Bài giảng Hệ điều hành: Chương 8 (phần 1) - Đặng Minh Quân

Chia sẻ: Dien_vi02 Dien_vi02 | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:33

Thêm vào BST

Báo xấu

39
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương này trình bày một số nội dung cơ bản sau: Basic concept, I/O model, I/O-System implementation, access I/O-System, hệ điều hành hướng mạng, hệ điều hành phân tán, các dịch vụ từ xa, hệ thống file phân tán, khôi phục từ lỗi,... Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hệ điều hành: Chương 8 (phần 1) - Đặng Minh Quân

Operating System Chapter 8: Hệ thống phân tán Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 1
Overview • Basic concept • I/O model • I/OSystem implementation • Access I/OSystem Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 2
A Distributed System Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 3
Tại sao cần hệ thống phân tán • Chia sẻ tài nguyên – Chia sẻ và in các file từ xa – Xử lý thông tin trên các cơ sở dữ liệu phân tán – Sử dụng các thiết bị đặc biệt từ xa • Tăng tốc độ tính toán – chia sẻ tải • Tăng độ tin cậy – phát hiện và hồi phục các vùng bị lỗi, chuyển chức năng sang vùng khác, tích hợp lại vùng đã bị lỗi • Thông tin liên lạc – truyền thông điệp Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 4
Hệ điều hành hướng mạng • Người dùng biết về sự hiện diện của rất nhiều các máy tính khác nhau. Truy cập tới tài nguyên của các máy tính được thực hiện bằng cách: – Đăng nhập từ xa vào máy phù hợp. – Chuyển dữ liệu từ các máy ở xa về máy địa phương thông qua các giao thức như FTP, HTTP. Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 5
Hệ điều hành phân tán • Người dùng không cần biết về sự hiện diện của các máy tính khác. Truy cập tới tài nguyên ở xa cũng tương tự như truy cập tới tài nguyên địa phương. • Di cư dữ liệu – chuyển dữ liệu bằng cách chuyển toàn bộ hay một phần của file cần thiết cho tác vụ tức thời. • Di cư tính toán – chuyển việc tính toán, chứ không phải là dữ liệu, dọc ngang hệ thống. Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 6
Hệ điều hành phân tán • Di cư tiến trình – chạy toàn bộ tiến trình hay một phần của nó tại các địa điểm khác nhau. – Cân bằng tải – phân tán các tiến trình trên toàn hệ thống để cân bằng tải. – Tăng tốc độ tính toán – các tiến trình con có thể được chạy đồng thời tại các địa điểm khác nhau. – Yêu cầu đặc biệt về phần cứng – chạy tiến trình có thể yêu cầu một bô VXL dặc biệt. – Yêu cầu đặc biệt về phần mềm – phần mềm cần thiết chỉ có ở một địa điểm nhất định. – Truy cập dữ liệu – chay các tiến trình từ xa thay vì truyền dữ liệu từ xa về. Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 7
Các dịch vụ từ xa • Các yêu cầu truy cập file từ xa được chuyển đến server. Các yêu cầu truy cập được phiên dịch thành các thông điệp cho server và phản hồi từ server cũng được đóng gói thành các thông điệp và chuyển về cho người dùng. • Cách phổ biến để thực hiện như trên là dùng Remote Procedure Call (RPC). • Các thông điệp được gửi tới một tiến trình RPC đang nghe ở một cổng trên máy ở xa có chứa tên tiến trình cần chạy và các tham số. Tiến trình được chạy theo yêu cầu và kết quả được gửi lại cho người yêu cầu trong một thông điệp riêng biệt. • Một cổng là một số được thêm vào ở phần đầu của goi thông điệp. Một hệ thống có thể có nhiều cổng với cùng một địa chỉ mạng để phân biệt các dịch vụ mạng khác nhau. Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 8
Hệ thống file phân tán • Một hệ thống file phân tán (DFS) có thể được xây dựng như là một tập các tiến trình RPC server và clients. – Thông điệp có địa chỉ tới cổng DFS trên một máy chủ mà tác vụ về file sẽ được thực hiện. – Thông điệp chứa các tác vụ đĩa cần được thực hiện (i.e., read, write, rename, delete or status). – Thông điệp trả lại sẽ chứa các dữ liệu kết quả của lời gọi đó. Tiến trình DFS thực hiện lời gọi thay mặt cho client. Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 9
Các luồng • Các luồng có thể gửi và nhận thông điệp trong khi các tác vụ khác có thể được thực hiện một cách không đồng bộ. • Luồng Popup – được tạo ra khi có RPC mới. – Tạo mới thuận tiện hơn là khôi phục cái sẵn có. – Không cần phải khóa luồng để đợi công việc mới; không cần ghi lại hay khôi phục hoàn cảnh. – Incoming RPCs do not have to copied to a buffer within a server thread. • RPCs tới các tiến trình trên cùng một máy có thể được làm hiệu quả hơn nữa thông qua liên lạc giữa các luồng bằng chia sẻ bộ nhớ. Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 10
Sự khỏe mạnh của hệ thống Để đảm bảo hệ thống là khỏe mạnh, chúng ta phải: • Phát hiện lỗi. – Đường truyền – Vị trí • Thiết đặt lại hệ thống để việc tính toán có thể tiếp tục. • Khôi phục khi một vị trí hay một đường truyền đã được sửa chữa. Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 11
Phát hiện lỗi Thủ tục bắt tay • Trong khoảng thời gian cố định, các vị trí A và B gửi cho nhau một thông báo Iamup. Nếu vị trí A không nhận được thông báo này trong một khoảng thời gian định trước, nó có thể giả định rằng vị trí B đã bị lỗi, rằng sự liên kết giữa A và B đã bị lỗi hoặc các tin nhắn từ B đã bị mất. • Tại thời điểm vị trí A gửi thông điệp Areyouup?, nó xác định một khoảng thời gian mà nó sẵn sàng chờ đợi câu trả lời từ B. Nếu A không nhận được tin nhắn trả lời từ B trong khoảng thời gian, A có thể kết luận rằng một hoặc nhiều tình huống sau đã xảy ra: Vị trí B bị lỗi Liên kết trực tiếp (nếu có) từ A đến B bị lỗi Các con đường thay thế từ A đến B bị lỗi. Thông điệp này đã bị mất. Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 12
Thiết đặt lại • Thủ tục cho phép hệ thống cấu hình lại và tiếp tục chế độ hoạt động bình thường của nó. • Nếu một liên kết trực tiếp từ A đến B đã bị lỗi, thông tin này phải được báo cho mọi vị trí trong hệ thống, do đó, các bảng định tuyến khác nhau có thể được cập nhật cho phù hợp. • Nếu ta tin rằng một vị trí đã bị lỗi, tất cả các vị trí trong hệ thống phải được thông báo, do đó chúng sẽ không còn cố gắng sử dụng các dịch vụ của các vị trí bị lỗi. Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 13
Khôi phục từ lỗi • Khi một liên kết hoặc một vị trí đã được sửa chữa, nó phải được tích hợp vào hệ thống một cách thuận lợi. • Giả sử rằng một liên kết giữa A và B đã bị lỗi. Khi nó được sửa chữa, cả A và B phải được thông báo. Chúng ta có thể thực hiện thông báo này bằng cách liên tục lặp đi lặp lại các thủ tục bắt tay. • Giả sử vị trí B đã bị lỗi. Khi nó phục hồi, nó phải thông báo cho tất cả các vị trí khác là nó hoạt động trở lại. Vị trí B sau đó có thể phải nhận từ các vị trí khác các thông tin khác nhau để cập nhật bảng địa phương. Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 14
Các vấn đề về thiết kế • Tính trong suốt và địa phương hệ thống phân tán phải trông giống như hệ thống tập trung thông thường và không phân biệt giữa các tài nguyên địa phương và từ xa. • Người sử dụng di động mang lại môi trường của người sử dụng (ví dụ, thư mục) ở bất cứ nơi nào • Khả năng chịu lỗi hệ thống cần phải tiếp tục hoạt động khi phải đối mặt với nhiều loại hình lỗi. • Khả năng mở rộng hệ thống nên thích ứng với tăng tải dịch vụ. • Cấu trúc tiến trình máy chủ máy chủ nên hoạt động hiệu quả trong thời gian cao điểm, sử dụng các tiến trình nhẹ hoặc luồng. Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 15
Xử lý tắc nghẽn trong hệ thống phân tán • Giới thiệu về tắc nghẽn • Phát hiện tắc nghẽn • Ngăn chặn tắc nghẽn Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 16
Giới thiệu về tắc nghẽn Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 17
Giới thiệu về tắc nghẽn H3 X4 X3 H4 H2 X1 X2 H1 Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 18
Giới thiệu về tắc nghẽn H3 H2 X1 X1 muốn đi hướng H2 X4 H1 X1 X1 sở hữu hướng H1 X3 H4 H2 X1 X2 X2 H2 X1 H1 H3 H1 X3 H4 X4 Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 19
Giới thiệu về tắc nghẽn H3 • Điều kiện để xảy ra tắc nghẽn: X4 X3 – Một tài nguyên chỉ có thể bị nắm H4 H2 giữ bởi một đối tượng X1 X2 – Đối tượng đang giữ tài nguyên có thể đợi để có một tài nguyên H1 khác X2 H2 X1 – Một tài nguyên khi đã bị nắm giữ thì không thể lấy ra khỏi đối tượng nắm giữ H3 H1 – Tài nguyên được chờ đợi theo chu trình X3 H4 X4 Dang Minh Quan: Institute of IT for Economics-NEU, 2011 20