Đề cương tín chỉ - các hệ thống phân tán

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN 1

*****

ĐỀ CƯƠNG MÔN HỌC

(Phương pháp đào tạo theo tín chỉ)

CÁC HỆ THỐNG PHÂN TÁN

Mã học phần: INT 1 4 05

(3 tín chỉ)

Biên soạn

HÀ HẢI NAM

Hà Nội - 2012

1

ĐỀ CƯƠNG HỌC PHẦN: CÁC HỆ THỐNG PHÂN TÁN

Khoa: Công nghệ thông tin 1 Bộ môn: Hệ thống thông tin

1. Thông tin về giảng viên

1.1 Giảng viên 1:

Họ và tên: Hà Hải Nam

Chức danh, học hàm, học vị: Tiến sỹ

Địa chỉ liên hệ: Khoa Công nghệ Thông tin 1, Học viện Công nghệ BCVT, 22 Hoàng Quốc Việt, Hà Nội

Điện thoại:09166 34567 , Email:[email protected]

Các hướng nghiên cứu chính: Tối ưu hóa, Trí tuệ nhân tạo, Kiến trúc các hệ thống thông tin cỡ lớn.

1.2 Giảng viên 2:

Họ và tên: Nguyễn Xuân Anh

Chức danh, học hàm, học vị: Thạc sỹ

Địa chỉ liên hệ: Địa chỉ liên hệ: Khoa Công nghệ Thông tin 1, Học viện Công nghệ BCVT, 22 Hoàng Quốc Việt, Hà Nội

Điện thoại: , Email: [email protected]

Các hướng nghiên cứu chính:

2. Thông tin chung về môn học

- Tên môn học: Các hệ thống phân tán

- Tên tiếng Anh: Distributed Systems

- Mã môn học: INT1405

- Số tín chỉ (TC): 3

Môn học: Bắt buộc √ Lựa chọn☐

- Các môn học tiên quyết: INT1309, INT1315, INT1427

- Môn học trước:

- Môn học song hành:

- Các yêu cầu đối với môn học (nếu có):

- Giờ tín chỉ:o Lý thuyết: 36 tiết

o Chữa Bài tập/Thảo luận/Hoạt động nhóm: 8 tiết

o Thí nghiệm, thực hành: tiết

o Tự học (có hướng dẫn): 1 tiết

- Khoa/Bộ môn phụ trách: Khoa Công nghệ thông tin 1

3. Mục tiêu của môn học

- Kiến thức: Nắm vững đặc trưng, thiết kế và kiến trúc các hệ thống phân tán

- Kỹ năng: Lập trình phân tán với các công nghệ Web Services, JMI, CORBA

- Thái độ, chuyên cần:

2

Mục tiêu chi tiết cho từng nội dung của môn học

Nội dung Mục tiêu

Bậc 1 Bậc 2 Bậc 3

Chương 1: Tổng quan về các hệ thống phân tán

Hiểu khái niệm HPT, khái niệm tính trong suốt

Hiểu và cho ví dụ cho tính trong suốt ở các khía cạnh khác nhau

Hiểu các phân loại HPT, các mô hình kiến trúc

Chương 2: Các vấn đề và giải pháp cơ bản trong các hệ phân tán

Hiểu các khái niệm cơ bản: Truyền thông, định danh, đồng bộ, bảo mật, nhân bản và tính nhất quán, tiến trình, khả năng chịu lỗi và phục hồi, giao dịch và điểu khiển tương tranh

Hiểu các vấn đề cần phải giải quyết và giải pháp, thuật toán liên quan đến: Truyền thông, định danh, đồng bộ, bảo mật, nhân bản và tính nhất quán, tiến trình, khả năng chịu lỗi và phục hồi, giao dịch và điểu khiển tương tranh

Áp dụng giải các bài tập liên quan đến đồng hồ vật lý, đồ hồ logic, trạng thái toàn cục, loại trừ tương hỗ và bầu cử

