NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT CỘNG TÁC KHO DỮ LIỆU LƯU GIỮA CÁC CLIENTS TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG DỰA TRÊN KIẾN TRÚC P2P

147 366 0
NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT CỘNG TÁC KHO DỮ LIỆU LƯU GIỮA CÁC CLIENTS TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG DỰA TRÊN KIẾN TRÚC P2P

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT CỘNG TÁC KHO DỮ LIỆU LƯU GIỮA CÁC CLIENTS TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG DỰA TRÊN KIẾN TRÚC P2P

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BỘ MÔN HỆ THỐNG THÔNG TIN LA PHƯƠNG THANH – LÊ THỊ THANH THÚY NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT CỘNG TÁC KHO DỮ LIỆU LƯU GIỮA CÁC CLIENTS TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG DỰA TRÊN KIẾN TRÚC P2P KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN CNTT TP. HCM, 2010 TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BỘ MÔN HỆ THỐNG THÔNG TIN LA PHƯƠNG THANH - 0612390 LÊ THỊ THANH THÚY - 0612440 NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT CỘNG TÁC KHO DỮ LIỆU LƯU GIỮA CÁC CLIENTS TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG DỰA TRÊN KIẾN TRÚC P2P KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN CNTT GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Th. S NGUYỄN TRẦN MINH THƯ KHÓA 2006 - 2010 i LỜI CẢM ƠN Sau sáu tháng tìm hiểu và thực hiện, khóa luận “Nghiên cứu kỹ thuật cộng tác kho dữ liệu lưu giữa các clients trong Hệ thống thông tin di động dựa trên kiến trúc P2P” trên cơ bản đã hoàn thành. Để đạt được kết quả như hôm nay chúng em đã cố gắng rất nhiều và cũng được sự giúp đỡ, sự ủng hộ của gia đình, các thầy cô và bạn bè. Trước hết, chúng em xin chân thành cảm ơn Khoa Công Nghệ Thông Tin, trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên TpHCM đã tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em thực hiện khóa luận tốt nghiệp này. Chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô Nguyễn Trần Minh Thư đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo chúng em trong suốt thời gian thực hiện khóa luận. Chúng con xin chân thành cảm ơn Ông Bà, Cha Mẹ đã chăm sóc, nuôi dạy chúng con thành người. Xin chân thành cám ơn các thầy cô, các anh chị và các bạn đã ủng hộ, giúp đỡ và động viên chúng em trong thời gian học tập và nghiên cứu. Khóa luận đã hoàn thành với một số kết quả nhất định, tuy nhiên vẫn không tránh khỏi sai sót. Kính mong sự đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn. Sinh viên thực hiện La Phương Thanh – Lê Thị Thanh Thúy 07-2010 ii Khoa Công Nghệ Thông Tin Bộ môn Hệ Thống Thông Tin ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT Tên đ ề tài: Nghiên cứu kỹ thuật cộng tác kho dữ liệu lưu giữa các clients trong Hệ thống thông tin di động dựa trên kiến trúc P2P. Giáo viên hư ớ ng d ẫ n: Ths. Nguyễn Trần Minh Thư Sinh viên thực hiện:  La Phương Thanh MSSV: 0612390 Email: phuongthanh712@gmail.com Điện thoại: 0902054500  Lê Thị Thanh Thúy MSSV: 0612440 Email: thanhthuy1240@gmail.com Điện thoại: 0908195336 Lo ạ i đ ề tài : Nghiên cứu và thử nghiệm Mục tiêu đề tài: Ngày nay công nghệ thông tin (CNTT) nói chung và hệ thống thông tin