سیستم های توزیع شده

سیستم های توزیع شده

اسلاید 1: سیستم های توزیع شدهتعریفمجموعه ای از کامپیوترهای مستقل که برای کاربران آن به صورت یک سیستم تکی یکپارچه ظاهر می شود.ایجاد همزمان دو ویژگی کامپیوترهای مستقل و سیستم یکپارچه وظیفه لایه میان افزار (Middleware) است. 1

اسلاید 2: سیستم های توزیع شدهیک سیستم توزیع شده با لایه ی میان افزار سازماندهی می گردد. لایه ی میان افزار روی چند ماشین بسط می یابد و برای هر برنامه کاربردی رابط یکسانی ارایه می دهد. 2

اسلاید 3: اهداف سیستم های توزیع شدهدر دسترس بودن منابعشفافیت توزیع شدهOPENNESSمقیاس پذیری 3

اسلاید 4: شفافیت در یک سیستم توزیع شده توضیحشفافیتمخفی سازی نمایش داده و چگونگی دسترسی به منابعدسترسیمخفی سازی محل منبعمحلمخفی سازی انتقال منبع از یک محل به محل دیگرمهاجرتمخفی سازی انتقال منبع در حال استفاده از یک محل به محل دیگرتغییرمحلمخفی سازی تکرا ر یک منبعتکرارمخفی سازی به اشتراک گذاشتن یک منبع برای چند کاربرهم روندیمخفی سازی خطا و بازیابی یک منبعتحمل خطا4

اسلاید 5: مقیاس پذیریاجزاء اندازه مقیاس پذیری: تعداد کاربران و یا پروسس هاجغرافیای مقیاس پذیری: حداکثر فاصله ی بین گره هامقیاس پذیری مدیریت: تعداد حوزه های مدیریت5

اسلاید 6: مثال های از محدودیت های مقیاس پذیریمثالایدهیک سرور برای تمامی کاربرانسرویس های متمرکزدفترچه تلفن برخطداده های متمرکزمسیریابی شبکه بر مبنای حالت سیستمالگوریتم های متمرکز6

اسلاید 7: الگوریتم های توزیع شدهمشخصاتهیچ ماشینی اطلاعات کامل در مورد حالت سیستم نداردتصمیم گیری برمبنای اطلاعات محلی استخرابی یک ماشین باعث خاتمه اجرای الگوریتم نمی شودفرض ضمنی برای ساعت سرتاسری وجود ندارد7

اسلاید 8: تکنیک های مقیاس پذیریمخفی سازی تأخیرات ارتباطاتکاهش انتظار کاربران در پاسخ دهی سیستمتوزیعانتقال محاسبات روی client هاسرویس های غیر متمرکز یا توزیع شده(DNS)سیستم های اطلاعات غیر متمرکز یا توزیع شده(WWW)تکرار یا cachingتکرار فایل سرورها و پایگاه داده هاWeb CachesFile caching8

اسلاید 9: تکنیک های مقیاس پذیریانتقال محاسبات روی client، کاهش انتظار و تکرار9

اسلاید 10: تکنیک های مقیاس پذیریتقسیم بندی فضای نام DNS روی چند ناحیه (سرویس های توزیع شده)10

اسلاید 11: انواع سیستم های توزیع شدهسیستم های توزیع شده محاسباتیمحاسبات خوشه بندی( متقارن، یک گره مدیریت)محاسبات گرید(ناهمگن، پراکنده شده روی چند سازمان، قابل بسط روی یک شبکه گسترده) سیستم های اطلاعات توزیع شدهسیستم های پردازش تراکنشسیستم های فراگیر توزیع شدهسیستم های سلامت الکترونیکشبکه های حس گر11

اسلاید 12: همزمانی ساعتمثال: یک سیستم با دو کامپیوتر موازی داریم، یکی از کامپیوترها کمپایلر اجرا می کند و کامپیوتر دیگر ادیتور، اختلاف ساعت این دو کامپیوتر 2 دقیقه است.12

اسلاید 13: الگوریتم های همزمان سازی ساعت 13

اسلاید 14: الگوریتم کریستین یا پروتکل زمان شبکه 14

اسلاید 15: الگوریتم برکلیTime Daemon با ارسال ساعت خود به تمامی ماشین ها، اختلاف ساعت آنها را در خواست می کند.15

اسلاید 16: الگوریتم برکلیتمامی ماشین ها با ارسال اختلاف ساعت خود، پاسخ می دهند16

اسلاید 17: الگوریتم برکلیTime Daemon به هر ماشین می گوید که چه مقدار به ساعت خود اضافه و کم کند. در نهایت با متوسط گیری تمامی ساعت ها سنکرون می شوند.17

اسلاید 18: سیستم موقیت یابی سرتاسری GPSGPS یک سیستم مبتنی بر ماهواره است که در سال 1978 ماهواره های آن پرتاب شده اند.GPS شامل 29 ماهواره است که در مدار زمین به ارتفاع 20000 کیلومتر می چرخند.هر ماهواره شامل چهار ساعت اتمیک است که به طور مرتب از طریق زمین تنظیم می شوند.هر ماهواره به طور مرتب موقعیت و زمان خود را در قالب پیام به زمین منتشر می کند.هر شخص یا سیستم با دریافت حداقل چهار پیام از ماهواره های مختلف می تواند، موقعیت خود را پیدا نموده و ساعت خود را تنظیم کند.18

