Chương 1 Giới thiệu tổng quan về hệ phân tán

Yêu cầu càng trở khắt khe đối với các hệ thống máy tính trong tương lai + Tốc độ + Sự tin cậy của hệ thống + Hiệu quả chi phí Cần phải thay thế cấu trúc truyền thống theo tổ chức máy tính của Von Neumann . Theo LeLann, có hai tác nhân chính ảnh hưởng đến hệ thống phân tán : công nghệ thay đổi và nhu cầu của người sử dụng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chương 1 Giới thiệu tổng quan về hệ phân tán Nội dung  Lý do ra đời hệ phân tán  Các tổ chức cơ bản của máy tính  Định nghĩa hệ phân tán  Phân loại các mô hinh phân tán  Các mô hình dịch vụ  Các tiêu chuẩn và ứng dụng cho hệ phân tán  Các ví dụ về hệ phân tán Lý do ra đời hệ thống phân tán Động lực thúc đẩy Yêu cầu càng trở khắt khe đối với các hệ thống máy • tính trong tương lai + Tố c độ + Sự tin cậy của hệ thống + Hiệu quả chi phí  Cần phải thay thế cấu trúc truyền thống theo tổ chức máy tính của Von Neumann •. Theo LeLann, có hai tác nhân chính ảnh hưởng đến hệ thống phân tán : công nghệ thay đổi và nhu cầu của người sử dụng. Sự phát triển của công nghệ • Bộ xử lý (Processors) • Mạng (Networking) • Giao thức (Protocols) • Bộ nhớ (Memory) • Thiết bị lưu trữ (Storage) Công nghệ mạng – Ethernet – 1973, 1976 • June 1976 : Robert Metcalfe trình bày khái niệm về Ethernet tại Hội nghị quốc gia máy tính.Ý tưởng về thời gian chia sẻ (time-sharing) lần đầu tiên được đề cập, là bước đầu tiên hướng đến hệ thống phân tán •1980 : Ethernet được giới thiệu như một mô hình chuẩn (DEC, Intel, Xerox) và sau đó là thập kỹ của máy tính cá nhân ra đời. Kiến trúc mạng • Tốc độ LAN : Tăng hơn 35.000 lần + Original Ethernet: 2.94 Mbps + 1985: thick Ethernet: 10 Mbps, 1 Mbps với cắp xoắn đôi + 1991: 10BaseT - twisted pair: 10 Mbps Switched networking: scalable bandwidth + 1995: 100 Mbps Ethernet + 1998: 1 Gbps (Gigabit) Ethernet + 1999: 802.11b (wireless Ethernet) standardized + 2001: 10 Gbps được giới thiệu + 2005: 100 Gbps ( đối với cáp quang) + 1980 : Ethernet được giới thiệu như một mô hình chuẩn (DEC, Intel, Xerox) và sau đó là thập kỹ của máy tính cá nhân ra đời. Kết nối mạng • Sau năm 1980 : chỉ một vài công ty lớn hoặc trường đại học được kết nối Internet. + Sử dụng gateways giao tiếp giữa các mạng khác nhau + Hình thức kết nối là dial – up + 1985: 1,961 hosts trên Internet •Hiện nay + hầu hết các hoạt động của con người được diễn ra trên Internet + 2006: 439,286,364 hosts trên Internet + Kết nối với băng thông lớn (High-speed WAN connectivity: 1– >50 Mbps) + Nhiều kiến trúc mạng ra đời (Switched LANs,wireless v.v…) Năng lực tính toán • Máy tình ngày càng trở nên + Nhỏ hơn + Rẻ hơn + Hiệu quả hơn + Nhanh hơn  Microprocessors became technology leaders Bộ nhớ Thiết bị lưu trữ • Tăng hơn 60.000.000 lần trong hơn 50 năm qua, cụ thể : + 1977 : 310KB đĩa mềm – $1480 + 1987 : 40 MB đĩa cứng – $679 + 2008 : 750 GB đĩa cứng – $99, trung bình $0.13 / GB DUYTAN UNIVERSITY Thiết bị lưu trữ • Ví dụ : Năm 1987, Website nổi tiếng về giới thiệu âm nhạc của Billboard + 4,207 bài nhạc + 18 GB + Kích thước