di động nói riêng đã phát triển một cách mạnh mẽ cùng với sự phát triển của kỹ thuật mạng không dây kết hợp với các loại thiết bị di động ngày càng hiện đại đã mang lại nhiều tiện ích cho người dùng trong việc trao đổi thông tin và dữ liệu. Hệ thống thông tin di động được phát triển đầu tiên với kiến trúc mạng client/server. Mô hình mạng client/server có rất nhiều điểm ưu việt, nổi bật là mọi xử lý sẽ nằm trên server, do đó tránh cho các client những tính toán nặng nề. Tuy nhiên với sự phát triển không ngừng của hệ thống thông tin di động thì kiến trúc mạng client/server không còn phù hợp và gây ra nhược điểm khi số lượng máy khách tăng lên. Lý do iii chính là khi số lượng máy khách tăng lên thì nhu cầu truy xuất dữ liệu và băng thông tăng, dẫn đến server giảm khả năng cung cấp dịch vụ cho các clients. Đặc biệt trong môi trường mạng không dây kết nối yếu hoặc thường xuyên mất kết nối thì kiến trúc client/server này hoàn toàn không còn phù hợp nữa. Để khắc phục các nhược điểm của kiến trúc client/server, các nhà khoa học đã nghiên cứu đưa ra một mô hình kiến trúc mới phù hợp trong môi trường hệ thống thông tin di động, đó là mô hình cộng tác chia sẽ dữ liệu và thông tin giữa các clients với nhau để hạn chế việc truy xuất đến server. Đối với mô hình này thì client là các thiết bị di động có khả năng xử lý, lưu trữ. Tuy nhiên các thiết bị di động hạn chế về năng lượng, khả năng tính toán và không gian lưu trữ thấp, vì vậy người ta muốn các thiết bị di động chia sẻ cộng tác kho lưu trữ (cache). Việc này giúp giảm thời gian chờ và tăng khả năng lấy được dữ liệu trong một môi trường ít kết nối. Nhiều công trình nghiên cứu đã đưa ra các chiến lược và kỹ thuật lưu trữ lại dữ liệu (caching). Các kỹ thuật xử lý, lưu trữ hiệu quả giúp tăng hiệu suất của mô hình cộng tác chia sẻ dữ liệu. Từ đó giảm chi phí truyền thông giữa các client và server cũng như rút ngắn thời gian hồi đáp truy vấn dữ liệu. Do đó, mục tiêu của chúng tôi đặt ra trong đề tài này là nghiên cứu tìm hiểu các mô hình cộng tác chia sẻ dữ liệu trong hệ thống thông tin di động. Sau đó, xây dựng và hiện thực hóa một kiến trúc hệ thống, cài đặt thử nghiệm để kiểm tra tính hiệu quả của kiến trúc. Nội dung đề tài:  Tìm hiểu các mô hình cộng tác chia sẻ dữ liệu trong các hệ thống thông tin di động. Đối với mỗi mô hình tìm hiểu cần nắm được thông tin về ý tưởng, giải pháp thực hiện và đánh giá được các ưu khuyết điểm của từng mô hình.  Từ hiện trạng khảo sát sinh viên xây dựng mô hình cộng tác chia sẻ dữ liệu trong hệ thống thông tin di động. Trong mô hình đề xuất cần quan tâm đến vấn đề điều phối truy vấn cho các thiết bị lân cận đồng thời xử lý hỗ trợ truy vấn cho nhiều hạng mục dữ liệu.  Đề xuất giải pháp lưu trữ, chia sẻ, truy vấn dữ liệu cho mô hình đề nghị, trong iv giải pháp thực hiện sinh viên có thể kế thừa hoặc kế thừa có cải tiến hoặc đề xuất giải pháp mới để thực hiện cho mô hình đã đề xuất.  Xây dựng ứng dụng thử nghiệm cho mô hình đề xuất.  So sánh, đánh giá với các giải pháp của các mô hình đã đề xuất theo từng tiêu chí đặt ra trong kiến trúc hệ thống thông tin di động (nếu có thể).  