Sistemas Distribuídos Capítulo 6 - Aula 10

Tamanho: px

Começar a partir da página:

Download "Sistemas Distribuídos Capítulo 6 - Aula 10"

Linda Antônia Conceição Pedroso
6 Há anos
Visualizações:

1 Sistemas Distribuídos Capítulo 6 - Aula 10 Aula de hoje Introdução ao problema de sincronização Relógios Físicos Algoritmos de Sincronização Aula de hoje Relógios Lógicos Relógios de Lamport Relógios Vetoriais 1

2 Algumas definições... Um sistema distribuído pode ser visto como uma coleção P de N processos p i, i = 1,2, N - Evento: ocorrência de uma ação associada ao processo Cada processo consiste de uma sequência de eventos execução de uma instrução de máquina Processos se comunicam através de mensagens Ações de um processo: enviar e receber mensagens, mudar o próprio status Eventos dentro de um processo p i podem ser totalmente ordenados pela relação acontece antes ( happened before ), ou seja, a b, se e somente se a ocorre antes de b em p i

3 Relação Happened Before 1) Se dois eventos ocorrem no mesmo processo, então eles ocorrem na ordem observada pelo processo p i 2) Quando uma mensagem m é trocada entre dois processos, e a é o evento de envio e b o de recebimento, então a b 3) Relação acontece antes é transitiva: a b e b c, então a c.

4 Happened Before Diagrama de tempo: - Pontos representam eventos, linhas verticais processos, e setas mensagens. - p 1 r 4 - Uma alternativa a definição acontece antes é dizer que a b significa que o evento a possa ter causado o evento b - Dois eventos são denominados concorrentes, se a não causa b e b não causa a - p 3 e q 3 são concorrentes! (mesmo que no diagrama de tempo temos que q 3 tenha ocorrido antes de p 3, o processo P não sabe que o processo Q fez em q 3 até P receber uma mensagem em p 4 )

5 Happened Before Se dois eventos d e f acontecerem em processos diferentes e não trocarem mensagens entre si, nem mesmo indiretamente através de um terceiro processo, então nem d f e nem f d são verdadeiros. Estes eventos são considerados concorrentes (d f ou f d), o que simplesmente significa que nada pode ser dito a respeito de quando tais eventos ocorreram, ou sobre qual deles ocorreu antes e qual ocorreu depois.

6 Relógios de Lamport (1978) Idéia: Introduzir um relógio que atribua um número a um evento, onde este identificador pode ser pensado como o tempo em que o evento ocorreu - C i relógio do processo P i função que atribui um número C i (a) para qualquer evento a em P i - Função não está relacionada com tempo físico - Se o evento a ocorre antes do evento b, então a deve ter acontecido em um tempo menor que o evento b se a b então C(a) < C(b) : condição para consistência do relógio

7 Relógios de Lamport (1978) - Considerando os eventos concorrentes, a condição se C(a) < C(b) então a b não se aplica, pois significa que eventos concorrentes devem ocorrer ao mesmo tempo. p 2 e p 3 são concorrentes com q 3, o que significa que p 2 e p 3 deveriam ocorrer no mesmo tempo que p 2 e p 3, contradizendo a consistência do relógio, pois p 2 p 3.

8 Relógios de Lamport (1978) - Condição para consistência do relógio C 1 : Se a e b são eventos em um processo P i e a acontece antes de b, entao C i (a) < C i (b) C 2 : Se a envia uma mensagem a partir do processo P i e b recebe esta mensagem no processo P j então C i (a) < C j (b)

9 Relógios de Lamport (1978) - Garantindo a condição para consistência do relógio Para garantir C 1 : Cada processo P i incrementa o relógio C i entre dois eventos sucessivos Para garantir C 2 : Se o evento a envia uma mensagem m a partir do processo P i, a mensagem m possui o timestamp T m = C i (a). Ao receber a mensagem m, P j ajusta seu próprio relógio local para C j max (C, T ) + 1 j m Sistema de relógios que satisfaça a condição de consistência do relógio pode ser usado para ordernar o conjunto de eventos de um sistema distribuído.

10 Relógios de Lamport (1978)

11 Relógios de Lamport (1978) - Para ordenar totalmente os eventos, podemos usar o PID do processo, para ter desempate (isto ocorre quando os eventos são concorrentes!) P Q R p1 p2 p3 p4 q1 q2 q3 q4 q5 r1 r2 r3 Condição Inicial: C(P) = 0, C(Q) = 2, C(R) =0 Processadores: pid(p) = 0, pid(q) = 1, pid(r) = 2 Ordenamento parcial p1 = 1, p2 = 4, p3 = 5, p4 = 8 q1 = 3, q2 = 4, q3 = 5, q4 = 6, q5 = 7 r1 = 1, r2 = 2, r3 = 7 Ordenamento total p1 = 10, p2 = 40, p3 = 50, p4 = 80 q1 = 31, q2 = 41, q3 = 51, q4 = 61, q5 = 71 r1 = 12, r2 = 22, r3 = 72

12 Relógios Vetoriais - Por usar inteiros simples como marcas de tempo, o algoritmo de Lamport perde informações de vários ordenamentos válidos. Após aplicar o algoritmo de Lamport, temos apenas uma de várias ordenações possíveis! Ou seja, temos um SD totalmente ordenado - No entanto, em algumas situações, é necessário ter acesso a todas as ordenações parciais possíveis, que representam fotografias consistentes do Sistema Distribuído, ou seja estados globais. - Em recuperação a falhas, é necessário termos acessos a estes estados globais.

13 Relógios Vetoriais - Por exemplo, podemos estar interessados em saber se o evento n é concorrente com d, c ou y. Aplicando o algoritmo de Lamport, teremos uma ordenação total que fará com que esta informação desapareça!

14 Relógios Vetoriais (Mattern, Figdge,1988) Vetor de relógios VC i no processo p i é um vetor de N inteiros 1) Inicialmente CV i [j] = 0 cada i, j = 1, 2, N 2) antes de cada evento, p i executa CV i [i] := CV i [i] +1 3) p i envia t = CV i em cada mensagem transmitida 4) quando p i recebe (m,t), o processo ajusta CV i [j] := max(cv i [j], t[j]) j = 1, 2, N (antes do próximo evento adiciona 1 ao seu próprio contador de eventos)

15 Relógios Vetoriais (Mattern,Figdge,1988) p1: a(1,0,0); b (2,0,0) envia (2,0,0) juntamente com a mensagem m1 Em p2, no recebimento de m1, o vetor de relógios é modificado para max ((0,0,0), (2,0,0)) = (2, 0, 0) adicionando 1 ao seu próprio relógio = (2,1,0) Neste caso, o evento c 'sabe' que ocorreram 2 eventos no processo p 1 antes da ocorrência do evento c em p 2 =,<=, max: devem ser realizadas entre pares de elementos (1,0,0) (2,0,0) p 1 a b m 1 p 2 (2,1,0) (2,2,0) c d m 2 Physical time p 3 (0,0,1) e f (2,2,2)

16 Relógios Vetoriais (Mattern,Figdge,1988) Eventos c, e são concorrentes: nem VC(e) <= VC(c) nem VC(c) <=VC(e) (1,0,0) (2,0,0) p 1 a b m 1 p 2 (2,1,0) (2,2,0) c d m 2 Physical time p 3 (0,0,1) e f (2,2,2)

17 Algumas considerações... Algoritmos de Cristian e Berkeley sincroniza relógios físicos, apesar da defasagem entre relógios e retardos das mensagens Para ordenar eventos em computadores diferentes, sincronização dos relógios nem sempre pode ser feito A relação acontece antes resulta em uma ordenação parcial dos eventos Relógios de Lamport são contadores que mudam de acordo com o relacionamento de acontece antes entre os eventos. Ao final, é possível determinar uma ordenação total válida, entre diversas possíveis Relógios vetoriais possibilita definir todas as ordenações parciais possíveis em um Sistema Distribuído

Documentos relacionados

Sistemas Distribuídos. Professora: Ana Paula Couto DCC 064

Sistemas Distribuídos. Professora: Ana Paula Couto DCC 064 Sistemas Distribuídos Professora: Ana Paula Couto DCC 064 Sincronização - Relógios Lógicos Capítulo 6 Agenda Relógios Lógicos Relógios de Lamport Relógios Vetoriais Algumas definições... Um sistema distribuído