thuật toán Carier null message

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC ──────── * ──────── TIỂU LUẬN CÁC KỸ THUẬT HIỆN ĐẠI TRONG CNNT ĐỀ TÀI: Tìm hiểu Carier-Null Message Algorithm Giảng Viên : GVC-TS Phạm Đăng Hải Học Viên thực : Nguyễn Văn Vơn – CB160546 Lớp : CNTT-2016B Hà Nội 09/2017 I, Tổng Quan Sự mô kiện rời rạc xem thành phần cho trình xử lý song song, kể từ hệ thống vật lý mô phân tách thành số tiến trình vật lý lỏng lẻo (PPs) sau mô số trình hợp lý Các tiến trình logic (LP) chạy mạng xử lý Mỗi tiến trình logic chứa phần trang thái tương ứng với tiến trình vật lý mô hình đó, trì đồng hồ địa phương để thấy xử lý trình mô trình xử lý LP phụ thuộc vào thay đổi trang thái tiến trình vật lý gây thay đổi trạng thái số tiến trình vật lý khác Để mô hình hóa tương tác PPs , thông điệp nhẵn thời gian truyền tiến trình logic Bên cạnh mô xây dựng LPs liên kết message-passing Sự song song trực quan hệ thống vật lý tự động chuyển đổi trở nên đồng thời mặt tính toán Tuy nhiên, phát song song mô kiện rời rạc khó nắm bắt khía cạnh thời gian mô dễ dàng ánh xạ tới máy tính song song Để đảm bảo tính xác mô điều phải đảm bảo tất Các LP tuân theo ràng buộc nhân địa phương, LP phải xử lý kiện trật tự nhãn thời gian (timestamp) Kể từ tiến trình logic được thực hiên song song , thời gian nội tiến trinh logic tang lên không đồng , giao thức đồng hóa thời gian phải khai thác Trong mô kiện rời rạc song song, xuất quan hệ nhân lỗi nội tránh khỏi Trình tự nhãn thời gian thông điệp gửi qua liên kết định mạng mô luôn chuỗi giá trị không tăng Và LP xử lý kiện E với nhãn thời gian T trừ xác định nhận kiện khác với nhãn thời gian nhỏ t Vì xử lý kiện không muộn kết vi phạm ràng buộc nhân địa phương Khi chúng đưa định, LPs bị chặn Bên cạch đó, với hàng đợi đầu vào, deadlocks xảy chu trình mô mạng Để giải toán deadlock : deadlock avoidance , CMB algorithm hereafter, deadlock recovery giải thuật công bố Như phân tích hiệu suất trước thuật toán thận trọng đạt tốc độ tăng tốc mô việc nỗ lực phòng tránh giải deadlocks Hình 1: Số liên kết biểu diễn giá trị link-clock Hình (a) LP0 xử lý thông điệp từ nguồn, link-clock tiến trình khác đến (i.e.,0) hoen nhãn thời gian (i.e.,5) Như vòng lặp phụ thuộc (WD loop) phát sinh : LP0 đợi LP2 để gửi thông điệp , LP2 chờ nhận thông điệp từ LP1, LP1 chờ nhận thông điệp từ LP0 Deadlock gây Trong hinh (b), cho có đệm kết hợp với liên kết Do đó, deadlock gây LP0 tiếp tục gửi thông điệp tới LP1 từ chối LP2 Như hình (a), LP3 xử lý thông điệp từ LP1, đàng chờ LP2 để gửi thông điệp Bởi có đệm cho đầu đầu vào liên kết , LP3 nhận thông điệp từ LP1 Bên cạnh đó, LP1 bị chặn việc gửi thông điệp vòng lặp đợi hình thành : LP3 dang đợi để nhận thông điệp từ LP2 , LP2 đợi để nhận từ LP0 , LP0 đợi để gửi thông điệp đến LP1, LP1 đợi để gửi đến LP3 Deadlock gây Bài báo có cấu trúc sau: Thuật toán CMB giới thiệu Sau đưa đề xuất thuật toán, giải thuật carier-null message phác thảo Thuật toán carier-null