Đánh giá nhận xét cho mô hình sau khi đã chạy thực nghiệm với các bộ dữ liệu để đánh giá được hiệu quả của việc chia sẻ dữ liệu trong mô hình đã đề nghị. Yêu cầu đạt được:  Về mặt lý thuyết: o Nghiên cứu mô hình cộng tác chia sẻ dữ liệu trong hệ thống thông tin di động o Đề xuất mô hình truy vấn đa dữ liệu cho hệ thống thông tin di động có áp dụng kiến trúc P2P và xây dựng giải pháp, thuật toán để hiện thực hóa mô hình  Về mặt ứng dụng: o Cài đặt và đánh giá hiệu quả giải pháp đã đề nghị. o Ứng dụng minh họa Kế hoạch thực hiện:  Giai đoạn 1:(Từ 20/12/2009  15/03/2010) Thu thập, nghiên cứu, tổng hợp tài liệu tham khảo  Khảo sát mô hình cộng tác chia sẻ dữ liệu áp dụng trên môi trường di động.  Đánh giá các mô hình  Đề xuất mô hình và lựa chọn giải pháp lưu trữ, chia sẻ, truy vấn dữ liệu trong mô hình cộng tác dữ liệu trên hệ thống di động  Giai đoạn 2:(Từ 16/03/2010  15/05/2010) Cài đặt thử nghiệm  Triển khai cài đặt thử nghiệm mô hình và giải pháp lưu trữ, chia sẻ, truy vấn dữ liệu  Xây dựng ứng dụng minh họa  Giai đoạn 3: (Từ 16/05/2010  30/06/2010) Đánh giá, kiểm nghiệm và viết báo v cáo  Kiểm tra tính đúng đắn của chương trình.  Hoàn thiện các chức năng còn lỗi.  Mở rộng chức năng nếu có. Hoàn thiện báo cáo luận văn. Xác nhận củ a GVHD Th.S Nguyễn Trầ n Minh Thư Ngày tháng năm 2010 SV thực hiện La Phương Thanh – Lê Thị Thanh Thúy vi MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT ii MỤC LỤC vi DANH MỤC HÌNH VẼ xii DANH MỤC CÁC BẢNG xiv TÓM TẮT xvii Chương 1 - MỞ ĐẦU 1 1.1 Giới thiệu đề tài 1 1.2 Mục tiêu đề tài 2 1.3 Hướng tiếp cận và giải quyết bài toán 2 1.4 Nội dung đề tài 3 Chương 2 - TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH CỘNG TÁC CHIA SẺ DỮ LIỆU TRONG MÔI TRƯỜNG DI ĐỘNG 5 2.1 Giới thiệu mô hình cộng tác chia sẻ dữ liệu 5 2.1.1 Định nghĩa mô hình cộng tác chia sẻ dữ liệu 5 2.1.2 Ưu điểm của mô hình cộng tác chia sẻ dữ liệu 6 2.2 Các chiến lược quản lý và thay thế kho lưu trữ trong mô hình cộng tác 6 2.2.1 Thuật toán thay thế (Replacement Algorithm) 6 2.2.1.1 Thuật toán dựa trên vùng nhớ tạm (Temporal Locality Based Algorithm) 6 2.2.1.2 Thuật toán dựa trên lợi ích (hoặc dựa trên chi phí): 7 2.2.2 Chiến lược nhất quán kho lưu trữ 7 2.2.3 Chiến lược điều phối truy vấn và tổng hợp dữ liệu 7 2.3 Sơ lược các công trình nghiên cứu về cộng tác chia sẻ dữ liệu 7 2.3.1 Dẫn nhập 7 2.3.2 Kiến trúc MIX 8 2.3.2.1 Phương thức hoạt động 10 2.3.2.2 Kiến trúc và nguyên lý hoạt động 10 vii 2.3.3 Kỹ thuật lưu trữ theo nhóm và truy vấn tổng hợp dữ liệu phân tán 14 2.3.3.1 Kế hoạch truy vấn dữ liệu tại một MU dựa trên chiến lược lưu trữ nhóm 14 2.3.3.2 Xây dựng kế hoạch truy vấn dữ liệu tại nhiều MU dựa trên chiến lược lưu trữ nhóm 16 2.3.4 Chiến lược thay thế cache với giá trị LUV 20 2.3.5 CCCM - Kiến trúc cộng tác chia sẻ kho lưu trữ 22 2.3.5.1 Lưu trữ 23 2.3.5.2 Khám phá 23 2.3.5.3 Nhất quán 24 2.3.5.4 Thay thế 25 2.4 So sánh đánh giá các giải pháp 27 2.4.1 Bảng so sánh đánh giá các giải pháp 27 2.4.2 Đánh giá ưu điểm, khuyết điểm của các giải pháp 27 2.5 Kết luận 29 Chương 3 - ĐỀ XUẤT KIẾN TRÚC MẠNG P2P TRONG MÔI TRƯỜNG DI ĐỘNG 30 3.1 Dẫn nhập 30 3.2 Kiến trúc hệ thống thông tin di động áp dụng mạng P2P 32 3.2.1 Giới thiệu 32 3.2.2 Phương thức hoạt động của hệ thống 32 3.3 Kiến trúc và nguyên lý hoạt động 34 3.3.1 Lớp Cooperative Caching