اسلاید 19: 6.19Figure 6.49: Orbits for global positioning system (GPS) satellites

اسلاید 20: سیستم موقیت یابی سرتاسری GPSبرای موقیت یابی در فضای دوبعدی می توان از پیام های دو ماهواره به صورت شکل زیر استفاده نمود. محل تقاطع دو دایره، موقعیت یافته شده را نشان می دهد.20

اسلاید 21: سیستم موقیت یابی سرتاسری GPS 21

اسلاید 22: ساعت های منطقی لمپورتهر سیستم i در شبکه دارای یک شمارنده Ci است که به صورت ساعت منطقی عمل می کند.مقدار اولیه ساعت منطقی صفر است و با ارسال و دریافت پیام در هر سیستم تغییر می کنند.هر سیستم در سیستم توزیع شده دارای یک شماره انحصاری می باشد.پیام ها در هر سیستم به شکل (m,Ti,i) ارسال می شوند، که m محتوای پیام، Ti مهر زمان و i شماره انحصاری سیستم ارسال کننده پیام است.سیستم i ام جهت ارسال پیام m عملیات زیر را انجام می دهد:Ci = Ci+1Ti = Ciارسال پیام با مهر زمان به شکل (m,Ti,i)22

اسلاید 23: ساعت های منطقی لمپورتموقعی که پیام (m, Ti , i) توسط سیستم j ام دریافت شد، سیستم گیرنده j ام کلاک منطقی خود را با رابطه ی زیر تغییر می دهد.Cj = 1 + max( Cj , Ti )23

اسلاید 24: مرتب سازی زمانی رخداد پیام هابرای مقایسه زمان رخداد یک مجموعه پیام باید در ابتدا قانون مقایسه زمانی دو پیام را تعریف کنیمقانون مقایسه : پیام [X,Ti,i] قبل از پیام [Y, Tj, j] رخ داده اگر یکی از دو شرط زیر برقرار باشد:Ti < Tj یاTi = Tj و i < jبه کمک شرط(2) زمان رخداد یکسان برای پیام ها نخواهیم داشت. مرتب سازی به کمک قانون تعریف شده و الگوریتم های مرتب سازی استاندارد انجام می گیرد.24

اسلاید 25: الگوریتم لمپورت و مرتب سازی پیام هامثال :25

اسلاید 26: الگوریتم لمپورت و مرتب سازی پیام هامثال :26

اسلاید 27: الگوریتم لمپورت و مرتب سازی پیام هامثال :فرض کنید شخص 1 و 2 همزمان می خواهند یک حساب بانکی تکرار شده در دو سیستم 1 و 2 با موجودی 1000 دلار را تغییر دهند. شخص 1 می خواهد 100 دلار به موجودی حساب اضافه کند و شخص 2 می خواهد 1 درصد سود به موجودی حساب اضافه نماید. عملیات شخص 1 در سیستم 1 زودتر از شخص 2 انجام می گیرد و عملیات شخص 2 در سیستم 2 زودتر از شخص 1 انجام می گیرد.27

اسلاید 28: الگوریتم لمپورت و مرتب سازی پیام هاموجودی حساب بانکی در سیستم 1و 2 بترتیب معادل با 1111 و 1110 خواهد شد.راه حل: استفاده از الگوریتم لمپورت در مرتب سازی پیام ها 28

اسلاید 29: کلاک های برداریکلاک منطقی لمپورت تمامی پیشامد ها (پیام های ارسالی و دریافتی) توزیع شده در یک سیستم را می تواند مرتب کند.مثال:  سه پروسس شکل زیررا در نظر بگیرید.29

اسلاید 30: کلاک های برداری 30

اسلاید 31: کلاک های برداریهر پروسس Pi دارای یک کلاک برداری Vci است که دارای دو ویژگی زیر می باشد:VCi[i] تعداد پیشامدهای است که در Pi رخ داده است. به عبارتی VCi[i] کلاک منطقی محلی برای پروسس Pi می باشد.VCi[j]=k بدین مفهوم است که Pi می داند k پیشامد در Pj رخ داده است. بنابراین k مقدار دانش Pi در مورد Pj است.31

اسلاید 32: الگوریتم کلاک های برداریارسال پیام توسط PiVCi[i]= VCi[i]+1Ti=VCi[m, Ti, i]دریافت پیام [m, Ti, i] توسط PjVCj[k]=max(VCj[k],Ti[k]) for all k#jVCj[j]=VCj[j]+132

اسلاید 33: الگوریتم کلاک های برداریPj تحویل پیام دریافتی [m,Ti,i] را به لایه بالاتر به تأخیر می اندازد تا زمانی که دو شرط زیر همزمان برقرار گردد:Ti[i]=VCj[i]+1Ti[k]<=VCj[k] for all k#j33

اسلاید 34: الگوریتم کلاک های برداریمثال: ارسال پیام m توسط P0 و m* توسط P1 به P2. 34