CH!" NG 1: T# NG QUAN V$ H% PHÂN TÁN TS. Tr &n H'i Anh Bài gi!ng có tham kh !o bài gi!ng c"a PGS. TS. Hà Qu ! c Trung
N(i dung 2
1. 2. 3. 4. 5.
)*nh ngh + a ),c -i.m c/a h0 phân tán Thành ph&n c/a h0 phân tán Các lo1i h0 phân tán Các v2n -3 c&n nghiên c4u trong h0 phân tán
3
1. )*nh ngh + a 1.1. L*ch s5 phát tri.n 1.2. Các -*nh ngh + a 1.3. Ví d6
4
1.1. L*ch s5 phát tri.n c/a các h0 th7ng máy tính !
L*ch s5 phát tri.n các h0 th7ng máy tính !
Th8 h0 máy tính th4 nh2t (1945 – 1956) "
Bóng -èn chân không
ENIAC (Electronic Numerical Integrator And And Computer) ! Th8 h0 th4 hai (1958-1964) " Transistor ! Th8 h0 th4 ba (1965-1971) " IC: Integrated Circuit ! Th8 h0 th4 t9 (1972-ngày nay) " VLSI: Very Large Scale Integration "
! !
L*ch s5 phát tri.n M1ng máy tính Thay -:i v3 cách th4c s5 d6ng máy tính @ Tr#n H!i Anh 2014
9/1/16
Các h0 th7ng phân tán 5
@ Tr#n H!i Anh 2014
9/1/16
1.2. )*nh ngh + a 6 !
!
! !
! !
Các máy tính -(c l; p ! Không ph6 thu(c lng ph7i h? p. Chia s@ tài nguyên. ThAc hi0n m(t nhi0m v6 chung Cung c2 p d*ch v6 m(t cách th7ng nh2t ! Th7ng nh2t v3 giao di0n, cách th4c truy c; p d*ch v6 # m4c -( th7ng nh2t NSD không c&n ph'i quan tâm tB i các chi ti8t c/a h0 th7ng A collection of independent independent connected computers computers that provides services to its users as a single single coherent system. [Tanenbaum [T anenbaum 2006] 2006]
Distributed vs. Ubiquitous Systems 7
!
!
!
Networked computer system: appears as many machines Distributed computer system: appears as single system Ubiquitous system: appears as no computer system
1.3. Ví d6 v3 h0 phân tán 8
H0 th7ng WWW H0 th7ng Email V.v…
! ! !
56789 :; 2<&6
*!"+
56789 :; 2<&6
+D+E%!#+F(0 !39H
@> ABC '47 6;9 A9
=>? '47 5*$
*!"+
@> ABC '47 6;9 A9
F(0 *()G()
,-. 01 23&4
=>? '47 5*$
F(0 *()G()
,-. 01 23&4 *!"+
!"# !$#
+D+E%!#+F(0 !39H
%&'()&('
,-. 0I& 649 !J
,-. 0I& 649 !J
$5*
!"# !$#
@ Tr#n H!i Anh 2014
9/1/16
9
2. ),c -i.m c/a h0 phân tán 2.1. Chia s@ tài nguyên 2.2. Tính trong su7t 2.3. Tính mC 2.4. Tính co giãn (scallability)
10
Các -,c tr 9ng c/a m(t h0 th7ng phân tán ! ! ! !
Chia s@ tài nguyên Tính mC Tính trong su7t Tính co giãn
2.1. Chia s@ tài nguyên 11
! ! ! ! !
K 8t n7i tài nguyên Gi'm chi phí T>ng tính sDn sàng ? làm HE tr ? làm vi0c nhóm T>ng r /i ro v3 an toàn thông tin
2.3. Tính trong su7t (transparency) 12
!
H0 th7ng là duy nh2t vB i NSD Giao di0n gi7ng nhau ! Cách th4c truy c; p gi7ng nhau !
! ! ! !