Chương 3: công nghệ và cách tiếp cận cho phát triển các hệ thống phân tán

Hiểu được các khái niệm cơ bản ngôn ngữ giao mô tả giao tiếp IDL, WSDL, UDDI, SOAP, stub, skeleton, RMI registry, khái niệm dịch vụ, chu kỳ sống dịch vụ, khái niệm cặp lỏng, ESB

Hiểu kiến trúc, mô hình lập trình CORBA, RMI. Hiểu cách phân loại dịch vụ, mô hình kiến trúc dựa trên SOA, mô hình trao đổi thông điệp.

Thiết kế kiến trúc hệ phân tán sử dung các công nghệ CORBA, RMI, Web Services và cách tiếp cận SOA.

4. Tóm tắt nội dung môn học

Cung cấp cho sinh viên những khái niệm cơ bản về xử lý dữ liệu phân tán và hệ phân tán. Đặc trưng và thiết kế các hệ phân tán, kiến trúc và mô hình, các giải pháp cơ bản về truyền thông, tính tương tranh và khả năng chịu lỗi của hệ.

5. Nội dung chi tiết môn học

Chương 1: Tổng quan về các hệ thống phân tán

1.1. Hệ thống phân tán là gì1.2. Phân loại các hệ thống phân tán

1.2.1. Các hệ thống điện toán phân tán 1.2.2. Các hệ thống thông tin phân tán 1.2.3. Các hệ thống phổ biến phân tán

1.3. Các đặc trưng và và mục tiêu thiết kế cơ bản của các hệ thống phân tán

3

1.4. Các kiến trúc của các hệ thống phân tán1.4.1. Các kiểu kiến trúc1.4.2. Các kiến trúc hệ thống1.4.3. Các giải pháp phần mềm lớp trung gian

1.5. Các mô hình căn bản trong các hệ thống phân tán1.5.1. Mô hình tương tác1.5.2. Mô hình lỗi1.5.3. Mô hình bảo mật

Chương 2: Các vấn đề và giải pháp cơ bản trong các hệ phân tán

2.1. Truyền thông 2.1.1. Các vấn đề cơ bản về truyền thông2.1.2. Gọi thủ tục xa2.1.3. Truyền thông hướng thông điệp2.1.4. Truyền thông hướng luồng2.1.5. Truyền thông multicast

2.2. Định danh 2.2.1. Định danh phẳng2.2.2. Định dang có cấu trúc2.2.3. Định danh dựa trên thuộc tính

2.3. Đồng bộ 2.3.1. Đồng hồ, sự kiện và các trạng thái của tiến trình2.3.2. Đồng bộ đồng hồ vật lý2.3.3. Thời gian logic và các đồng hồ logic2.3.4. Các trạng thái toàn cục2.3.5. Loại trừ tương hỗ phân tán2.3.6. Các giải thuật bầu cử

2.4. Tiến trình trong các hệ thống phân tán2.4.1. Các tuyến2.4.2. Ảo hóa2.4.3. Thành phần khách2.4.4. Thành phần chủ2.4.5. Di trú mã

2.5. Quản trị giao dịch và điều khiển tương tranh2.5.1. Các giao dịch2.5.2. Các giao dịch lồng nhau2.5.3. Các khóa2.5.4. Điều khiển tương tranh tối ưu2.5.5. Trình tự nhãn thời gian

2.6. Phục hồi và chịu lỗi2.6.1. Giới thiệu vấn đề phục hồi và chịu lỗi2.6.2. Khả năng phục hồi tiến trình2.6.3. Truyền thông khách chủ tin cậy2.6.4. Truyền thông nhóm tin cậy

4

2.6.5. Thực hiện chốt phân tán (distributed commit)2.6.6. Phục hồi

2.7. Bảo mật 2.7.1. Các kênh bảo mật2.7.2. Điều khiển truy cập2.7.3. Quản lý bảo mật

2.8. Tính nhất quán và vấn đề nhân bản 2.8.1. Giới thiệu về vấn đề nhân bản 2.8.2. Các mô hình đảm bảo nhất quán lấy hướng dữ liệu2.8.3. Các mô hình đảm bảo nhất quán lấy hướng thành phần khách2.8.4. Quản lý bản sao2.8.5. Các giao thức đảm bảo nhất quán

Chương 3: Các công nghệ và cách tiếp cận cho phát triển các hệ thống phân tán

4.1. CORBA4.2. RMI4.3. Web services4.4. Kiến trúc hướng dịch vụ - SOA

4.4.1. Giới thiệu về kiến trúc hướng dịch vụ4.4.2. Các dịch vụ4.4.3. Mô hình cặp lỏng4.4.4. Chu kỳ sống dịch vụ4.4.5. Phân loại dịch vụ4.4.6. Trục dịch vụ doanh nghiệp ESB4.4.7. Các mô hình kiến trúc dựa trên kiến trúc hướng dịch vụ4.4.8. Các mẫu trao đổi thông điệp

6. Học liệu

6.1 Học liệu bắt buộc: ghi theo thứ tự ưu tiên (tên tác giả, tên sách, nhà xuất bản, năm xuất bản, nơi có tài liệu này, website …)

6.2 Học liệu tham khảo: ghi theo thứ tự ưu tiên (tên tác giả, tên sách, nhà xuất bản, năm xuất bản, nơi có tài liệu này, website …)

[1] A. S. Tanenbaum, M. V. Steen, "Distributed Systems: Principles and Paradigms ", 2nd Edition, Prentice-Hall, 2007.[2] G. Coulouris, J. Dollimore, T. Kinberg, G. Blair, "Distributed systems : Concept and Design", 5th Edition, Addison-Wesley, 2012.

[3] N.M. Josuttis, “SOA in Practice – The Art of Distributed System Design”, O’Reilly, 2007.

7. Hình thức tổ chức dạy học

7.1 Lịch trình chung

Nội dung Tổng số tiết (giờ

Hình thức tổ chức dạy học

Lên lớp TN-TH Tự

5

TC)

học/Tự nghiên

cứuLý thuyết

Chữa bài tập/Thảo

luận

Nội dung 1: Tổng quan về hệ phân tán

2 2 0 0

Nội dung 2: Truyển thông và định danh trong các hệ thống phân tán

2 2 0 0

Nội dung 3: Thời gian và đồng hồ vật lý, các thuật toán đồng bộ đồng bộ đồng hồ vật lý, đồng hồ logic Lamport

