Thông tin tài liệu
Đ IH CQU CGIAHÀN I TRƯ NG Đ I H C CÔNG NGH PHAN ĐA PHÚC NGHIÊN C U V N Đ TRUY N BÁ THÔNG TIN GI ACÁCTÁCT DIĐ NG TRONG M NG Đ NG LU NVĂNTH Hà N i - 2010 CSĨ Đ IH CQU CGIAHÀN I TRƯ NG Đ I H C CÔNG NGH PHAN ĐA PHÚC NGHIÊN C U V N Đ TRUY N BÁ THÔNG TIN GI ACÁCTÁCT DIĐ NG TRONG M NG Đ NG Ngành: Chuyên ngành: Mã s : Công ngh thông tin Truy n d li u m ng máy tính 60.48.15 LU NVĂNTH CSĨ NGƯ I HƯ NG D N KHOA H C: TS Nguy n Đ i Th Hà N i - 2010 M CL C M Đ U CHƯƠNG GI 1.1 1.1.1 Khái nim h 1.1.2 Ưu, c ñi m c a h 1.1.3 Đ c trưng h 1.1.4 ng d ng h 1.2 Các mơ hình x 1.2.1 Mơ hình truy 1.2.2 Mơ hình tác t 1.2.3 Gi i thu t chuy n ñ i t Phân lo i mơ hình tác t di đ ng 1.3 CHƯƠNG TRUY N BÁ THƠNG TIN GI 2.1 Bài tốn truy n bá thông tin gi a tác t 2.2 M ts gi i thu t cho to 2.2.1 Gi i thu t h n g p (rendezvous algorithm) 2.2.2 Gi i thu t b u th Vnđ truy n bá thơng tin 2.3 2.3.1 S 2.3.2 Đánh giáđ CHƯƠNG XÂY D 3.1 Mơ t 3.2 Gi i thu t GHS-83 3.2.1 Tư tư ng c 3.2.2 Gi i thu t chi ti 3.3 Gi i thu t b o toàn khung m H phân tán toán 3.3.1 Khái quát vgi i thu t 3.3.2 Tư tư ng c a gi i thu t OMST 3.3.3 Chi ti t gi i thu t OMST 3.3.4 Tính đ n c CHƯƠNG Đ 4.1 C u trúc d 4.2 Gi i thu t t toàn m ng 4.2.1 Tư tư ng c 4.2.2 Đánh giá gi thu t 4.3 4.3.1 Tư tư ng c Gi i thu t d a toán xây dng khung t ĩnh 4.3.2 Đánh giá gi thu t 4.4 4.4.1 Tư tư ng c Gi i thu t d a mơ hình khung đ ng 4.4.2 Đánh giá gi thu t K T LU N TÀI LI U THAM KH M ĐU Công ngh thông tin vi n thơng ngày phát tri n, d n đ n nh ng địi h i v v n đ x lí thơng tin ngày cao Các h th ng x lý thông tin hi n c n ph i ñáp ng nhu c u ngày l n v vi c tăng t c đ tính tốn Tc ñ phát trin c a ph n c ng ph n m m khơng đáp ng đư c, n nhi u h th ng t p trung thơng th ng khơng cịn phù h p v i nhu cu x lý th c t n a Vì v y, nh ng h th ng phân tán có kh s d ng đ ng th i nhi u máy tính cho vic gi i quy t m t tốn hi n m t hư ng phát trin m i nhi u ti m Nh s k t h p máy tính thơng thư ng, đơn l l i, h th ng phân tán khơng nh ng tăng đư c t c ñ x lý lên nhi u l n, mà cịn gi m đư c chi phí đ u tư so v i h th ng t p trung truy n th ng Các h th ng phân tán hi n có kh ng d ng r t nhi u lĩnh v c khác nhau, t y t , giáo dc ñ n thiên văn h c, B ng cách tn d ng t t s c m nh tài nguyên c a t t c máy tính h th ng, h phân tán h a h n mang l i nh ng thành t u ñ t phá n a tương lai Các ng d ng phân tán hi n có th M t nh ng mơ hình t t, phù h t di đ ng chương trình t m ng, t h th ng ñ th c hi n nhi m v ñang ñư c phát trin nh m thay th mô hình truy tính thích nghi tính linh đ ng c vi c thi t k h th ng phân tán Các nút hth phn m m phân tán ph c t p n a, tác tkhi di chuy n ñã mang theo c ngu n c a đ n nút đích Mơ hình