập và phân tích tài liệu học thuật chuyên ngành; khảo sát quy trình nghiệp vụ đăng ký tour thực tế; thiết kế thuật toán đồng bộ và xây dựng phần mềm thực nghiệm mô phỏng trên mạng cục bộ với ba máy chủ độc lập.

---

Thiết kế và triển khai hệ thống

Hệ thống được thiết kế theo mô hình đa máy chủ phân tán kết nối mạng, phục vụ người dùng đăng ký tour du lịch thông qua ứng dụng Client-Server.

1. Kiến trúc phân tán và cơ sở dữ liệu

Dữ liệu được phân tán cục bộ tại ba trạm máy chủ độc lập tương ứng với ba chi nhánh:

• Server 1 (Chi nhánh Hà Nội): Quản lý cơ sở dữ liệu DANGKYTOUR1.
• Server 2 (Chi nhánh TP. Hồ Chí Minh): Quản lý cơ sở dữ liệu DANGKYTOUR2.
• Server 3 (Chi nhánh Đà Nẵng): Quản lý cơ sở dữ liệu DANGKYTOUR3.

Các thực thể dữ liệu chính được thiết kế bao gồm: Tuyến du lịch, Khách sạn, Phương tiện, và Thông tin đăng ký. Client gửi yêu cầu trực tiếp đến máy chủ cục bộ tiếp nhận; máy chủ này sẽ thực hiện truy vấn nội bộ và phối hợp với các máy chủ còn lại thông qua mạng truyền thông thay vì cho phép Client truy cập trực tiếp vào cơ sở dữ liệu từ xa.

Trường thông tin	Ý nghĩa nghiệp vụ
Tour du lịch	Tên và mã tuyến tour du lịch khách hàng đăng ký
Khách hàng	Họ và tên, số CMND/Hộ chiếu, địa chỉ, số điện thoại, email
Dịch vụ	Dịch vụ đi kèm (ăn uống, thể thao, tiêu chuẩn phòng khách sạn)
Phương tiện	Thông tin phương tiện di chuyển (tàu hỏa, xe ô tô, máy bay)

2. Mô hình toán học và kiểm soát tài nguyên

Việc kiểm soát số lượng chỗ trống của hệ thống gồm $N$ tour khả dụng được mô hình hóa theo công thức điều kiện cục bộ: $$X = N - E + S > 0$$ Trong đó:

• $N$: Tổng số lượng tour ban đầu.
• $E$: Tổng số lần ghi nhận đăng ký thành công.
• $S$: Tổng số lần hủy đăng ký.
• $X$: Số lượng chỗ còn trống thực tế trong hệ thống. Mỗi bộ điều khiển $C_i$ tại máy chủ $i$ duy trì biến trạng thái $X_i$ để kiểm tra điều kiện cấp phát.

3. Quy tắc vận hành và giao thức đồng bộ

Để đảm bảo trạng thái dữ liệu luôn gắn bó giữa các máy chủ, hệ thống thiết lập 3 quy tắc cung cấp tài nguyên:

1. Tất cả các máy chủ tiếp nhận phải vận hành cùng một giải thuật.
2. Mọi thông điệp phát sinh từ một máy chủ phải được gửi đến tất cả các máy chủ còn lại trong hệ thống.
3. Các thông điệp phải được xử lý theo cùng một trật tự thời gian logic thống nhất trên toàn bộ các trạm.

Cơ chế đóng dấu thời gian theo giải thuật Lamport sử dụng 3 kiểu thông điệp truyền qua kênh FIFO tin cậy:

• (REQ, Hi, i): Thông điệp yêu cầu truy cập đoạn găng từ tiến trình $P_i$ tại thời điểm logic $H_i$.
• (ACQ, Hi, i): Thông điệp phản hồi chấp thuận từ $P_i$ gửi cho tiến trình yêu cầu.
• (REL, Hi, i): Thông điệp giải phóng đoạn găng sau khi $P_i$ hoàn tất thao tác cập nhật dữ liệu.