Process 35 3.3.1.1 Lớp Local Cache Process 35 3.3.1.2 Lớp Zone Process 36 3.3.1.3 Lớp Routing Process 36 3.3.2 Lớp Query Process 37 3.3.2.1 Module “Local Query” 37 3.3.2.2 Module “Zone Query” 37 3.3.2.3 Module “Route Query” 37 3.4 Thuật toán xử lý tại MU 38 viii 3.4.1 Luồng xử lý tại lớp Cooperative Caching Process 39 3.4.1.1 Luồng xử lý tại lớp Local Cache Process 39 3.4.1.1.1 Thuật toán phân loại dữ liệu 39 3.4.1.1.2 Thay thế dữ liệu 40 3.4.1.1.3 Thay đổi phù hợp với truy vấn đa hạng mục 40 3.4.1.2 Luồng xử lý tại lớp Zone Process 42 3.4.1.2.1 Thuật toán “Lưu trữ thông tin trong bảng RRT” 42 3.4.1.2.2 Thuật toán “Định tuyến trong vùng” 44 3.4.1.3 Luồng xử lý tại lớp Routing Process 44 3.4.2 Luồng xử lý tại lớp Query Process 45 3.4.2.1 Thuật toán xử lý module Local Query 45 3.4.2.2 Thuật toán xử lý module Zone Query 47 3.4.2.2.1 Thuật toán xử lý tại MU dữ liệu khi nhận được JoinResquest từ MU nguồn 47 3.4.2.2.2 Thuật toán xử lý tại MU nguồn khi nhận được RJoinRequest từ MU dữ liệu 49 3.4.2.2.3 Thuật toán xử lý tại MU dữ liệu khi nhận được DataRequest từ MU nguồn 51 3.4.2.2.4 Thuật toán xử lý tổng hợp dữ liệu tại MU dữ liệu 52 3.4.2.3 Thuật toán xử lý module Route Query 53 3.5 Xây dựng cở sở dữ liệu 55 3.5.1 Cấu trúc lưu trữ 55 3.5.2 Cấu trúc xử lý 58 3.6 Kết luận 59 Chương 4 - XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG 61 4.1 Giới thiệu 61 4.2 Network Simulation 2 – NS2 61 4.2.1 Giới thiệu 61 4.2.2 Kiến trúc của NS2 61 4.3 Cấu trúc chương trình mô phỏng 62 4.4 Chương trình tạo kịch bản mô phỏng – E-MIX Demo 63 [...]... Nghiên cứu kỹ thuật cộng tác kho dữ liệu lưu giữa các clients trong Hệ thống thông tin di động dựa trên kiến trúc P2P 1.2 Mục tiêu đề tài Trong bối cảnh môi trường di động hiện nay, các thiết bị di động hạn chế về năng lượng, khả năng tính toán và không gian lưu trữ Vì vậy, khi các thiết bị động truy vấn dữ liệu cần phải tính toán đến hiệu quả năng lượng, hiệu quả xử lý và hiệu quả lưu trữ Trong kiến. .. Hình Cộng Tác Chia Sẻ Dữ Liệu Trong Môi Trường Di Động Trong chương này, chúng tôi sẽ giới thiệu một số mô hình cộng tác chia sẻ dữ liệu trong môi trường di động, các thuật toán quản lí và thay thế kho lưu trữ, thuật toán xử lý truy vấn phân tán Đồng thời tìm hiểu ý tưởng chính của các kĩ thuật lưu trữ trong môi trường di động  Chương 3: Kiến Trúc Hệ Thống Thông Tin Di Động Sử Dụng Mô Hình Cộng Tác. .. tổng quan về các mô hình cộng tác dữ liệu cũng như trình bày các hiện trạng nghiên cứu của các bài báo về kiến trúc này Bên cạnh đó chúng tôi cũng đưa ra bảng so sánh các kiến trúc của các nhà nghiên cứu, đồng thời rút ra kết luận và hiện thực hóa kiến trúc đã đề ra Ở phần 2.1, chúng tôi trình bày các khái niệm tổng quan về mô hình cộng tác dữ liệu trong hệ thống thông tin di động Trong phần 2.2, chúng... trình bày về một số kỹ thuật lưu trữ, chia sẻ, và truy vấn dữ liệu được áp dụng trong mô hình cộng tác dữ liệu trên môi trường hệ thống thông di động Một số kỹ thuật này được chúng tôi áp dụng trong kiến trúc đề xuất được trình bày trong chương 3 Ở phần 2.3 và 2.4, chúng tôi trình bày hiện trạng nghiên cứu của các bài báo về mô hình cộng tác dữ liệu và so sánh đánh giá các giải pháp trong mỗi bài báo... (caching) Các