message đưa null-message đề xuất giải thuật CMB, lý thuyết giao thức thông điệp carier-null message để tránh deadblock trình mô Lookahead tăng lên nơi mà tăng cách tìm kiếm mô hình mô mạng sử dụng giải thuật carrier-null message Giải thích trực tiếp xác chứng minh thuật toán đề xuất cho thấy cách thuật toán hoạt động liệu thuật toán có hoạt động xác hay không Cuối phân tích, liên hệ vấn đề trình bày rút kết luận II, Giải thuật CMB Trong khuôn khổ viết này, giả thiết hệ thống vật lý mô hình hóa có khả nhận xét dự đoán Khái niệm 1: Khả nhận xét có nghĩa thông điệp gửi PP thời điểm t chức trạng thái ban đầu, thời diểm t, thông điệp nhận nhận chứa có chưa t Khả dự đoán có nghĩa cho chu trình (một tập hợp PP0, …, PPn-1, PPi gửi thông điệp đến PPi+1 PPn-1 gửi thông điệp đến PP0) t, có PP chu trình xác định thông điệp gửi thời điểm t + & (&>0) , dựa thông điệp nhận thời điểm t Khả nhận xét dự đoán quan trọng giải thuật CMB Cấu trúc LP giải thuật CMB mô tả (hình 2) Một LP bao gồm nhiều hang đợi FIFO: chúng nhập vào tạo thông điệp hàng đợi, tương ứng với kết nối vào Giá trị link-clock liên kết tới định nghĩa timestemp thông điệp hàng đợi kết nối đến liên kết Nếu hàng đợi trống nhãn thời gian thông điệp cuối xóa khỏi hàng đợi Giá trị link-clock liên kết định nghĩa timestemp thông điệp cuối hàng đợi Nếu hàng đợi trống nhãn thời gian thông điệp cuối đặt hàng đợi Với LPi, có : Trong Tki giá trị thời gian kết nối vào (k, i) Điều đưa rang buộc thấp nhãn thời gian thông điệp mà Lpi nhận tương lai Thông điệp với nhãn thời gian với Tini xử lý lập tức, thông điệp gửi đến với nhãn thời gian nhỏ Tini Tuy nhiên, thông điệp với nhãn thời gian lớn Tini không xử lý chúng bị chiếm chỗ thông điệp có nhãn thời gian nhỏ Do đó, tình huống: Hàng đợi vào kết nối (k, i) rỗng, với tất kết nối (k, i) Tki = Tini Hình 2: LPi giải thuật CMB LPi bị chặn có thông điệp hàng đợi vào kết nối Deadblock xuất (xem hình 2) Bất kỳ thông điệp tạo trình xử lý đưa vào event pool Một LP không đẩy thông điệp có nhãn thời gian hàng đợi đảm bảo thông điệp gửi đến liên kết với nhãn thời gian nhỏ Điều tính toán giá trị lookahead L LP Như đề cập, lookahead LP xử lý thông điệp có nhãn thời gian t, nhãn thời gian thông điệp tạo bé t + L Ví dụ như, mạng mô hàng đợi mạng, giá trị lookahead coi thời gian phục vụ ngắn Do đó, LPi suy đoán tất thông điệp chuyển qua kết nối (i, j) thời điểm Tout i : Vì vậy, thông điệp gửi đến LPj, có nhãn thời gian nhỏ Tout i , lấy từ event pool đẩy vào hàng đợi liên kết (i, j) Nếu không, lưu đến Tout i lớn nhãn thời gian Deadlock giải thuật CMB tránh cách gửi null message, thông báo vắng mặt thông điệp Khi nhận null message, LP biết không nhận thông điệp thật tù kết nối vào gắn nhẵn thời gian null message Việc xử lý null message đơn giản khởi tạo lại giá trị link-clock kết nối vào Sự vắng mặt thông điệp thật hệ thống vật lý thời điểm t nhận kiện thông điệp truyền vào thời điểm Vì vậy, kết nối (i, j), có thông điệp event pool gửi