Mỗi máy chủ duy trì một hàng đợi $q_i$ sắp xếp các yêu cầu theo thứ tự tăng dần của dấu thời gian. Tiến trình chỉ được phép cập nhật dữ liệu khi yêu cầu của nó nằm ở đầu hàng đợi và đã nhận đủ thông điệp chấp thuận từ tất cả các máy chủ khác.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về hệ phân tán

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý luận về hệ thống tính toán phân tán và hệ cơ sở dữ liệu phân tán. Tác giả chỉ rõ bốn nguyên tắc cốt lõi khi xây dựng hệ phân tán: chia sẻ tài nguyên, khả năng liên lạc, độ tin cậy (khi một trạm gặp sự cố thì các trạm khác tự động đảm nhận và phục hồi) và tăng tốc độ tính toán nhờ phân tán tải song song. Chương này phân tích chi tiết các thành phần phần cứng (hệ thống đa xử lý dùng chung bộ nhớ - Shared memory và hệ thống đa máy tính bộ nhớ phân tán - Private memory) cùng ba cấp độ phần mềm: Hệ điều hành phân tán (DOS), Hệ điều hành mạng (NOS) và Phần mềm trung gian (Middleware).

Nguyên tắc	Nội dung thuyết minh theo tài liệu
Chia sẻ tài nguyên	Cung cấp khả năng sử dụng chung tài nguyên giữa các tiến trình trên các trạm khác nhau qua giao diện truyền thông.
Liên lạc	Cho phép các thực thể trong mạng trao đổi thông tin thông qua hạ tầng kết nối viễn thông.
Tin cậy	Sự cố tại một trạm không làm sụp đổ toàn bộ hệ thống; công việc được phân chuyển cho các trạm khác.
Tăng tốc	Chia nhỏ các tính toán quy mô lớn để thực hiện song song trên nhiều trạm, tối ưu hóa thời gian đáp ứng.

Tác giả phân tích kiến trúc 4 mức của hệ CSDL phân tán, so sánh ưu nhược điểm giữa CSDL phân tán thuần nhất và hỗn tạp, đồng thời trình bày các đặc thù của giao dịch từ xa và sự cần thiết của kỹ thuật quản lý nhiều bản sao nhằm hạn chế hiện tượng đọc phải dữ liệu cũ hoặc xung đột cập nhật.

Chương 2: Bài toán đăng ký từ xa qua mạng với hệ thống đa server

Chương 2 mô tả chi tiết bài toán nghiệp vụ đăng ký tour du lịch tại SaiGonTourist và đề xuất các giải pháp kỹ thuật giải quyết tranh chấp dữ liệu. Tác giả đưa ra kịch bản minh chứng cho sự mất tính gắn bó nếu không có cơ chế đồng bộ trật tự thông điệp: với trạng thái ban đầu có 100 tour trống, ba chi nhánh đồng thời phát ra ba thông điệp $M_1$ (Thêm 20 tour trống), $M_2$ (Đăng ký 10 tour) và $M_3$ (Dành 10% tour khuyến mãi cho nhân viên). Do độ trễ mạng khác nhau, trật tự xử lý tại ba chi nhánh bị đảo lộn dẫn đến số lượng tour trống sau cùng bị sai lệch hoàn toàn giữa các máy chủ.

Trật tự xử lý	Chi nhánh 1 (Hà Nội)	Chi nhánh 2 (TP. Hồ Chí Minh)	Chi nhánh 3 (Đà Nẵng)
Ban đầu	100	100	100
Bước 1	$M_1 \rightarrow 120$	$M_1 \rightarrow 120$	$M_3 \rightarrow 90$
Bước 2	$M_3 \rightarrow 108$	$M_2 \rightarrow 110$	$M_2 \rightarrow 80$ (văn bản ghi 110)
Bước 3	$M_2 \rightarrow 98$	$M_3 \rightarrow 99$	$M_1 \rightarrow 100$

Để khắc phục hiện tượng này, chương 2 thiết lập giải thuật loại trừ tương hỗ dựa trên đồng hồ logic Lamport kết hợp với giao thức ủy thác hai pha tuyến tính (2PC) và mô hình MAONT. Tác giả cũng phân tích chi tiết quy trình xử lý trường hợp timeout của bộ điều phối và các thành viên tham gia, cùng việc ứng dụng kỹ thuật Java RMI (Stub và Skeleton) để triệu gọi đối tượng từ xa.

