LaSiD/UFBA. Raimundo J. de A. Macêdo

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1 Fundamentos de Sistemas Distribuídos Terminação Distribuída LaSiD/UFBA Raimundo J. de A. Macêdo 1 Todos os processos envolvidos numa computação distribuída encerraram suas atividades. Ou seja, estão num estado passivo e não serão reativados. Estados de um processo Ativo : executando o texto do programa Passivo : Terminado (completou a tarefa) Esperando msgs de outros processos Copyright: Raimundo Macêdo, LaSiD/DCC/UFBA 2

2 Um programa seqüencial termina quando sua última instrução é executada. Sistema concorrente centralizado : consulta o estado a fila de Processos Sistema. Distribuído :??? Não há estado global (filas)!!! 3 Algumas Referências: M. Bem-Ari, cap. 12 Michel Raynal, Distributed Alg. And Protocols, Cap. 4 Nancy A. Lynch, Cap. 19 Y. Tseng, Cheng-Chung, Termination Detection Protocols for Mobile Distributed Systems, IEEE Trans. on Comp. Systems, v. 12 n. 6, June/

3 Sistema Distribuído : Não há estado global (filas) sobre processos ou canais de comunicação Não basta detectar que todos os processos estão em estado passivo, uma vez que há possibilidade de existirem mensagens em transito. Ativo msg Passivo Ativo Terminação distribuída se dá quando todos os processos estão em estado passivo e não existem mensagens em transito. 5 Quando há loops infinitos, comuns em sistemas concorrentes/distribuídos, a terminação é caracterizada por processos que esperam mutuamente por sinais de comunicação. Se a espera não é intencional => deadlock Num algoritmo distribuído A, se cada processo está esperando por uma msg de um outro processo, então A está em deadlock. Ou seja, não pode se tornar ativo novamente ==> Terminado Deadlock Prevenção Não faz sentido para terminação Detecção 6

4 Dado um algoritmo caracterizado por um conjunto S de processos, o problema de detectar deadlock em S pode ser reduzido a detectar um deadlock num subconjunto T de S. {S - T} pode estar ativo ou terminado T S Em detecção de deadlock, T não é previamente definido (é calculado dinamicamente). Em terminação, estamos interessados em estabelecer (ou detectar) a terminação de todos os processos em S. Em síntese, com terminação está-se interessado em mostrar que um dado conjunto de processos possui certa propriedade, enquanto que em deadlock está-se interessado em procurar um conjunto de processos que Copyright: Raimundo Macêdo, LaSiD/DCC/UFBA 7 possuam certa propriedade. Outra diferença Deadlock : todos os processos estão parados e esperando por msgs Terminação : Processos passivos estão esperando mensagens ou já concluíram suas tarefas. 8

5 Princípios das soluções distribuídas existentes 1) Mostram que todos os processos envolvidos (S) possuem a propriedade de terminação 2) Impõem um estrutura em S para permitir a varredura dos processos checando a propriedade de terminação a) anel unidirecional b) spanning tree c) ciclos em grafos 3) Usam um método especifico de varredura na estrutura a) difusão b) tokens coloridos c) ciclo de processos d) timestamping 9 Fonte ou ambiente A computação começa quando a fonte manda uma mensagem. Um processo que recebe uma mensagem pode começar sua computação e enviar novas mensagens. eventualmente a fonte deve ser informada que todos os processos terminaram. 10

6 Fonte Processo ativo : executando o programa passivo : demais estados Passivo Terminado (completou sua tarefa) Esperando por mensagem de outros processos Se todos os processos estão passivos e não há mensagem em transito, o algoritmo distribuído está terminado. 11 Ideia básica Pi msg sinal Pj msg enviada defout := defout + 1 sinal recebido defout := defout - 1 msg recebida defin := defin + 1 sinal enviado defin := defin - 1 Uma mensagem só é enviada por um processo quando este recebe é ativado por uma mensagem. A terminação se dá quando o processo retornar para seu estado inicial defin = defout = 0) 12

7 When received (message, p) if defin = 0 then parent = p else others := others + p defin := defin + 1 when received (signal, p) defout := defout - 1 when send (message, Pi) to Pj possible only (defin # 0) do defout := defout + 1 send (message, Pi) to Pj end do When send (signal) possible only (defin > 1) or (defin = 1 and defout = 0) if defin = 1 then send (signal, i) to parent else oth := an element of others others := others - oth send (signal, i) to oth defin := defin Outras soluções Terminação usando Anel (Dijkstra, Feijen, and Van Gasteren) P0, P1, P2,...Pn-1, P0 O token é enviado por P0 quando P0 se torna passivo. P0 envia pra Pn-1 que envia-o para Pn-2 quando Pn-1 se torna passivo, etc. Quando o token volta para P0 o algoritmo termina. Problema : um processo Pi que passou o token para Pi-1 pode ser reativado por uma mensagem enviada por um processo ainda não visitado. Solução : uso de 2 tipos de tokens (2 cores) Copyright: Raimundo Macêdo, LaSiD/DCC/UFBA 14

8 Tentativa de Solução P3 P4 msg P2 passivo ativo P0 P1 15 Solução com 2 cores P3 P4 msg P2 ativo passivo passivo-ativador P0 Terminou P1 16

9 Dijkstra, Feijen and Van Gateren, 1983 Termination on a Ring para um processo Pi Michel Raynal, Distributed Alg. And Protocols, pg 76 when received (message, m) do state := active; enddo; when sent (message, m) to j do if my_number < j then col_proc := red; send (message, m) to j; enddo when received (token, ct) from i + 1 do tok_pres := true; col_tok := ct; if my_number = 0 then if col_pres = white and col_tok = white then termination detected else relaunch detection; endif; endif; enddo; when sent(token, ct) to i -1 do /* possible only if state = passive and tok_pres = true */ if col_proc = red then col_tok := red; endif; tok_pres := false; send (token, col_tok) to i -1; col_proc := white; enddo When waiting (message, m) Copyright: or end-computation Raimundo Macêdo, state LaSiD/DCC/UFBA := passive; enddo 17 18

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