Exclusão Mútua e Eleição

Tamanho: px

Começar a partir da página:

Download "Exclusão Mútua e Eleição"

Edite Lisboa Camilo
10 Há anos
Visualizações:

1 Exclusão Mútua e Eleição Prof. Raul Ceretta Nunes Curso de Ciência da Comutação ELC Sistemas Distribuídos 1

2 Algoritmo Centralizado a) Processo 1 solicita ermissão ao coordenador ara entrar na região crítica. Permissão é concedida. b) Processo 2 então solicita ermissão ara entrar na mesma região crítica. O coordenador não resonde. c) Quando o rocesso 1 sai da região crítica, ele informa o coordenador, que então envia OK ao rocesso 2. 2

b) Processo 2 então solicita ermissão ara entrar na mesma região crítica.

3 Exemlo: servidor gerenciando token de exclusão mútua ara um gruo de rocessos Fila de requisições Server Envia token 1 1. Requer token 2. Libera token

4 Algoritmo Distribuído Requisição contém: hnome da região crítica (ocional) ho número do rocesso htemo lógico (timestam) 4

5 Algoritmo Distribuído (Ricart e Agrawala) On initialization state := RELEASED; To enter the section state := WANTED; Multicast request to all rocesses; rocessamento da requisição T := request s timestam; Wait until (number of relies received = (N 1)); state := HELD; On receit of a request <T i, i > at j (i j) if (state = HELD or (state = WANTED and (T, j ) < (T i, i ))) then queue request from i without relying; else rely immediately to i ; end if To exit the critical section state := RELEASED; rely to any queued requests; 5

:= HELD; On receit of a request <T i, i > at j (i j) if (state = HELD or (state = WANTED and (T, j ) < (T i, i ))) then queue

6 Algoritmo Distribuído a) Dois rocessos desejam entrar na mesma região crítica ao mesmo momento. b) Processo 0 tem menor timestam, logo ele vence. c) Quando o rocesso 0 termina, ele envia um OK e o rocesso 2 ode agora entrar na região crítica. 6

7 Algoritmo Distribuído (Maekawa) On initialization state := RELEASED; voted := FALSE; For i to enter the critical section state := WANTED; Multicast request to all rocesses in V i ; Wait until (number of relies received = K); state := HELD; On receit of a request from i at j if (state = HELD or voted = TRUE) then queue request from i without relying; else send rely to i ; voted := TRUE; end if For i to exit the critical section state := RELEASED; Multicast release to all rocesses in V i ; On receit of a release from i at j if (queue of requests is non-emty) then remove head of queue from k, say; send rely to k ; voted := TRUE; else voted := FALSE; end if 7

from i without relying; else send rely to i ; voted := TRUE; end if For i to exit the critical section state := RELEASED; Multicast release to all rocesses in V i ;

8 Algoritmo Token Ring a) Um gruo de rocessos desordenados sobre uma rede. b) Um anel lógico construído em software. 8

9 Algoritmo Token Ring 1 2 n 3 4 Token 9

10 Comaração dos Algoritmos Proriedades chaves: hnúmero de mensagens requerido ara um rocesso entrar e sair da região crítica hatraso que ode ocorrer antes de conseguir entrar na região crítica hsensibilidade à falhas 10

região crítica hatraso que ode ocorrer antes de

11 Comaração dos Algoritmos Algorithm Messages er entry/exit Delay before entry (in message times) Problems Centralized 3 2 Coordinator crash Distributed 2 ( n 1 ) 2 ( n 1 ) Token ring 1 to 0 to n 1 Crash of any rocess Lost token, rocess crash 11

2 Coordinator crash Distributed 2 ( n 1 ) 2 ( n 1 ) Token

12 Exercício 1) Avalie qual algoritmo deve ser utilizado se regiões críticas são raramente utilizadas. 1) Avalie qual algoritmo deve ser utilizado se regiões críticas são frequentemente/muito utilizadas. 12

13 Comentários sobre Exercícios 1) fator dominante = mecanismo de entrada 2) fator dominante = modo de esera 13

14 Algoritmos de Eleição 14

15 Algoritmo de Eleição Função hescolher um rocesso que deverá liderar ou coordenar um algoritmo distribuído. Proriedades h(e1) Segurança - um rocesso articiante i tem elected i = ou elected i = P, onde P é o escolhido como líder (não defeituoso e com maior id). h(e2) Subsistência - todos os rocesso i articiam e configuram elected i ou falham. 15