Chương 3: Chương trình demo

Chương 3 trình bày việc hiện thực hóa các giải pháp lý thuyết thành phần mềm thử nghiệm cụ thể. Nội dung chương bao gồm:

• Hướng dẫn cấu hình môi trường phân tán cơ sở dữ liệu trên Microsoft SQL Server cho ba database DANGKYTOUR1, DANGKYTOUR2, DANGKYTOUR3.
• Xây dựng module Server bằng Java để tiếp nhận kết nối RMI, quản lý hàng đợi thông điệp, thực thi giải thuật đóng dấu thời gian và đồng bộ hóa giao dịch.
• Xây dựng module giao diện Client cho phép người dùng nhập thông tin cá nhân, lựa chọn tour du lịch, dịch vụ, phương tiện và gửi yêu cầu đăng ký.
• Kết quả chạy thử nghiệm minh chứng: khi Client thực hiện đăng ký thành công trên một máy chủ, hệ thống sinh mã đăng ký duy nhất, tự động gửi gói tin đồng bộ và cập nhật chính xác số liệu tour còn lại trên cả ba máy chủ Server 1, Server 2 và Server 3.

---

Kết quả và đóng góp

1. Kết quả chính

• Mô hình hóa thành công bài toán đăng ký tour du lịch từ xa trên môi trường đa máy chủ phân tán (gồm 3 server quản lý 3 cơ sở dữ liệu độc lập).
• Thiết lập quy trình đồng bộ hóa dữ liệu dựa trên giải thuật đóng dấu thời gian Lamport kết hợp giao thức ủy thác hai pha tuyến tính (Linear 2PC), giúp loại bỏ xung đột dữ liệu và ngăn chặn việc trùng lặp mã đăng ký khi nhiều người dùng thao tác đồng thời.
• Xây dựng hoàn chỉnh chương trình demo bằng ngôn ngữ Java (trên môi trường NetBeans) kết nối Microsoft SQL Server qua cơ chế Java RMI, kiểm chứng thực tế việc đồng bộ trạng thái giữa ba máy chủ khi có giao dịch phát sinh.

2. Giải pháp và kiến nghị của tác giả

• Ứng dụng giải pháp đa server phân tán vào các doanh nghiệp lữ hành, vận tải hoặc thương mại điện tử có nhiều chi nhánh nhằm nâng cao tính tự trị cục bộ, giảm tải cho máy chủ trung tâm và giảm thiểu chi phí truyền thông đường dài.
• Áp dụng cơ chế kiểm soát tài nguyên theo điều kiện $X = N - E + S > 0$ và hàng đợi FIFO tin cậy để quản lý chặt chẽ tài nguyên dùng chung trong môi trường phân tán.

3. Đóng góp về mặt học thuật và kỹ thuật

• Tác giả đã hệ thống hóa và kết hợp các lý thuyết nền tảng về hệ phân tán (chuẩn ISO/IS/10746, kiến trúc DDBS 4 mức, giao thức 2PC, mô hình MAONT, giải thuật Lamport) để giải quyết một bài toán nghiệp vụ thực tiễn cụ thể trong ngành du lịch.
• Đóng góp giải pháp kỹ thuật tích hợp giữa cơ chế triệu gọi từ xa Java RMI và thuật toán đồng hồ logic để duy trì tính nhất quán cho mô hình cơ sở dữ liệu nhiều bản sao.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế: Hệ thống mới dừng lại ở quy mô chương trình mô phỏng thực nghiệm trên ba máy chủ trong môi trường mạng phòng thí nghiệm/nội miền; chưa tiến hành đo đạc hiệu năng với tải truy cập lớn ở quy mô hàng nghìn giao dịch đồng thời trên diện rộng. Cơ chế xử lý sự cố mạng phức tạp (phân rã mạng, mất kết nối kéo dài) mới chỉ dừng ở mức thiết kế lý thuyết theo nghi thức 2PC timeout.
• Hướng nghiên cứu tiếp: Mở rộng bài toán định tuyến và đồng bộ hóa trên mạng diện rộng (WAN); tích hợp giải pháp kỹ thuật trên nền tảng hạ tầng IoT và điện toán đám mây cho các mô hình dịch vụ quy mô lớn.

---

Giá trị tham khảo

Khóa luận là tài liệu tham khảo phù hợp cho sinh viên, học viên chuyên ngành Công nghệ Thông tin, Kỹ thuật Phần mềm và Khoa học Máy tính khi học tập hoặc nghiên cứu các học phần liên quan:

• Hệ phân tán và Mạng máy tính: Tham khảo phần tổng quan lý thuyết tại Chương 1 về các nguyên tắc kiến trúc, 8 chuẩn tính trong suốt ISO/IS/10746, mô hình phần mềm Middleware và cơ sở dữ liệu phân tán.
• Lập trình mạng và Cơ sở dữ liệu nâng cao: Tham khảo Chương 2 và Chương 3 về kỹ thuật lập trình Java RMI, cách cài đặt giải thuật loại trừ tương hỗ Lamport, giao thức ủy thác 2 pha (2PC), và phương pháp thiết kế ứng dụng đa máy chủ kết nối Microsoft SQL Server.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Khóa luận giải quyết bài toán nghiệp vụ cụ thể nào và áp dụng cho đơn vị nào?
Khóa luận giải quyết bài toán đăng ký tour du lịch từ xa qua mạng giữa nhiều chi nhánh trong điều kiện có nhiều người dùng truy cập đồng thời, áp dụng mô hình cho Công ty Dịch vụ Lữ hành SaiGonTourist với ba chi nhánh tại Hà Nội, Đà Nẵng và Thành phố Hồ Chí Minh.

2. Ba cơ sở dữ liệu được cài đặt trên ba máy chủ trong chương trình demo có tên là gì?
Ba cơ sở dữ liệu được cài đặt độc lập trên ba máy chủ lần lượt là DANGKYTOUR1 (trên Server 1 - Hà Nội), DANGKYTOUR2 (trên Server 2 - TP. Hồ Chí Minh), và DANGKYTOUR3 (trên Server 3 - Đà Nẵng).

3. Công thức kiểm tra số lượng chỗ trống trước khi cho phép khách hàng đăng ký tour là gì?
Công thức kiểm tra là $X = N - E + S > 0$, trong đó $N$ là tổng số tour ban đầu của hệ thống, $E$ là tổng số lần ghi nhận đăng ký, $S$ là số lần hủy tour, và $X$ là số lượng tour còn trống khả dụng.

4. Giải thuật nào được tác giả sử dụng để thiết lập trật tự xử lý thông điệp đồng nhất giữa các máy chủ?
Tác giả sử dụng giải thuật loại trừ tương hỗ Lamport (1978) dựa trên cơ chế đóng dấu thời gian bằng đồng hồ logic kết hợp hàng đợi FIFO và ba loại thông điệp (REQ, Hi, i), (ACQ, Hi, i), (REL, Hi, i).

5. Công nghệ và công cụ lập trình nào được sử dụng để xây dựng chương trình mô phỏng?
Chương trình mô phỏng được xây dựng bằng ngôn ngữ Java trên môi trường phát triển NetBeans IDE, sử dụng kỹ thuật Java RMI (triệu gọi phương thức từ xa với cơ chế Stub - Skeleton) và hệ quản trị cơ sở dữ liệu Microsoft SQL Server.

---

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Hồ Như Thảo đã nghiên cứu và giải quyết bài toán đảm bảo tính gắn bó dữ liệu cho hệ thống đăng ký thông tin từ xa qua mạng đa máy chủ. Bằng việc kết hợp giao thức ủy thác hai pha tuyến tính (2PC) và giải thuật đóng dấu thời gian Lamport, đề tài đã thiết kế giải pháp kỹ thuật đồng bộ hóa trạng thái giao dịch hiệu quả giữa các chi nhánh. Kết quả mô phỏng trên nền tảng Java RMI và SQL Server minh chứng tính khả thi của mô hình trong việc xử lý tranh chấp và duy trì tính toàn vẹn dữ liệu cho các ứng dụng phân tán thực tế.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ PHÂN TÁN 1. Hệ phân tán - Hệ phân tán là hệ xử lý thông tin gồm nhiều bộ xử lý/vi xử lý, nằm ở các vị trí khác nhau. Hệ điều hành và kiểu tổ chức máy tính khác nhau và được nối với nhau qua đường truyền. Hoạt động thống nhất theo mục tiêu chung.