mỗi bài : 4.4 MB + download một bài hát với modem V90 @ 44Kbps mất 15 phút, tốn 76,560 đôla để download toàn bộ bộ sư tập đó. • Ngày nay : + Để download 1 bài hát với kích thước 12,9 Mbps mất không quá 3,5 giây + Tốn khoảng: $5.00 Giao thức • Tốc độ nhanh hơn của CPU  Xử lý nhiều giao thức trong một thời gian +ECC (Error-correcting code memory), checksums, parsing (Ví dụ giao thức XML) + Nén ảnh, âm thanh trở nên khả thi • Mạng nhanh hơn  Các giao thức có kích thước lớn hơn + SOAP/XML, H.323 v.v... Tại sao chúng ta cần đến mạng? • Tăng hiệu suất đường truyền Với sự thực hiện multiprocessors làm tăng đáng kể hiệu suất mạng •Thực hiện được các ứng dụng phân tán +Thanh toán tự động(Automated Banking Systems) +Giám sát giao thông (Air-Traffic Control Systems) +Bán lẻ (Retail Point-of-Sale Terminals) +Định vị toàn cầu (Global Positioning Systems) +Tìm kiếm (Search Engine) +Giám sát từ xa (Remote Monitor System) v.v... •Có khả năng giao tiếp tương tác và giải trí + Vừa làm vệc và tiêu khiển đồng thời: email,chơi game, điện thoại, nhắn tin v.v… Tại sao chúng ta cần đến mạng? • Chuyển tải nội dung từ xa (Remote content) + Trình duyệt Web, download nhạc và video, IPTV, file servers v.v... • Triển khai các ứng dụng di động • Làm tăng sự tin cậy của hệ thống • Thích ứng đối với các hệ thống đòi hỏi phát triển nhanh Các thách thức • Khi xây dựng các phần mềm phân tán, các khó khăn gặp phải : + Sử dụng hệ điều hành để xử lý phân tán? + Lựa chọn ngôn ngữ lập trình? ( khả năng song song, chịu lỗi ) + Tính hiệu quả? + Tính tin cậy? + Quản trị hệ thống đối với các ứng dụng phân tán ra sao? • Đối với ứng dụng trên mạng thì + dễ bị ngắt kết nối, thất thoát dữ liệu, độ trễ lớn • Bảo mật + Có thể bị tấn công hoặc truy cập bất hợp pháp Các tổ chức cơ bản của máy tính Mô hình Von Neumann • Theo Von Neumann thì : “Tất cả các máy tính đều có chung một cơ sở kiến trúc giống nhau bất kể nó là một máy tính mainframe hàng triệu đô la hay là một máy tính bỏ túi Palm Pilot. Chúng đều có bộ nhớ, hệ thống vào/ra, đơn vị tính toán/logic, và đơn vị (Neumann János 1903 –1957) điều khiển”. Mô hình Von Neumann Mô hình Von Neumann Mô hình Von Neumann • Bộ nhớ + Hệ thống con dùng lưu trữ tạm thời các chỉ thị của chương trình và dữ liệu sẽ được thực hiện bởi máy tính. • Hệ thống vào/ra (I/O) + Hệ thống con cho phép máy tính tương tác với các thiết bị Đơn vị tính toán/logic (ALU) + Hệ thống con thực hiện tất cả các phép toán số và phép so sánh. + Trong thiết kế Von Neumann, đơn vị này và đơn vị điều khiển là 2 thành phần khác nhau, tuy nhiên trong các hệ máy tính hiện đại ngày nay chúng được tích hợp Mô hình Von Neumann • Đơn vị tính toán/logic (ALU) + ALU có 3 phần bao gồm : thanh ghi, mạch ALU, và kết nối giữa chúng. • Đơn vị điều khiển Đơn vị điều khiển chịu trách nhiệm: + Tìm trong bộ nhớ chỉ thị chương trình kế tiếp sẽ chạy + Giải mã chỉ thị đó thành cái máy tính có thể hiểu + Đưa mệnh lệnh thích hợp tới ALU, bộ nhớ, và hệ thống vào/ra Cấu trúc bộ nhớ chia sẻ vật lý • Đặc điểm + Có một bộ nhớ chia sẻ không gian địa chỉ của ...