đi, mô tả trên, LPi đưa thông điệp tới hàng đợi kết nối (i, j) Ngược lại, giá trị Tij nhỏ Tout i , LPi gửi null message có nhãn Tout i tới hàng đơi ra, thông báo vắng mặt thông điệp thật thời điểm Tout i Từ null message sử dụng để tăng thời gian mô phỏng, nhận (hoặc gửi) null message từ hàng đơi vào (hoặc hàng đợi ra) xóa null message trước realizability hàng đơi Bởi khả thực hệ thống vật lý, L tính toán hàm thời gian t lich sử mô bởi/ LP Và khả suy đoán hệ thống vật lý, L chắn lớn Do đó, thời gian mô LP tăng dần Deadlock mô phân tán tránh khỏi Thuật toán: While Ti < [thời điểm kết thúc] Do (1) Input Xóa thông điệp từ hàng đợi nhãn thời gian Tin i (2) Computation Cập nhật link-lock kết nối vào; Tính Tin i dựa theo biểu thức 1; Tính Tout i dựa theo biểu thức (3) Simulation Thực hoạt động mô tương ứng; Đưa thông điệp với nhãn thời gian tạo vào event pool (4) Output Xóa thông điệp từ event pool nhãn thời gian nhỏ Tout i ; Đẩy thông điệp đến hàng đợi tương ứng; Đẩy null message đến hàng đợi lại an toàn (5) Computation Tính link-clock kết nối ra; Khởi tạo lại thời gian Ti dựa theo biểu thức Link-clock kết nối vào (hoặc ra) cập nhật sau thông điệp xóa từ hàng đợi vào tương ứng Thời gian mô LPi định nghĩa sau: Trong đó, Tki giá trị kết nối vào, Tij giá trị kết nối Tóm lại, giải thuật CMB bao gồm bước lặp lặp lại việc mô công việc LPi thời điểm kết thúc Vì bế tắc mô song song thường sinh vòng lặp phản hồi mạng mô phỏng, để phá vỡ deadblock, thường có số lượng khổng lồ null message gửi theo vòng lặp Tuy nhiên, số trường hợp, LP cần phải không bị chặn phản hồi lặp phát Ví dụ (a) hình 1, LP2 không gửi thông điệp LP0 gửi thông điệp đến LP1 Vì LP0 không cần đợi từ LP2, xử lý thông điệp thật từ nguồn mà không cần quan tâm đến việc xuất thông điệp từ LP2 có nhãn thời gian nhỏ Với ý tưởng này, phát triển giải thuật để phát vòng lặp phản hồi trình mô phỏng, để tăng giá trị lookahead mô phát vòng lặp phản hồi Việc phát vòng lặp phản hồi tăng giá trị lookahead tạo giao thức thông điệp đặc biệt carrier-null message III, The Carrier Null Message Algorithm Tương tự thuật toán CMB, Thuật toán carrier-null message bao gồm bước : Input, Simulation, Computation 1, Output Computation Tuy nhiên cúng ta tập chung vào việc giới thiệu carrier-null message hoạt động khác với giải thuật CMB bước: Simulation Output steps Khái niệm 2: Một Carrier-Null Message (t, route.inf , carier.null) sử dụng để thông báo vắng mặt thông điệp thực hệ thống vật lý thời điểm t (theo cách tương tự null-message) t nhãn thời gian thông điệp route.inf thông tin tuyến đường, la.inf thông tin lookahead Như null-message, Carrier-Null Message giao thức thông điệp Xoá chúng không gây thay đổi hành vi mô Bên cạnh , carier-null message (t’, route.inf’,carier.null) để trống trước null-message trước carier-null message với route.inf với route.inf’trong hàng đơi vào * Bước mô phỏng: Hình 3: Quy trình xử lý thông điệp bước mô Trong bước này, thông điệp gỡ bỏ từ hàng đợi