2 2 0 0

Nội dung 4: Đồng hồ vector, thứ tự nhân quả

2 2

Nội dung 5: Chữa bài tập 2 2

Nội dung 6: Trạng thái toàn cục trong các hệ phân tán

2 2

Nội dung 7: Vấn đề loại trừ tương hỗ và các giải thuật bầu cử

2 2

Nội dung 8: Chữa bài tập 2 2

Nội dung 9: Kiểm tra giữa kỳ 2 2

Nội dung 10: Tiến trình trong các hệ thống phân tán

2 2

Nội dung 11: Quản trị giao dịch và điều khiển tương tranh

2 2

Nội dung 12: Phục hồi và khả năng chịu lỗi của các hệ thống phân tán

2 2

Nội dung 13: Bảo mật trong các hệ thống phân tán

2 2

Nội dung 14: Tính nhất quán và vấn đề nhân bản

2 2

Nội dung 15: CORBA và RMI 2 2

Nội dung 16: Web Services 2 2

Nội dung 17 : Chữa bài tập 2 2

Nội dung 18: Các vấn đề cơ bản của kiến trúc hướng dịch vụ

2 2

Nội dung 19: Các mô hình kiến trúc dựa trên kiến trúc hướng dịch vụ

Nội dung 20: Các mô hình trao đổi thông điệp trong kiến trúc hướng dịch vụ

2 2

Nội dung 21: Báo cáo bài tập lớn 2 2

Nội dung 22: Ôn tập và giải đáp 2 2

Tự học 1 1

6

Tổng cộng: 45 36 8 1

7.2 Lịch trình tổ chức dạy học cụ thể

(Bảng Lịch trình tổ chức chức dạy học cụ thể này được thiết kế cho từng nội dung ứng với 1 tuần học, cho đến hết môn học là 11 tuần)

Tuần 1, Nội dung 1: Tổng quan về hệ phân tán


Thời gian

(tiết TC)Nội dung chính

Yêu cầu đối với sinh viên

Ghi chú

Lý thuyết 2 - Khái niệm HPT- Đặc trưng của HPT- Phân loại các HPT- Mục tiêu và các vấn đề

thiết kế- Kiến trúc, mô hình

Nắm được khái niệm, phân loại, đặc trưng, mục tiêu và các vấn đề thiết kế của các hệ phân tán. Các kiến trúc và mô hình trong HPT.

Tự học/Tự nghiên cứu

Chương 1, 2 tài liệu [1], Chương 1 tài liệu [2], [3]

Tuần 1, Nội dung 2: Truyển thông và định danh trong các hệ thống phân tán


Thời gian



Ghi chú

Lý thuyết 2 - Vấn đề truyền thông trong các hệ thống phân tán

- Vấn đề định danh trong các hệ thống phân tán

Nắm được các vấn đề cơ bản và cơ chế truyền thông trong HPT; vai trò của không gian tên, cách tổ chức không gian tên trong HPT.


Chương 4,5 tài liệu [1], Chương 4,13 tài liệu [2]

Tuần 2, Nội dung 3: Thời gian và đồng hồ vật lý, các thuật toán đồng bộ đồng bộ đồng hồ vật lý, đồng hồ logic Lamport


Thời gian



Ghi chú

Lý thuyết 2 - Thời gian và đồng hồ vật lý

- Các thuật toán đồng bộ đồng hồ vật lý

- Đồng hồ logic và đồng hồ Lamport

Nắm được khái niệm, các thuật toán cập nhật đồng hồ vật lý. Hiểu và ứng dụng đồng hồ logic Lamport


Chương 6 tài liệu [1], Chương 14, tài liệu [2]

Tuần 2, Nội dung 4: Đồng hồ vector, thứ tự nhân quả


Thời gian

Nội dung chính Yêu cầu đối với sinh viên

Ghi chú

7

(tiết TC)

Lý thuyết 2 - Đồng hồ vector- Sử dụng đồng hồ vector

cho thứ tự nhân quả toàn cục

Hiểu và ứng dụng đồng hồ logic vector cho vấn đề thứ tự nhân quả toàn cục



Tuần 3, Nội dung 5: Chữa bài tập


Thời gian



Ghi chú

Lý thuyết 2 - Chữa bài tập Giải được các bài tập liên quan đến đồng hồ vật lý, logic.

Tuần 3, Nội dung 6: Trạng thái toàn cục trong các hệ phân tán


Thời gian



Ghi chú

Lý thuyết 2 - Trạng thái toàn cục trong HPT

- Lát cắt trong tính toán phân tán

- Thuật toán ghi trạng thái toàn cục

Hiểu được các định nghĩa hình thức của trạng thái toàn cục: không nhất quán, nhất quán, không nhất quán. Hiểu thuật toán Chandy-Lamport



Tuần 4, Nội dung 7: Vấn đề loại trừ tương hỗ và các giải thuật bầu cử


Thời gian



Ghi chú

Lý thuyết 2 - Vấn đề loại trừ tương hỗ- Các giải thuật bầu cử

Hiểu được vấn đề loại trừ tương hỗ, yêu cầu với các cơ chế loại trừ tương hỗ, cách cách tiếp cận trong loại trừ tương hỗ phân tán, các thuật toán loại trừ tương hỗ và bầu cử.





Thời gian



Ghi chú

Lý thuyết 2 - Chữa bài tập Giải được các bài tập

8


Thời gian



Ghi chú

liên quan đến trạng thái toàn cục, loại trừ tương hỗ

Tuần 5, Nội dung 9: Kiểm tra giữa kỳ


Thời gian



Ghi chú

Lý thuyết 2 - Kiểm tra giữa kỳ Thực hiện bài kiểm tra trên lớp

Tuần 5, Nội dung 10: Tiến trình trong các hệ thống phân tán


Thời gian



Ghi chú

Lý thuyết 2 - Vấn đề liên quan đến tiến trình trong các hệ thống phân tán.

Hiểu được vấn đề quản lý tiến trình, tuyến trong các thành phần của hệ phân tán, tiến trình và ảo hóa.



Tuần 6, Nội dung 11: Quản trị giao dịch và điều khiển tương tranh


Thời gian



Ghi chú

Lý thuyết 2 - Giao dịch trong các hệ thống phân tán

- Vấn đề điểu khiển tương tranh trong các hệ thống phân tán

Hiểu được khái niệm giao dịch, giao dịch lồng nhau, trạng thái khóa tài nguyên, điều khiển tương tranh, thứ tự nhãn thời gian


Chương 16, tài liệu [2]

Tuần 6, Nội dung 12: Phục hồi và khả năng chịu lỗi của các hệ thống phân tán


Thời gian



Ghi chú

Lý thuyết 2 - Khả năng chịu lỗi của các hệ phân tán

- Khả năng phục hồi của một hệ phân tán

Hiểu được các vấn đề liên quan đến khả năng chịu lỗi và phục hồi của hệ thống PT, phục hồi tiến trình, các cơ chế truyền thông tin cậy, các cơ chế phục hồi.

9


Thời gian



Ghi chú


Chương 8, tài liệu [1]

Tuần 7, Nội dung 13: Bảo mật trong các hệ thống phân tán


Thời gian



Ghi chú

Lý thuyết 2 - Tìm hiểu các vấn đề liên quan đến bảo mật trong các hệ thống phân tán

- Các cơ chế bảo mật cho các hệ thống phân tán

Hiểu được các loại nguy cơ đối với hệ thống. Nắm được các giải pháp bảo mật như sử dụng kênh bảo mật, điều khiển truy cập và vấn đề quản lý bảo mật


Chương 9, tài liệu [1], Chương 11 tài liệu [2].

Tuần 7, Nội dung 14: Tính nhất quán và vấn đề nhân bản


Thời gian



Ghi chú

Lý thuyết 2 - Nhu cầu nhân bản dữ liệu và vấn đề quản lý bản sao

- Các mô hình nhất quán- Các giao thức đảm bảo

tính nhất quán

Hiểu được khái niệm và các vấn đề liên quan đến nhân bản và tính nhất quán, các mô hình nhất quán, các giao thức đảm bảo tính nhất quán


Chương 7, tài liệu [1], Chương 18 tài liệu [2].

Tuần 8, Nội dung 15: CORBA và RMI


Thời gian



Ghi chú

Lý thuyết 2 - Kiến trúc CORBA và RMI

- Mô hình lập trình CORBA và RMI

Hiểu được kiến trúc và mô hình lập trình CORBA, RMI. Kỹ năng lập trình được một trong hai công nghệ

Tuần 8, Nội dung 16: Web Services


Thời gian



Ghi chú

Lý thuyết 2 - Công nghệ Web Services Hiểu được các vấn đề cơ bản liên quan đến

10


Thời gian



Ghi chú

công nghệ Web Services: SOAP, WSDL, UDDI. Kỹ năng xây dựng Web Service đơn giản.



Thời gian



Ghi chú

Lý thuyết 2 Giải đáp các vấn đề về liên quan đến cài đặt sử dụng công nghệ CORBA, RMI, Web Services

Sử dung một trong các công nghệ CORBA, RMI, Web Services để giải quyết bài toán cụ thể

Tuần 9, Nội dung 18: Các vấn đề cơ bản của kiến trúc hướng dịch vụ


Thời gian



Ghi chú

Lý thuyết 2 - Giới thiệu về kiến trúc SOA

- Các dịch vụ- Mô hình cặp lỏng- Chu kỳ sống dịch vụ- Phân loại dịch vụ- Trục dịch vụ doanh

nghiệp ESB

Hiểu được khái niệm và các vấn đề cơ bản của kiến trúc hướng dịch vụ.


Chương 1-6, tài liệu [3].

Tuần 10, Nội dung 19: Các mô hình kiến trúc dựa trên kiến trúc hướng dịch vụ


Thời gian



Ghi chú

Lý thuyết 2 - Các mô hình kiến trúc dựa trên SOA

Hiểu được các kiến trúc hệ phân tán theo mô hình kiến trúc hướng dịch vụ


Chương 9, tài liệu [3].

Tuần 10, Nội dung 20: Các mô hình trao đổi thông điệp trong kiến trúc hướng dịch vụ

11


Thời gian



Ghi chú

Lý thuyết 2 - Các mô hình trao đổi thông điệp trong SOA

Hiểu được khái niệm và các vấn đề cơ bản của kiến trúc hướng dịch vụ .


Chương 10, tài liệu [3]. Hiểu các mô hình trao đổi thông điệp trong kiến trúc hướng dịch vụ

Tuần 11, Nội dung 21: Báo cáo bài tập lớn


Thời gian



Ghi chú

Lý thuyết 2 - Sinh viên báo cáo bài tập lớn

Thực hiện bài tập lớn, thuyết trình, trả lời câu hỏi.

Tuần 11, Nội dung 22: Ôn tập và giải đáp


Thời gian



Ghi chú

Lý thuyết 2 - Ôn tập

8. Chính sách đối với môn học và các yêu cầu khác

Yêu cầu và cách thức đánh giá, chuyên cần, mức độ tích cực tham gia các hoạt động trên lớp, các quy định về thời gian, chất lượng các bài tập, kiểm tra …

- Thiếu 1 điểm thành phần (bài tập, bài kiểm tra giữa kỳ), hoặc nghỉ quá 20% tổng số giờ của môn học, không được thi hết môn.

9. Phương pháp, hình thức kiểm tra – đánh giá kết quả học tập

9.1 Kiểm tra – đánh giá định kỳ

Hình thức kiểm tra

(Tham khảo dưới đây)Tỷ lệ đánh giá

Đặc điểm đánh giá

- Tham gia học tập trên lớp (đi học đầy đủ, tích cực thảo luận) 10% Cá nhân

- Bài tập, Thảo luận trên lớp 5% Cá nhân

- Hoạt động nhóm 15% Nhóm

- Kiểm tra giữa kỳ 10% Cá nhân

- Kiểm tra cuối kỳ 60% Cá nhân

12

9.2 Nội dung và Tiêu chí đánh giá các bài tập

Các loại bài tập Tiêu chí đánh giá

- Bài tập lớn - Hiểu và giải quyết vấn đề

- Viết báo cáo

- Thuyết trình

- Kiểm tra trong kỳ, cuối kỳ- Nắm vững kiến thức môn học;

- Trả lời đúng các câu hỏi và bài tập

DUYỆT Trưởng Bộ môn Giảng viên(Chủ trì biên soạn đề cương)

13

Đề cương tín chỉ - các hệ thống phân tán

Documents

Transcript of Đề cương tín chỉ - các hệ thống phân tán