Bài giảng Tính toán di động - Chương 5: Quản lý và phổ biến dữ liệu trong tính toán di động

Quản lý và phổ biến dữ liệu trong tính

toán di động

Tính toán di động 2011

Nội dung

1. Giới thiệu chung

2. Phổ biến dữ liệu

3. Caching

2

Tính toán di động @Hà Quốc Trung 2011

1. Giới thiệu chung

I.

Môi trường di động

Thiết bị di động

Liên kết di động

Dữ liệu di động

Tổng quan

II.

III.

IV.

V.

3

Tính toán di động @Hà Quốc Trung 2011

I. Tổng quan

 Ứng dụng cung cấp thông tin

 Email, Messaging, News

 Giao thông công cộng, tình hình giao thông, thông tin về

chuyến bay

 Thông tin nghiệp vụ, tài chính, chứng khoản, mua-bán

 Thông tin về sự kiện, chỗ đậu xe, điểm thăm quan du lịch,

nhà hàng, thời tiết, hiệu thuốc, dịch vụ, danh bạ, ....

 Nhiều loại thông tin có thể được cung cấp qua MC

4

Tính toán di động @Hà Quốc Trung 2011

Nhiệm vụ/chức năng

 Yêu cầu: chính xác, nhanh chóng

 Nhiệm vụ

 Tích hợp các dữ liệu/thông tin di động

 Hệ thông tin di động toàn cầu

 Bảo mật và an toàn dữ liệu di động

 Trung tâm dữ liệu di động

 Mô hình dữ liệu thống nhất

 PM trung gian để truy cập dữ liệu di động

5

Tính toán di động @Hà Quốc Trung 2011

Thực hiện

 Mô hình vật lý

 Có thể có các mô hình phần cứng khác nhau

 Server-mạng có dây-AP-mạng không dây-MS

 Mô hình trao đổi thông tin

 On demand: (i) gửi yêu cầu, (ii) nhận trả lời

 Publish-Subscribe: (i) đăng ký, (ii)công bố

 Tăng hiệu năng=>Bộ nhớ đệm

6

Tính toán di động @Hà Quốc Trung 2011

Mô hình Publisher-Subscriber

 Thuận lợi

 Bản chất của mạng không dây: quảng bá

 Khả năng co giãn cao (số lượng client thay đổi không ảnh

hưởng nhiều đến hiệu năng của server)

 Tỷ lệ các yêu cầu uplink (client=> server) nhỏ=> tiết kiệm năng

lượng cho client

 Vấn đề

 Cấu trúc của thông tin quảng bá

 Tần suất quảng bá (phối hợp giữa các đơn vị dữ liệu khác nhau)

 Phân phối băng thông cho các đơn vị dữ liệu

 Tiết kiệm năng lượng (vd hot items, doze mode)

7

Tính toán di động @Hà Quốc Trung 2011

Caching

 On demand: chi phí truy cập cao

 Dự trữ

 Phù hợp: nhiều=> lãng phí, ít=> chi phí cao

 Bản chất của đối tượng dự trữ: mau hỏng, bền vững

 => có khả năng giảm chi phí khi có chính sách phù hợp

 Vấn đề cần giải quyết

 Dự trữ thông tin=> có nhiều bản sao

 Sai lệch thông tin: cần đảm bảo các thao tác đọc cho kết quả

thống nhất

 Xung đột thông tin: cần đảm bảo các thao tác ghi cho kết quả

thống nhất

8

Tính toán di động @Hà Quốc Trung 2011

II. Ảnh hưởng của tính toán di động

 Hệ thống di động có thể là có kiến trúc/không có kiến trúc

 Kết nối yếu/không ổn định

 Thường xuyên ngắt kết nối

 Ngắt chủ động

 Ngắt bị động

 Nhu cầu

 Kết nối trong suốt

 Đảm bảo dữ liệu sẵn sàng cho các ứng dụng khi kết nối

bị/không bị ngắt

9

Tính toán di động @Hà Quốc Trung 2011

Thiết bị di động

 Tài nguyên hạn chế

 CPU, bộ nhớ, nguồn

 Tối thiểu hóa lượng tài nguyên sử dụng

 Đảm bảo tính thống nhất dữ liệu một cách hợp lý

 Liên kết di động

 Bất đối xứng

 Khác nhau giữa kênh lên và kênh xuống

 MS cạnh tranh để có kênh lên=>tốn kém tài nguyên cho kênh lên

 Tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên thông qua việc phân

phối hợp lý kênh lên/kênh xuống

10

Tính toán di động @Hà Quốc Trung 2011

Dữ liệu di động

 Rất nhiều dữ liệu về vị trí

 Rất nhiều dữ liệu phụ thuộc vị trí

 Caching phụ thuộc vị trí

 Mở rộng các cơ chế caching phù hợp với các dữ liệu vị trí

11

Tính toán di động @Hà Quốc Trung 2011

MANET Mobile Adhoc Network

 Kết nối chủ yếu là adhoc

 Các nút định tuyến không tin cậy

 Bản chất trao đổi thông tin P2P

 Có các tính chất của MNET

 => Giải quyết vấn đề caching cho adhoc

12

Tính toán di động @Hà Quốc Trung 2011

2. Phổ biến dữ liệu

I. Giới thiệu

II. Phân phối băng thông cho các kênh logic

III. Lập lịch cho kênh quảng bá

13

Tính toán di động @Hà Quốc Trung 2011

I. Giới thiệu

 On demand

 Gửi yêu cầu, nhận trả lời

 2 thao tác, 1 lên, 1 xuống cho một đơn vị dữ liêu

 Số lượng MS tăng=> Server bị quá tải

 Số lượng đơn vị dữ liệu tăng=> tiêu tốn năng lượng của MS

 Mô hình Push

 MS đăng ký, server quảng bá

 N phần tử dữ liệu=> 01 lên, N xuống

 Số lượng MS tăng: không ảnh hưởng đến server

 N tăng:

 Chỉ có 1 thông báo lên

 Độ trễ trung bình nhận một phần tử dữ liệu tăng

14

Tính toán di động @Hà Quốc Trung 2011

Các kênh truyền logics

 Sử dụng hỗn hợp cả 2 mô hình

 Kênh ondemand: đòi hỏi băng thông Uplink và Downlink

 Kênh lên

 Kênh xuống riêng

 Kênh quảng bá: chủ yếu là băng thông Downlink

 Bài toán:

 phân phối băng thông cho các kênh logic

 lập lịch quảng bá các đơn vị dữ liệu

15

Tính toán di động @Hà Quốc Trung 2011

II. Phân phối băng thông cho kênh logic

 Giả định

 Số lượng nút là M

 tổng băng thông là B

 băng thông quảng bá là 퐵_푏

 băng thông on demand là 퐵_표

 Có n phần tử dữ liệu 퐷₁. . , 퐷_푛, kích thước S

 Các thông báo yêu cầu thông tin kích thước R

 Các phần tử xuất hiện với xác suất 푝₁, 푝₂… 푝_푛theo thứ tự giảm dần

 Các nút yêu cầu dữ liệu giống nhau với tốc độ là r yêu cầu /s

 Tính thời gian truy cập một đơn vị dữ liệu

 푇 = 푇_푏+ 푇 , trong đó

표

 푇 , thời gian trung bình để truy cập một đơn vị dữ liệu theo kiểu

o^표ndemand

 푇_푏, thời gian trung bình để truy cập dữ liệu từ kênh quảng bá

16

Tính toán di động @Hà Quốc Trung 2011

Nếu kênh truyền là on demand

 Thời gian để truy cập một đơn vị dữ liệu theo ondemand

S/B_b+ R/B_o

 Số lượng các yêu cầu trung bình trong cả hệ thống

푀 × 푟

 Khả năng cung cấp dịch vụ

퐵_표/(푆 + 푅)

퐵

표

 Điểm tới hạn 푀 × 푟 gần với _푆+푅=> rất khó có thể bổ

sung thêm nút vào hệ thống

 Không đảm bảo tính co giãn

17

Tính toán di động @Hà Quốc Trung 2011

Nếu kênh truyền là broadcast

 Thời gian chờ trung bình của mỗi nút 푛/2 đơn vị

푆

(푛/2) ∗ ( )

퐵_푏

 Không phụ thuộc vào số nút M

 Chỉ phụ thuộc vào số lượng đơn vị dữ liệu n

 => có thể điều chỉnh bằng cách thay đổi tần suất quảng bá

của các đơn vị dữ liệu

18

Tính toán di động @Hà Quốc Trung 2011

Ví dụ

 Quảng bá với 2 đơn vị dữ liệu 퐷₁푣à 퐷₂, với xác suất 푝₁≫ 푝₂

 Thời gian truy cập vào 퐷₁푣à 퐷₂bằng 1/2 thời gian truy cập on

demand

 Hệ thống luôn luôn quảng bá 퐷₁=> thời gian truy cập vào

퐷₂là vô cùng lớn.

 Bài toán: xác định tần số quảng bá để thời gian truy cập trung

bình nhỏ nhất

 Kết quả:

푝₁

푝₂

푓 =

1

; 푓 =

2

푝₁+ 푝₂

 vd: 푝₁= 0,9, 푝₂= 0,1, 푝₁= 9푝₂, khi đó 푓 = 3 푓

1

2

 Có thể tổng quát kết quả cho n đơn vị dữ liệu bằng nhau.

19

Tính toán di động @Hà Quốc Trung 2011

Giải thuật

 Xác định số đơn vị dữ liệu gán cho kênh ondemande, đảm bảo độ trễ < một

giá trị ngưỡng L nào đó

 Đưa càng nhiều “hot items” vào kênh quảng bá càng tốt.

 Giải thuật

For i = N down to 1 do:

Begin

1. Assign D1, …, Di to the broadcast channel

2. Assign Di+1, …, DN to the on-demand channel

3. Determine the optimal value of Bb and Bo, to minimize

the access time T, as follows

a. Compute To by modeling on-demand channel as

M/M/1 (or M/D/1) queue

b. Compute Tb by using the optimal broadcast

frequencies F1, …, Fi

c. Compute optimal value of Bb which minimizes the

function T = To + Tb.

4. if T <= L then break

End

20

Tính toán di động @Hà Quốc Trung 2011

Bài giảng Tính toán di động - Chương 5: Quản lý và phổ biến dữ liệu trong tính toán di động - Hà Quốc Trung