- Hệ phân tán gồm một nhóm các máy tính được kết nối với nhau thông qua mạng máy tính, cùng với một tập phần mềm hệ thống được thiết kế nhằm điều khiển liên kết các tài nguyên, các chức năng và dữ liệu trên mạng. 1: Kiến trúc hệ phân tán - Trong đó: + Mạng máy tính là các loại (A, B, D), các server kết nối mạng trực tiếp (D). + Các máy Client để truy cập qua mạng con (A, B). + Các client truy cập trực tiếp (C).

+ Hệ thống viễn thông với các loại đường truyền khác nhau với kiến trúc phân tầng. Cho phép cập nhật thường xuyên, trả lời được các yêu cầu từ xa, cho phép đăng ký từ xa, thực hiện hai phép cơ bản dọc và ghi một các an toàn. Đảm bảo kết nối thường xuyên qua hệ viễn thông với độ tin cậy cao. - Một số lớp hệ phân tán: Trang 4 Ứng dụng thương mại phân tán: Hệ thống đặt chỗ máy bay, đặt hàng qua mạng, ngân hàng điện tử; Bảo mật cao.

Giá trị thông tin lớn, trả lời thời gian thực, truy cập từ xa, khả năng mở rộng, sẵn sàng. Giao diện giữa NSD, chương trình ứng dụng và hệ thống; Có tính models, khả năng mở rộng, nhận dạng người sử dụng. Ứng dụng mạng diện rộng: Thư điện tử, web, hạn chế về băng thông, số lượng về truy cập lớn; Hệ thống định danh, phục vụ số truy cập thay đổi. Ứng dụng thông tin đa phương tiện và hội nghị: Đào tạo từ xa, hội thảo trực tuyến, thực tại ảo; Truyền thông tin thời gian thực: tiếng nói, hình ảnh, văn bản; Đòi hỏi hệ thống truyền tin tốc độ cao, độ trễ nhỏ, băng thông lớn.

2: Các thực thể của hệ tin học phân tán Phần mềm phân tán cung cấp công cụ thích hợp cho phép các máy tính phối hợp các hoạt động với nhau, cùng chia sẻ tài nguyên phần cứng. Ngoài hệ thống phần cứng, phần mềm, dữ liệu thì hệ phân tán còn có hệ thống truyền thông. Song điều cơ bản để phân biệt hệ tin học phân tán với mạng máy tính và hệ điều hành mạng chính là nguyên tắc xây dựng hệ. Nguyên tắc xây dựng hệ phân tán Bảng 1.

1: Nguyên tắc xây dựng hệ phân tán STT Tên gọi Thuyết minh 1 Chia sẻ tài Thực tế phát triển mạng máy tính đặt ra một vấn đề lớn là nguyên cần dùng chung tài nguyên. Một tiến trình trên một trạm nào đó có thể cung cấp tài nguyên dùng chung ở một trạm khác. Trang 5 2 Liên lạc Khi các hệ thống đã được mắc nối với nhau, các thực thể trong hệ có thể trao đổi thông tin với nhau. 3 Tin cậy Một trạm trong hệ bị sự cố không làm cho toàn hệ ảnh hưởng, mà ngược lại, công việc đó được phân cho các trạm khác đảm nhận.

Ngoài ra, trạm bị sự cố có thể tự động phục hồi lại trạng thái ban đầu trước khi có sự cố hay trạng thái ban đầu của nó. 4 Tăng tốc Đây là khái niệm mới về phân tán tải. Một tính toán lớn nào đó, nếu chỉ sử dụng một trạm thì thời gian cho kết quả lâu. Tính toán này được chia nhỏ và thực hiện song song trên các trạm.

