Câu 1. Hệ phân tán là gì ? Các đặc tính của hệ phân tán?

a.Hệ phân tán là gì ?

Hệ phân tán là 1 hệ thống bao gồm các máy tính tự trị liên kết với nhau qua một mạng máy tính và được cài đặt phần mềm hệ phân tán. Phần mềm hệ phân tán cho phép máy tính có thể phối hợp các hoạt động của nó và chia sẻ tài nguyên của hệ thống như phần cứng, phần mềm và dữ liệu.

Hệ phân tán = mạng máy tính + phần mềm hệ phân tán.

Ngày nay, hệ phân tán được phân chia như sau: 

- Hệ phân tán mang tính hệ thống: hệ điều hành phân tán. 

- Hệ phân tán mang tính ứng dụng: các hệ thống truyền tin phân tán.

b.Các đặc tính của hệ phân tán?

Các thành phần hệ thống hoạt động đồng thời

Trong hệ thống mạng truyền thông thì các chương trình  phần mềm  và các tiến trình, các dịch vụ đồng thời hoạt động trên các thành phần hệ thống. Hệ phân tán phải có khả năng quản lý các tài nguyên được chia xẻ cho các thành phần hệ thống đang hoạt động đồng thời.Nhu cầu thêm hoặc bớt các tài nguyên chia xẻ trong thời gian hệ thống hoạt động sẽ diễn ra 1 cách thường xuyên, đặc biệt hệ phân tán phải có các giải thuật để điều khiển việc tranh chấp. Các tài nguyên được sử dụng chung bởi nhiều thành phần đang hoạt động đồng thời. 

Không có cơ chế đồng bộ và đồng hồ hệ thống

Khi các chương trình trên 1 thực thể của hệ thống cần cộng tác và điều phối hoạt động của nhau, chúng sử dụng phương pháp trao đổi thông điệp. Trong tình huống này thời gian hay thời điểm xẩy ra hoạt động điều phối là 1 điều kiện quan trọng trong các giải thuật của hệ phân tán, tuy nhiên do các thực thể được phân tán theo các vị trí và khu vực khác nhau và không có cơ chế đồng bộ về đồng hồ hệ thống. Chính vì vậy phải có các giải thuật để giải quyết các bài toán liên quan đến hoạt động của hệ phân tán.

Lỗi xẩy ra độc lập với các thành phần hệ thống

Trong 1 hệ phân tán xác suất để xẩy ra lỗi trong mỗi 1 thành phần hệ thống là hoàn toàn độc lập, đặc biệt lỗi liên quan đến hệ thống mạng truyền thông làm gián đoạn các giải thuật thực hiện đồng thời trên các thành phần . trong khi các thành phần khác vẫn hoạt động bình thường. Cần phải có các giải thuật để điều chỉnh hiệu năng của các thành phần bị lỗi 1 cách trong suốt đối với người sử dụng trong điều kiện tốt nhất có thể.

Những ứng dụng của hệ phân tán:

+ Cung cấp những thuận lợi cho việc tính toán đa mục đích đến những nhóm người dùng.

+ tự động hóa công việc ngân hàng và hệ thống truyền thông đa phương tiện,

+  bao quát toàn bộ những ứng dụng thương mại và kỹ thuật. 

+ HPT đã trở thành tiêu chuẩn để tổ chức về mặt tính toán. Nó có thể được sử dụng cho việc thực hiện tương tác hệ thống tính toán đa mục đích trong UNIX và hỗ trợ phạm vi rộng của thương mại và ứng dụng công nghiệp của máy tính.