Proriedades h(e1) Segurança - um rocesso articiante i tem elected i = ou elected i =

16 Um rocesso i não convoca mais de uma eleição or vez, mas dois rocessos i e j odem convocar concorrentemente. A eficiência do algoritmo é medida or: hnúmero de mensagens enviadas - largura de banda consumida; e htemo do ciclo do algoritmo - temo entre início e término de uma execução. 16

A eficiência do algoritmo é medida or: hnúmero de mensagens enviadas -

17 Algoritmo de Chang e Roberts Algoritmo de eleição baseado em anel Objetivo: eleger um coordenador, o de maior id Modelo de sistema: hnão ocorrem falhas ho sistema é assíncrono hrocesso i só conhece um vizinho (sucessor) e só se comunica com ele (envio) e com o antecessor (recebimento). Sucessor = (i+1) mod n hrocesso i não conhece id dos outros rocessos 17

hrocesso i só conhece um vizinho (sucessor) e só se comunica com ele (envio) e com o

18 Algoritmo de Chang e Roberts Notas: A eleição iniciada elo rocesso O identificador mais alto encontrado é Os rocessos articiantes são marcados mais escuro

4 3 17 17 O identificador mais alto encontrado é

19 Algoritmo de Chang e Roberts Inicialização articiante falso coordenador Tarefa 1: início de uma eleição articiante verdadeiro send(eleição, id i ) ara (i+1) mod n 19

20 Algoritmo de Chang e Roberts Tarefa 2: quando receive(eleição, id j ) se id j > id i então articiante verdadeiro send(eleição, id j ) ara (i+1) mod n senão se id j < id i E articiante == falso então articiante verdadeiro send(eleição, id i ) ara (i+1) mod n senão % id j = id i articiante falso send(eleito, id i ) ara (i+1) mod n 20

id i E articiante == falso então articiante verdadeiro send(eleição, id i ) ara

21 Tarefa 3: quando receive(eleito, idj) articiante falso se id j id i então coordenador id j send(eleito, id j ) ara (i+1) mod n senão coordenador id i 21

22 Exercício O número de mensagens trocadas costuma ser uma das métricas de desemenho ara avaliar algoritmos distribuídos. Demonstre orquê, na ausência de concorrência, no ior caso o algoritmo baseado em anel de Chang e Roberts troca 3N-1 mensagens. 22

23 Resosta do Exercício A ausência de concorrência indica que aenas um rocesso disara uma eleição. O ior caso corresonde ao início da eleição elo sucessor do maior identificador. hn mensagens ELEICAO ara chegar ao futuro coordenador, que não disara a eleição or que ainda não comletou o anel. hn-1 mensagens ELEICAO ara ercorrer o anel e chegar ao coord. hn mensagens ELEITO ara concluir a eleição Resultado = 3N-1 mensagens! 23

24 Algoritmo de Garcia-Molina Conhecido como algoritmo do valentão - bully Modelo de sistema: hrocessos odem falhar durante eleição hcomunicação é confiável hsistema é síncrono (usa timeouts) hrocesso i conhece ID dos outros rocessos hrocesso i ode se comunicar com qualquer j 24

25 Algoritmo de Garcia-Molina election Eleição do coordenador P 2 aós falha de P 4 seguida de falha em P 3 Stage 1 Stage 2 1 election answer 2 answer election answer election election C 4 C timeout Stage Eventually... Stage 4 coordinator C

26 Variáveis de Sincronismo Num sistema síncrono são conhecidos: hatraso de transmissão máximo (T trans ) hatraso de rocessamento máximo (T rocess ) hround-tri-time (T) = 2.T trans + T rocess 26

27 Imortância da recisão das hióteses Considere que T não seja reseitado. Por exemlo, 3 funcionando de forma extremamente lenta (erda de sincronismo). Considere que um rocesso falho ossa ser substituído or outro com o mesmo ID e que ordem de entrega não ode ser garantida. 27

Documentos relacionados

Exclusão Mútua Distribuída. Algoritmos para eleição de um coordenador ou líder. UBI, DI, Paula Prata SDTF T04 1

Exclusão Mútua Distribuída. Algoritmos para eleição de um coordenador ou líder. UBI, DI, Paula Prata SDTF T04 1 Exclusão Mútua Distribuída Algoritmos para eleição de um coordenador ou líder 1 Suponhamos N processos, pi, i=1,2,,n que não partilham variáveis, mas que partilham algum recurso partilhado ao qual devem