kỹ thuật xử lý, lưu trữ hiệu quả giúp tăng hiệu suất của mô hình cộng tác chia sẻ dữ liệu Từ đó giảm chi phí truyền thông giữa các client và server cũng như rút ngắn thời gian hồi đáp truy vấn dữ liệu Do đó, mục tiêu của chúng tôi đặt ra trong đề tài này là nghiên cứu tìm hiểu các mô hình cộng tác chia sẻ dữ liệu cho hệ thống thông tin di động Sau đó, xây dựng và hiện thực hóa một kiến trúc hệ. .. ý kiến đóng góp của Thầy Cô và các bạn để hoàn thiện luận văn hơn 4 Chương 2 - TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH CỘNG TÁC CHIA SẺ DỮ LIỆU TRONG MÔI TRƯỜNG DI ĐỘNG 2.1 Giới thiệu mô hình cộng tác chia sẻ dữ liệu Với mục tiêu nghiên cứu, tìm hiểu về các mô hình cộng tác chia sẻ dữ liệu trong môi trường hệ thống thông tin di động như được trình bày ở chương 1, trong chương này chúng tôi sẽ trình bày tổng quan về các. .. ta muốn các thiết bị di 7 động cộng tác chia sẻ kho lưu trữ để giảm thời gian chờ và tăng khả năng lấy được dữ liệu trong một môi trường ít kết nối Về mặt năng lượng, các kiến trúc cũng cần có một cơ chế truy vấn, tổng hợp dữ liệu hiệu quả hơn Trong mô hình cộng tác chia sẻ dữ liệu, các MU là thiết bị di động có thể truyền thông và trao đổi chia sẻ dữ liệu với nhau Tuy nhiên các thiết bị di động này... từng kiến trúc, so sánh để xây dựng một kiến trúc hiệu quả trong môi trường thông tin di động 1.4 Nội dung đề tài Với mục tiêu của đề tài đã đặt ra là nghiên cứu và tìm hiểu các mô hình cộng tác dữ liệu trong hệ thống thông tin di động, sau đó đề xuất một kiến trúc và cài đặt để kiểm tra tính hiệu quả Nội dung luận văn được chia thành cấu trúc như sau:  Chương 1: Mở Đầu  Chương 2: Tổng Quan Về Các. .. tăng khả năng lấy được dữ liệu trong một môi trường ít kết nối Về mặt năng lượng, các kiến trúc cũng cần có một cơ chế truy vấn, tổng hợp dữ liệu hiệu quả hơn Nhiều công trình nghiên cứu đã đưa ra các chiến lược và kỹ thuật lưu trữ lại dữ liệu (caching) Các kỹ thuật xử lý, lưu trữ hiệu quả giúp tăng hiệu suất của mô hình cộng tác chia sẻ dữ liệu Từ đó giảm chi phí truyền thông giữa các client và server... và các thiết bị di động (MU)  Server: là nơi quản lý toàn bộ dữ liệu của hệ thống và cung cấp dữ liệu cho các BSs  BS: là nơi lưu trữ và cung cấp dữ liệu cho các thiết bị di động trong phạm vi của nó Phạm vi của BS là vùng di n tích mà BS có thể giao tiếp được với thiết bị di động thông qua mạng vô tuyến Dữ liệu của BS được cung cấp bởi Server thông qua mạng hữu tuyến  MU: là các thiết bị di động . HỆ THỐNG THÔNG TIN LA PHƯƠNG THANH - 0612390 LÊ THỊ THANH THÚY - 0612440 NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT CỘNG TÁC KHO DỮ LIỆU LƯU GIỮA CÁC CLIENTS TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG DỰA TRÊN. tháng tìm hiểu và thực hiện, khóa luận Nghiên cứu kỹ thuật cộng tác kho dữ liệu lưu giữa các clients trong Hệ thống thông tin di động dựa trên kiến trúc P2P trên cơ bản đã hoàn thành. Để đạt được. HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BỘ MÔN HỆ THỐNG THÔNG TIN LA PHƯƠNG THANH – LÊ THỊ THANH THÚY NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT CỘNG TÁC KHO DỮ LIỆU LƯU GIỮA CÁC CLIENTS TRONG

Ngày đăng: 23/10/2014, 08:03

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan