Bài giảng Hệ điều hành mạng nâng cao: Chương V - TS. Hoàng Xuân Dậu

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:23

Thêm vào BST

Báo xấu

91
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Hệ điều hành mạng nâng cao: Chương V - Thời gian và đồng bộ hóa thời gian có nội dung trình bày dịch vụ thời gian (yêu cầu và các vấn đề cần giải quyết, các nguồn cung cấp thời gian chính xác), các giải thuật đồng bộ hóa thời gian, thời gian và đồng hồ logic.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hệ điều hành mạng nâng cao: Chương V - TS. Hoàng Xuân Dậu

Hệ điều hành mạng nâng cao Giảng viên: Ho àng Xuân D ậu Email: dauhoang@vnn.vn Khoa Công ngh ệ thông tin 1 Học viện Công ngh ệ BC-VT
V. Thời gian v à đồng bộ hoá thời gian HĐH mạng nâng cao mạ Thời gian & đồng bộ thời gian Thờ đồ bộ thờ 2
Thời gian v à đồng bộ hoá thời gian • Dịch vụ thời gian (Time Service) – Yêu cầu và các vấn đề cần giải quyết – Các nguồn cung cấp thời gian chính xác • Các giải thuật đồng bộ hoá thời gian – Đồng hồ lệch và sai giờ – Giải thuật Cristian – Giải thuật Berkerly – Network Time Protocol - NTP • Thời gian và đồng hồ logic HĐH mạng nâng cao mạ Thời gian & đồng bộ thời gian Thờ đồ bộ thờ 3
Sự cần thiết của dịch vụ thời gian • Đo độ trễ (delays) giữa các thành phần phân tán • Đồng bộ hoá các dòng dữ liệu, như dòng dữ liệu hình ảnh và âm thanh • Thiết lập trật tự của các sự kiện • Cung cấp tem thời gian chính xác cho xác thực các giao dịch, đồng bộ hoá các CSDL phân tán, ... HĐH mạng nâng cao mạ Thời gian & đồng bộ thời gian Thờ đồ bộ thờ 4
Cơ chế đồng hồ phần cứng • Có sẵn trong các thiết bị điện tử • Đếm số dao động xuất hiện trong tinh thể thạch anh tại tần số xác định • Lưu số dao động trong một thanh ghi đếm • Ngắt được tạo ra định kỳ • Chương trình xử lý ngắt đọc thanh ghi đếm, chuyển đổi giá trị đọc được ra đơn vị thời gian (giây, nanô giây) và cập nhật đồng hồ phần mềm. • VD: thời gian tính bằng số giây kể từ 01/01/1970 HĐH mạng nâng cao mạ Thời gian & đồng bộ thời gian Thờ đồ bộ thờ 5
Các vấn đề với đồng hồ phần cứng • Tần số dao động – Thay đổi theo nhiệt độ – Không giống nhau trên các máy khác nhau • Độ chính xác: – Thường sai 1 giây trong 11.6 ng ày. • Dịch vụ thời gian tập trung – Không thích hợp vì độ trễ của các thông điệp là không đồng đều. HĐH mạng nâng cao mạ Thời gian & đồng bộ thời gian Thờ đồ bộ thờ 6
Đồng hồ lệch và sai giờ • Đồng hồ lệch giờ: – Thời gian tại hai đồng hồ trong hệ thống lệch nhau • Đồng hồ sai giờ: – Khoảng lệch thời gian giữa một đồng hồ so với đồng hồ chuẩn. HĐH mạng nâng cao mạ Thời gian & đồng bộ thời gian Thờ đồ bộ thờ 7
Các nguồn cung c ấp thời gian chính xác • Universal Coordinated Time (UTC, from French) – Dựa trên thời gian nguyên tử – Phát quảng bá từng giây thông qua các trạm truyền thanh và vệ tinh • Global Positioning System (GPS) – Phát quảng bá UTC • Các trạm thu UTC và GPS: sử dụng cho các mục đích thương mại và đồng bộ qua đồng hồ cục bộ. HĐH mạng nâng cao mạ Thời gian & đồng bộ thời gian Thờ đồ bộ thờ 8
Đồng bộ đồng hồ • Giả thiết sai số thời gian cho phép là D • Đồng bộ đồng hồ ngoài (external) với nguồn thời gian chuẩn: – Sai số tuyệt đối giữa đồng hồ và nguồn thời gian chuẩn phải nhỏ hơn D tại mọi thời điểm trong chu kỳ đồng bộ hoá; – Độ chính xác phải trong giới hạn D. • Đồng bộ các đồng hồ nội bộ (internal) với nhau: – Sai số tuyệt đối giữa các đồng hồ phải nhỏ hơn D tại mọi thời điểm trong chu kỳ đồng bộ hoá; – Các đồng hồ phải cho giá trị thời gian với sai khác trong giới hạn D. HĐH mạng nâng cao mạ Thời gian & đồng bộ thời gian Thờ đồ bộ thờ 9
Hiệu chỉnh thời gian • Giả thiết 2 đồng hồ lệch nhau với tần suất R mili giây / giây: – Sai khác lớn nhất giữa 2 đồng hồ này là 2R/giây – Vì thế chúng cần được đồng bộ hoá theo chu kỳ D/2R, để đạt được sai số cho phép D. • Hiệu chỉnh đúng đồng hồ: – Đọc giá trị UTC và chỉnh lại đồng hồ phần mềm. HĐH mạng nâng cao mạ Thời gian & đồng bộ thời gian Thờ đồ bộ thờ 10
Các phương ph áp đồng bộ thời gian • Các hệ thống đồng bộ – Đơn giản, thường dựa trên các giới hạn thời gian biết trước. • Các hệ thống không đồng bộ – Mạng Intranet: • Giải thuật Cristian • Giải thuật Berkerly – Mạng Internet: • Network Time Protocol HĐH mạng nâng cao mạ Thời gian & đồng bộ thời gian Thờ đồ bộ thờ 11
Các hệ thống đồng bộ • Đồng bộ hoá nội bộ giữa 2 tiến trình – Biết trước các giới hạn MAX, MIN của độ trễ thông điệp – Độ trễ đồng hồ và tần suất thực thi • Giả thiết tiến trình 1 gửi thông điệp đến tiến trình 2 với thời gian t: – Tiến trình 2 có thể hiệu chỉnh đồng hồ của mình theo thời gian t + (MAX + MIN)/2 – Độ lệch lớn nhất giữa đồng hồ của hai tiến trình là (MAX - MIN)/2 HĐH mạng nâng cao mạ Thời gian & đồng bộ thời gian Thờ đồ bộ thờ 12
Giải thuật Cristian • Ước lượng thời gian truyền thông điệp là p = (T1 - T0 - h)/2 (1/2 của thời gian chu trình request- reply). • Hiệu chỉnh đồng hồ đến UTC + p • Lặp lại chu trình trên và đo khoảng thời gian T 1 - T0. Ghi nhận giá trị T1 - T0 nhỏ nhất là thời điểm cho thời gian chính xác nhất. HĐH mạng nâng cao mạ Thời gian & đồng bộ thời gian Thờ đồ bộ thờ 13
Giải thuật Cristian (ti ếp) • Chỉ đồng bộ hoá được nếu thời gian round-trip là ngắn so với độ chính xác yêu cầu • Chỉ đạt được độ chính xác cao khi thời gian truyền thông điệp nhỏ nhất. • Server có thể là nút yếu nhất trong hệ thống. HĐH mạng nâng cao mạ Thời gian & đồng bộ thời gian Thờ đồ bộ thờ 14
Giải thuật Berkerly Đồng bộ hoá thực hiện tốt trong khoảng 20-25ms cho 15 máy tính, với tần suất lệch là 2 x 10-5 và thời gian max của chu trình thông điệp là 10ms. HĐH mạng nâng cao mạ Thời gian & đồng bộ thời gian Thờ đồ bộ thờ 15
Giải thuật Berkerly • Lựa chọn một điều phối viên master định kỳ thăm các slaves • Master ước lượng thời gian cục bộ tại các slaves dựa trên round-trip • Master tính thời gian trung bình cho tất cả slaves, trừ các giá trị không hợp lệ (sai quá lớn) • Master gửi thông điệp hiệu chỉnh thời gian đến từng slave. HĐH mạng nâng cao mạ Thời gian & đồng bộ thời gian Thờ đồ bộ thờ 16
Giải thuật Berkerly • Độ chính xác: – Phụ thuộc vào thời gian round-trip • Sai số trung bình: – Loại trừ được các ngoại lệ thời gian – Thời gian hiệu chỉnh là trung bình của giá trị thời gian đọc được tại các đồng hồ với độ lệch nằm trong một giới hạn. • Trường hợp master gặp trục trặc: – Bầu chọn ra 1 master mới HĐH mạng nâng cao mạ Thời gian & đồng bộ thời gian Thờ đồ bộ thờ 17
Network Time Protocol • Gồm nhiều máy chủ NTP trên mạng Internet • Primary servers kết nối trực tiếp với thiết bị tiếp nhận thông điệp UTC • Secondary servers đồng bộ hoá thời gian với primary servers • Tertiary servers đồng bộ hoá thời gian với secondary servers,... • Số lượng servers phụ thuộc vào số lượng clients. HĐH mạng nâng cao mạ Thời gian & đồng bộ thời gian Thờ đồ bộ thờ 18
Tổ chức NTP S ervers HĐH mạng nâng cao mạ Thời gian & đồng bộ thời gian Thờ đồ bộ thờ 19
Các chế độ đồng bộ hoá NTP • Multicast – Một hoặc một số servers định kỳ multicast đến các servers khác trên đường truyền LAN tốc độ cao; – Các servers hiệu chỉnh đồng hồ với giả thiết độ trễ thông điệp rất nhỏ. • Chế độ gọi thủ tục (Procedure Call Mode) – Tương tự giải thuật Cristian: client yêu cầu thời gian từ một vài máy chủ – Thường dùng để có độ chính xác cao hơn hoặc nơi không có multicast • Giao thức đối xứng (Symetric Protocol) – Sử dụng bởi các masters trong LAN và các lớp servers gần masters nhất; – Cho độ chính xác cao nhất, dựa trên việc đồng bộ hoá từng cặp. HĐH mạng nâng cao mạ Thời gian & đồng bộ thời gian Thờ đồ bộ thờ 20