Các đặc trưng cơ bản của HPT:

a. Kết nối người sử dụng và tài nguyên:Giải quyết bài toán chia sẻ tài nguyên trong hệ thống (resource sharing). 

b. 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: 

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. Trong suốt về chia 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. 

c. Tính mở (Openness):Hệ phân tán được gọi là mở nếu nó cung cấp các dịch vụ theo các quy tắc chuẩn mô tả cú pháp và ngữ nghĩa của dịch vụ đó. Thông thường trong hệ phân tán các dịch vụ thường đặc tả qua các giao diện bằng ngôn ngữ đặc tả giao diện (Interface Definition Language- IDL). Vì thế chỉ quan tâm đến cú pháp. Nó cho phép các dịch vụ khác nhau cùng chung sống. Nếu các giao diện của hệ phân tán được đặc tả đầy đủ và đúng đắn. Xét hai khái niệm của hệ phân tán là khái niệm liên tác (Interroperability) và khái niệm chuyển mang (portability). 

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: nhờ chuyển mang mà một ứng dụng được phát triển cho hệ phân tán A có thể thực hiện không cần thay đổi gì trên một hệ phân tán B khác, với điều kiện được cài đặ cùng giao diện như A 

d. Tính co giãn (Scalability) 

Một hệ phân tán được gọi là có tính co giãn nếu nó thích nghi với sự thay đổi quy mô của hệ thống. 

 Thể hiện trên các khía cạnh sau: 

- Dễ bổ sung người sử dụng và tài nguyên hệ thống 

- Khi hệ thống thay đổi quy mô về mặt địa lý dẫn đến sự thay đổi về vị trí địa lý của người sử dụng vàcác tài nguyên. 

- Hệ thống có thay đổi quy mô về quản trị. 

Nếu hệ phân tán có tính co giãn thường ảnh hưởng đến hiệu năng của hệ thống (hiệu năng của hệ thống là hiệu quả năng lực hoạt động của đối tượng). 

Có ba giải pháp phổ dụng để giải quyết vấn đề co giãn của hệ phân tán: 

- Ẩn giấu 

- Phân tán: phân nhỏ thành phần hệ thống và phân bố chúng trên phạm vi của hệ thống (quản lý phân cấp). Ví dụ DNS xác định theo cách phân cấp miền lớn thành các miền con. Với phương pháp này sẽ giải quyết được vẫn đề khi thêm người dùng hay tài nguyên vào hệ thống. 

- Nhân bản: nhân bản một thành phần nào đó của hệ thống. Ví dụ tài nguyên dữ liệu đặt tại các vị trí khác nhau trong hệ thống.

Các nguyên lý của hpt:A

1 truyền thông

2. tiến trình

3. định danh

4. đồng bộ hóa

5. nhất quán và nhân bản

6. chịu lỗi

7. an toàn – an ninh

Các kiến trúc hệ thống

- kiến trúc tập trung: vd mô hình client – server 

- kiến trúc phi tập trung: 

+ các kiến trúc peer – to – peer có cấu trúc: mạng overlay, mạng này được cấu trúc bởi 1 thủ tục có tính quyết định. Thủ tục được sử dụng nhiều nhất là tổ chức tiến trình thông qua bảng băm phân tán DTH. Điển hình là hệ thống Chord.

+ Kiến trúc peer – to – peer phi cấu trúc: Mô hình tương tác tổng quát giữa client và server: cấu trúc hệ thống này phần lớn dựa vào các giải thuật ngẫu nhiên để xây dựng mạng overlay

+ kiến trúc lai: mạng superpeer 

Mô hình client - server 

a. Tổng quan về mô hình Client - server. 

Mô hình client - server trong một hệ phân tán được phân chia thành hai nhóm chính là nhóm các server và nhóm các client. Nhóm các server chứa các dịch vụ đặc biệt. Nhóm các client là nhóm gửi yêu cầu đến server để được sử dụng các dịch vụ đó trên server. 

b. Phân tầng các ứng dụng. 

Việc phân định rạch ròi chức năng của client và server đến giờ cũng rất khác biệt và không thuần nhất. Do đó người ta đưa ra ý tưởng là chia thành ba mức chức năng: 

User - interface level: bao gồm các chương trình cung cấp giao diện cho phép người sử dụng tương tác với chương trình ứng dụng. 

Processing level: làm nhiệm vụ xử lý các tác vụ của người dùng trên cơ sở dữ liệu 

Data level: gồm các chương trình duy trì các dữ liệu mà các chương trình ứng dụng xử lý.