Điều này cũng cần thiết đối với các trạm quá tải. Mục tiêu của hệ phân tán 1. Kết nối người sử dụng với tài nguyên Giải quyết bài toán chia sẻ tài nguyên trong hệ thống (resource sharing). Việc chia xẻ tài nguyên trên hệ phân tán - trong đó tài nguyên bị lệ thuộc về mặt vật lý với một máy tính nào đó - được thực hiện thông qua truyền thông.

Để chia xẻ tài nguyên một cách hiệu quả thì mỗi tài nguyên cần phải được quản lý bởi một chương trình có giao diện truyền thông, các tài nguyên có thể truy nhập, cập nhật được một cách tin cậy và nhất quán. Quản lý tài nguyên ở đây bao gồm lập kế hoạch và dự phòng, đặt tên các lớp tài nguyên, cho phép tài nguyên được truy cập từ nơi khác, ánh xạ tên tài nguyên vào địa chỉ truyền thông. Mô hình mạng máy tính thường được sử dụng là: Mô hình xử lý Client-Server: Là một mô hình trong đó có việc xử lý hợp tác đối với các yêu cầu của Client nêu ra với máy Server. Máy Server tiến hành xử lý và gửi trả kết quả về cho Client.

Việc xử lý hợp tác Client-Server thực tế là một dạng riêng của xử lý phân tán với tài nguyên (và nhiệm vụ ảnh hưởng tới tài nguyên) được trải qua hai hay nhiều hệ thống tính toán rời rạc. 3: Mô hình tương tác chung giữa một client với một server Mô hình xử lý Client-Server đã nổi lên như một mức cao hơn của việc xử lý dùng chung thiết bị đã có trong mang cục bộ (LAN). Trong môi trờng xử lý dùng chung thiết bị, các máy tính cá nhân (PC) đợc gắn với thiết bị hệ thống để cho phép các PC này dùng chung tài nguyên tệp trên đĩa cứng và máy in là các thí dụ tiêu biểu. Theo thuật ngữ LAN, các thiết bị dùng chung nh vậy đợc gọi là các Server (phục vụ).

Tên phục vụ là thích hợp hơn cả vì các thiết bị dùng chung này dùng để nhận các yêu cầu cần phục vụ từ các PC. Trong xử lý dùng chung thiết bị trên LAN, các yêu cầu của PC này thờng bị giới hạn về các dịch vụ liên quan tới tệp dùng chung hay tệp xử lý in. Nhược điểm hiển nhiên của cách tiếp cận nh vậy là ở chỗ mọi xử lý ứng dụng đều đợc thực hiện trên các PC riêng lẻ, và chỉ một chức năng nào đó (in, vào ra tệp) mới là phân tán. Do đó, toàn bộ tệp phải được gửi cho một PC đã ban ra yêu cầu READ tệp đó.

Nếu tệp đợc cập nhật thì toàn bộ tệp đó bị khoá bởi PC đã tạo ra yêu cầu cập nhật tệp đó. Chính vì các lý do trên mà mô hình xử lý Client-Server là việc mở rộng tự nhiên của việc dùng chung thiết bị và vai trò của các trạm làm việc trở thành khách của máy chủ. Phần có ý nghĩa nhất của mô hình này là xử lý ứng dụng đợc phân chia (không nhất thiết phải chia đều) giữa Client và Server. Xử lý thực tế đợc khởi đầu và kiểm soát một phần bởi nơi yêu cầu dịch vụ là Client nhng không phải theo kiểu chủ-khách.

Thay vì điều đó, cả Client và Server đều hợp tác để thực hiện thành công ứng dụng. Chẳng hạn nếu PC chạy chơng trình cần một bản ghi đặc biệt nào đó từ một tệp dùng chung thì nó sẽ chuyển yêu cầu cho Server CSDL tiến hàng xử lý cục bộ rồi nhận lại đúng bản ghi đã yêu cầu. Như vậy về mặt kiến trúc xử lý Client-Server cho thấy: Trang 7 - Đường liên lạc tin cậy, chắc chắn giữa Client và Server. - Các trờng hợp tương tác Client-Server do Client khởi xướng.

- Phân tán xử lý ứng dụng giữa Client và Server. - Server kiểm soát các dịch vụ mà Client yêu cầu. - Server làm trọng tài cho các yêu cầu tranh chấp. Với Hệ CSDL phân tán, mô hình Client-Server có các ưu điểm: - Các công ty lợi dụng được công nghệ tính toán của PC.

PC ngày nay cung cấp một năng lực tính toán đáng kể (mà trước đây chỉ các máy tính lớn mới có được) nhưng lại với một giá thành nhỏ. - Cho phép xử lý được thực hiện tại gần nguồn dữ liệu cần xử lý (các CSDL trên Server). Do đó lưu lượng và thời gian đáp ứng của mạng giảm đi rất nhiều, hiệu năng và khả năng chuyển tải của mạng đợc tăng lên. - Tạo điều kiện cho việc dùng giao diện đồ hoạ (GUI) có sẵn trên các trạm làm việc hiện có.

- Cho phép và hỗ trợ hệ thống mở: Client và Server có thể chạy trên các nền phần cứng và phần mềm khác nhau. Tuy nhiên không phải là mô hình Client-Server đã hoàn chỉnh, nó vẫn còn các nhợc điểm sau đây: - Nếu có khá nhiều thành phần logic của ứng dụng đợc chuyển về Server thì Server sẽ trở thành cổ chai y như máy tính lớn (main frame) mô hình thiết bị đầu cuối. Các tài nguyên hạn chế của Server sẽ ở trạng thái bị đòi hỏi làm việc ở mức cao hơn do việc tăng số ngời tiêu thụ tài nguyên (End User). - Các ứng dụng phân tán, đặc biệt là những ứng dụng đợc thiết kế cho xử lý hợp tác thường phức tạp hơn các ứng dụng không phân tán.

Tuy nhiên có thể giảm bớt độ phức tạp bằng cách thu nhỏ vấn đề lớn thành một tập hợp vấn đề nhỏ hơn, có thể được tính độc lập nhau, tương tự như trong hệ thiết kế đơn thể. Tính trong suốt Ẩn giấu sự rời rạc và những nhược điểm nếu có của hệ phân tán đối với người sử dụng (end-user) và những nhà lập trình ứng dụng (application programmer). Theo tiêu chuẩn ISO cho hệ phân tán ISO / IS / 10746 tên là "Open distributed processing reference model" 1995 đã cụ thể hóa tám dạng trong suốt: Trang 8 Trong suốt truy cập (Access transparency): che giấu sự khác biệt về cách biểu diễn và cách truy cập tài nguyên. Trong suốt về vị trí (Location transparency): che giấu vị trí của tài nguyên.

Hai dạng trong suốt vừa trình bày được gọi chung là trong suốt mạng (network transparency). Trong suốt di trú (Migration transparency): che giấu khả năng chuyển vị trí của tài nguyên. Trong suốt về việc định vị lại (Relocation transparency): che giấu việc di chuyển của tài nguyên khi đang được sử dụng. Trong suốt nhân bản (Replication transparency): che giấu tình trạng tình trạng sử dụng bản sao của tài nguyên.

Che giấu sự che sẻ tài nguyên tương tranh (Concurency transparency). Trong suốt sự cố (Failure transparency): che giấu lỗi hệ thống nếu có. Trong suốt khả năng di chuyển tài nguyên (Persistence transparency): che giấu việc di chuyển tài nguyên từ bộ nhớ ngoài vào bộ nhớ trong và ngược lại. Tính mở Tính mở của một hệ thống máy tính là tính dễ dàng mở rộng phần cứng (thiết bị ngoại vi, bộ nhớ, các giao diện truyền thông .) và phần mềm (các mô hình HĐH, các giao thức truyền thông, các dịch vụ chia xẻ tài nguyên.

Nói một cách khác, tính mở của hệ thống phân tán mang ý nghĩa bao hàm tính dễ dàng cấu hình cả phần cứng lẫn phần mềm của nó.