đầu vào thông điệp thực tương tự thuật toán CMB, số hoạt động mô tiến hành theo đặc tả mô thông tin trạng thái thu thập thời điểm Nếu có thông điệp thực tạo chúng đặt vào event pool Thêm vào thuật toán chúng tôi, LPi tạo qua carier-null message dựa giao thức xử lý thông điệp Chúng định nghĩa nexti nhứ tập kết nối mà đầu vào input mang theo : Trong old.Tini giá trị Tini trươc thay dổi bước Computation Phân chia thành ba tập s1,s2 s3 dựa thông điệp Mik xóa khỏi liên kết hàng đợi đầu vào (k,i) * Bước đầu : Hình 4: Thuật toán bước đầu Trong bước thông điệp đặt hàng đợi đầu xác định Nếu thông điệp thật lấy từ event pool giống với giải thuật CMB , thông số (t,real.message) đặt hàng đợi đầu liên kết (i,j) có hai trường hợp : 1, carier-null message (0, route.inf, carrier.null) tìm thấy event pool Có ba trường hợp sau : 1.1, la.inf bé Tout , không cần thiết tiếp tục gửi carrier-null message lookahead cải thiện Thay null-message thường với nhãn thời gian với Touti đặt hàng đợi đầu liên kết (i,j) 1.2, la.inf lớn Touti, LPi phát dự đời chờ phụ thuộc by tìm kiếm định danh route.inf, dự đoán hành vi tương lai tạo Nếu link-clock Tij bé la.inf, LPi đặt null-message thường với nahxn thời gian vớ la.inf ( thay Touti) hàng đợi đầu 1.3, la.inf lớn T outi LPi không nằm route.inf, carier-null message đặt hàng đợi liên kết (i,j), mà nhãn thời gian với Touti 2, carrier-null message event pool Trong trường hợp , phụ thuộc vào giá trị Tij , null-message thường dễ dàng đượ đặt hàng đợi đầu với nhãn thời gian với T outi, biết thông điệp thật truyền khoảng thời gian ( Tij , T outi ) IV, Giải thích trực quan ví dụ thực tế: Hinh 5: Mô mạng cho thuật toán Carrier Null Message - - LP1 LP0 hình nguồn tiến trình LP0 gửi hai thông điệp thật tới LP1 thời điêmt 30 60 LP’ gửi hai thông điệp tới LP4 thời điểm 20 40 LP2 gửi thông điệp nhận tới LP3 Thời gian xử lý thông điệp, thông điệp thật giao thức thông điệp môt thời điểm LP coi lookahead giá trị L Để phát vòng lặp chờ phụ thuộc, bước (xem bảng 1) LP1 LP4 gửi carrier-null message thay null-message Các carrier-null message cập nhật bước chúng truyền mạng Trong bước 5, LP1 LP4 phát vòng lặp chờ phụ thuộc, sau chúng gửi null-message đánh nhãn thời gian với thông tin lookahead carrier-null message nhận 10 Bảng 1: truyền thông điệp thuật toán Carrier-null message hình 6: Phát WD Loop 11 ... có cấu trúc sau: Thuật toán CMB giới thiệu Sau đưa đề xuất thuật toán, giải thuật carier- null message phác thảo Thuật toán carier- null message đưa null- message đề xuất giải thuật CMB, lý thuyết... lookahead tạo giao thức thông điệp đặc biệt carrier -null message III, The Carrier Null Message Algorithm Tương tự thuật toán CMB, Thuật toán carrier -null message bao gồm bước : Input, Simulation, Computation... Xoá chúng không gây thay đổi hành vi mô Bên cạnh , carier- null message (t’, route.inf’ ,carier. null) để trống trước null- message trước carier- null message với route.inf với route.inf’trong hàng đơi