Trong su7t v3 qui mô và v* trí Che gi2u tính phân tán c /a h0 phân tán Các lo1i trong su7t (slide sau) M4c -( trong su7t: !
Cân b=ng giFa hi0u n>ng và -( trong su7t H$ phân tán @ Tr Tr#n H!i Anh 2014
Các lo1i trong su7t 13
Lo"i trong su! t
Mô t#
Truy c%p
Che gi& u s' khác nhau trong bi (u di)n d* li$u và cách th+c truy c%p tài nguyên.
,-a đi(m
Che gi& u v- trí c"a tài nguyên
Di trú
Che gi& u vi$c tài nguyên chuy (n ./ n .-a đi(m khác
Chuy(n .-a đi(m
Che gi& u vi$c tài nguyên chuy (n ./ n .-a đi(m khác trong khi đang .01c s2 d3ng
Sao l0u
Che gi& u vi$c d* li$u .01c cung c& p t4 nhi5u b!n sao khác nhau
T06ng tranh
Che gi& u vi$c tài nguyên .01c truy c%p .7ng th8i b9i nhi5u NSD
Th+ l:i
Che gi& u l:i và quá trình ph3c h7i c"a tài nguyên
B5n v*ng
Che gi& u vi$c tài nguyên/d* li$u .01c l0u tr* b5n v*ng (disk) ho;c không (RAM) H$ phân tán @ Tr Tr#n H!i Anh 2014
2.4. Tính mC 14
!
!
! !
Cho phép các thành ph &n có th. -9? c s'n xu2t bC i các NSX khác nhau. H0 phân tán mC cung cung c2 p các d*ch v6 theo các -,c t' v3 cú pháp và ngF ngh + a c/a các d*ch v6, gGi là giao di!n Th9H ng ng -9? c mô t' b=ng IDL Tính -&y -/ c/a -,c t' Quá chi ti8t: ph6 thu(c vào cài -,t c6 th. c/a d*ch v6 ! Không -/ chi ti8t: Khi cài -,t ph'i b: sung thêm: ph 6 thu(c vào cài -,t c6 th. c/a d*ch v6 !
H$ phân tán @ Tr Tr#n H!i Anh 2014
Tính mC (2) (2) 15
! ! !
!
Kh' n>ng ph7i h? p (interoperability) Tính kh' chuy.n (portability) Tính m3m d@o + mC r r (ng -9? c (flexibility, extensibility) ThAc hi0n: tách bi0t chính sách và c I ch ch8
H$ phân tán @ Tr Tr#n H!i Anh 2014
2.5. Tính co giãn 16
!
Qui mô: !
!
Không gian -*a lJ !
!
s7 l9? ng ng NSD và tài nguyên thay -:i Qui mô vùng -*a lJ có tài nguyên và NSD thay -:i
T: ch4c !
Qui mô t: ch4c thay -:i # t: ch4c h0 th7ng thành các domain.
H$ phân tán @ Tr Tr#n H!i Anh 2014
Co giãn theo s7 l9? ng ng 17
!
Mô hình t; p trung D*ch v6: c: chai ! DF li0u: l9u tr F, x5 lJ ! Gi'i thu;t: thông tin vào ra, x 5 lJ !
!
Mô hình không t; p trung Ph4c t1 p, v- v3 b'o m;t và riêng t9 ! Quy8t -*nh c6c b( ! Không có thông tin chung ! Không phát hi0n -9? c lEi !
H$ phân tán @ Tr Tr#n H!i Anh 2014
Co giãn theo không gian -*a lJ 18
!
G&n: m1ng c6c b( !
!
Xa: m1ng di0n r (ng !
!
qu'ng bá, t7c -( cao, tin c;y, -( tr K c7 -*nh)
)i.m -i.m, t7c -( th2 p, không tin c;y, -( tr K thay -:i
Khác nhau T7c -( truy3n tin, -( tr K, …. ! )Lng b(/không -Lng b( ! Các thao tác qu'ng bá !
!
Ch/ y8u -'m b'o trao -:i thông tin trên m1ng di0n r (ng nh9 vB i m1ng c6c b( H$ phân tán @ Tr Tr#n H!i Anh 2014
19
3. Các thành ph&n h0 phân tán 3.1. Ph&n c4ng h0 phân tán 3.2. Ph&n m3m h0 phân tán 3.3. Ph&n m3m trung gian
H$ phân tán @ Tr Tr#n H!i Anh 2014
3.1. Ph&n c4ng H0 Phân Tán 20
(c)
(a)
(b)
H0 -a vi x5 lJ 21
H$ phân tán @ Tr Tr#n H!i Anh 2014
H0 -a vi x5 lJ(2) 22
H$ phân tán @ Tr Tr#n H!i Anh 2014
H0 -a vi x5 lJ (3) 23
H$ phân tán @ Tr Tr#n H!i Anh 2014
H0 th7ng các máy tính -Lng nh2t 24
1-9
a) b)
L9B i H$Siêu phân tánl9B @ Tr Tri#n H!i Anh 2014
H0 máy tính không -Lng nh2t 25
H$ phân tán @ Tr Tr#n H!i Anh 2014
3.2. Ph&n m3m h0 phân tán 26
System
Trong su? t
NOS
NOS trên các máy tính c 3c b@
Cung c& p d-ch v3 c3c b@ cho các máy tính khác
Middleware
Cài .;t các d-ch v3 c6 b!n .( th'c hi$n, phát tri(n các +ng d3ng
Tính trong su? t phân tán
H0 Phân Tán gi7ng H)H • •
•
Main Goal
OS gi h$ th? ng ng ph#n c+ng (máy l! ho;c máy tính .7ng b@) đa vi x 2 l! multicomputers
DOS
•
Description
Qu'n lJ tài nguyên Che gi2u tính ph4c t1 p và tính không -Lng nh2t
Có 2 lo1i: • •
tightly-coupled systems (DOS) loosely-coupled systems (NOS)
27
3.2.1. Distributed Operating Systems (DOS) ! !
!
Multiprocessor OS: qu'n lJ tài nguyên cho -a vxl Multicomputer OS: H)H dành cho h0 th7ng máy tính -Lng nh2t. Gi7ng vB i H)H -I n vxl, tr M vi0c x5 lJ nhi3u CPUs
@ Tr#n H!i Anh 2014
9/1/16
Uniprocessor OS 28
!
!
!
M6c -ích chính: chia s@ tài nguyên Qui -*nh quy3n truy c; p c6 th. cho mEi 4ng d6ng/ti8n trình 2 ch8 -( ho1t -(ng: kernel mode & user mode @ Tr#n H!i Anh 2014
9/1/16
User mode & Kernel mode 29
!
VXL có 2 ch8 -( khác nhau: user mode và kernel mode
!
User mode:
Không gian nhB ' B 'o riêng ! GiB i h1n truy c; p !
!
Kernel mode: Không gian nhB ' B 'o -I n ! Không giB i h1n truy c; p !
@ Tr#n H!i Anh 2014
9/1/16
Monolithic kernel vs Microkernels 30
Monolithic kernel !
!
!
!
M(t ti8n trình -I n ch1y B -I n. trên không gian nhB -I n. T2t c' các d*ch v6 ch1y trên m(t không gian -*a chN kernel. Kernel sO gGi tr Ac ti8 p các hàm. VD: MS-DOS, UNIX, Linux.
Microkernels Microker nels !
!
!
!
!
Kernel -9? c chia thành các ti 8n trình tách bi0t, gGi là các server. Các server ch 1y ho,c C user userspace, ho,c C kernel-space. kernel-space. Các server ch 1y tách bi0t C các các không gian -*a chN tách bi0t Các server gGi d*ch v6 c/a nhau thông qua các IPC VD: QNX, L4, HURD, MINIX
@ Tr#n H!i Anh 2014
9/1/16
Microkernel 31
Tách bi!t " ng ng d#ng ra kh$i mã c%a H&H b'ng cách s( d d#ng microkernel H$ phân tán @ Tr Tr#n H!i Anh 2014
Multiprocessor OS 32
! ! !
S5 d6ng b( nhB chia chia s@ dùng chung ? -a vxl, trong su7t vB i 4ng d6ng. H)H hE tr ? Ng>n ch,n truy c; p c1nh tranh: Semaphore ! Monitor !
@ Tr#n H!i Anh 2014
9/1/16
Multicomputer OS 33
@ Tr#n H!i Anh 2014
9/1/16
3.2.2. H0 -i3u hành m1ng (NOS) 34
!
H0 phân tán vB i h0 -i3u hành m1ng 1-19
H0 -i3u hành m1ng 35
1-20
H$ phân tán @ Tr Tr#n H!i Anh 2014
3.3. Middleware 36
!
! !
K 8t h? p 9u -i.m c/a DOS và NOS Middleware Các mô hình Middleware: !
! !
Mô hình qu'n lJ file trong UNIX RPC
D*ch v6 c/a Middleware: truy c; p trong su7t, các ph9I ng ng ti0n trao -:i thông tin b;c cao, dvu -*nh danh, dvu l9u tr F b3n vFng, v.v…
37
3.4. So sánh các ph&n m3m c/a h0 phân tán Distributed OS Item
Network OS
Middlewarebased OS
Multiproc.
Multicomp.
&t cao R &
Cao
Th& p
Cao
Yes
Yes
No
No
S? l l01ng b!n HĐH
1
N
N
N
Trao .Ai thông tin
B@ nh> chia sB
Chuy(n thông báo
T$p
Tùy thu@c
Qu!n l! l! tài nguyên
Toàn c3c t%p trung
Toàn c3c phân tán
Theo nút
Theo nút
Không
Có th(
Có
Tùy thu@c
Đóng
Đóng
M9
M9
M+c .@ trong su? t M@t HĐH trên các nút
Co giãn M9
H$ phân tán @ Tr Tr#n H!i Anh 2014
38
4. Internet of Things
@ Tr#n H!i Anh 2014
9/1/16
Internet of things 39
The term Internet of Things generally refers to scenarios where network connectivity and computing capability extends to objects, sensors and everyday items not normally considered computers, allowing these devices to generate, exchange and consume data with minimal human intervention.
IoT applications 40
@ Tr#n H!i Anh 2014
9/1/16
Improving the human condition
A System of Systems
Technical Challenges 43
" Support
of more than one communication type
From Second Scale to day/hour scale $ Of different applications: Healthcare and SmartGrid $
Technical Challenges 44
Response onse " Resp
time/jitter varies from ms to s
Technical Challenges 45
" Mesh
Networks are not available
Characteristics of Access Technologies 46
4 layers architecture 47
@ Tr#n H!i Anh 2014
9/1/16
Addressability – IPv4 vs IPv6
Object Addressing Addressing Model 49
@ Tr#n H!i Anh 2014
9/1/16
Why 802.15.4 ? ! ! !
Thousands of sensors in a small space #Wireless But wireless implies Low power Low power implies Limited Range
Standard technology map
802.15.4 main characteristics ! ! ! ! !
Data rates of 250 kb/s, 40 kb/s, 20 kb/s Star of P2P operation Support for low latency CSMA-CA channel access Dynamic device addressing
53
IPv6 over Low-power Wireless Wireless Personal Area Networks (MTU) must be at least 1280 byte packets (per RFC 2460)
Since the IEEE 802.15.4 standard packet size is 127 octets @ Tr#n H!i Anh 2014
6LoWPAN 6LoWP AN protocol protocol stack 54
@ Tr#n H!i Anh 2014
9/1/16
OM2M platform
Source: http://www.eclipse.org/om2m/
OM2M building blocks
BK-IoT System Server
Internet
Gateway
Smartphone
Wireless sensor network
Applications for Android smarphone
Spirometer
Fall detection
Number Identification Identification of License Plate