tác t phân tán c th Ví d h ñ c i ti n hi u h th ng M i tác t s th c hi n vi c t mng, thu th p thơng tin t i c Trong mơ hình tác t di ñ ng, m ti p v i gi a tác tluôn m th c hi n tác vc a mình, có th mng sensor, tác tthu th p ñư c thơng tin t đ i thơng tin v i nh quy t v n đ thơng Và m tác t Trong tốn này, m i tác t đư c gi đ nh có m a này, c t c u sau m t s th c hi n, m i tác t ph i thu th p đư c thơng tin c a t t c tác t khác h th ng Bài tốn truy n bá thơng tin gi a tác ttrong m ng tĩnh ñã ñư c nghiên c u b i nhiu tác gi M ng tĩnh m ng t i ưu lý thuy t, mng khơng có s thay đ i v hình tr ng theo th nghiên c u gi i thu t, tính đơn gi n c tốn truy n thông tin ho c gi i thu t b u th lĩnh [22] Đ ph ưu hóa, g n không th Tuy nhiên, hth ng th c t mơ hình lý thuy nút r i b khó s d ho c tham gia vào h Do đó, lu tốn truy n bá thông tin gi a tác ttrong m ng đ ng Hi n nay, ch nhóm tác gi T Masuzawa S Tixeuil ti n hành nghiên c u m t mơ hình chung v v n ñ [21] Các tác giñã ñưa nh ng ñánh giá vñ ph c t p c a tốn nh ng mơ hình m ng đ ng khác Tuy nhiên, báo ưcha ñánh giáñư c h t cácđ ph c t p khác mơ hình tác t m ng đ ng, đ ng th i chưa có nh c th mơ hình Lu n văn s trình bày m tác t m ng ñ ng, s ñư c ch ng minh c nh ng tiêu chí khác Lu n văn ñư c chia làm ch ương sau: Chương 1: Các thông tin t ng quan v h phân tán, mơ hình tác t h phân tán Chương giúp ngư i ñ c có khái ni m chung v mơ hình lý thuy t ñư c s d ng chương sau Chương 2: Gi i thi u v toán truy n bá thông tin m ng tĩnh m ng ñ ng Trong chương s ñ c p ñ n m t s gi i thu t m ng tĩnh phân tích s khác bit c a toán hai d ng m ng C hư ơng 3: Đ c p ñ n to n xây d ng khung t i t hi u h phân tán C hư ơng c ũng ñưa hai gi i thu t xây d ng khung, gi i t hu t cho m ng t ĩnh m t cho m ng ñ ng Đây hai gi i thu t r t quan tr ng, liên quan tr c ti p ñ n gii thu t s ñư c ñ xu t chương Chương 4: Gi i thi u v gi i thu t đơn gi n nh t cho tốn m ng ñ ng, ñ ng th i ñ xu t hai gi i thu t c i ti n Hai gi i thu t có th gi m ñư c ñ ph c t p di chuy n c a tác t nh vào vi c xây d ng khung m ng Các ch ng minh v tính đ n đ ph c t p c a gi i thu t ñư c ñưa m t cách chi tit CHƯƠNG GI I THI U MƠ HÌNH TÁC T TRONG H PHÂN TÁN DI Đ NG 1.1 H phân tán 1.1.1 Khái nim h d b h th phân tán Hi n nay, th gi : m t ñ nh nghĩa v h i m t m ng máy tính đư c cài đ t ph n m m h phân tán” Ho c có th coi phân tán “m ng nh t tồn v Tuy nhiên, khái nim xác t ng nht v t p h p thit b tính riêng r có th h phân tán khơng nh t thi t ph i máy tính, mà có th ph n m t b Như v y, m b ñ c l p ho c sàng cho h th network Hình H phân tán Ngày nay, h phân tán ñư c ng d ng r t nhi u lĩnh v c khác nhau, giáo d c, y t , qu c phòng Nh ưu ñi m kh ph i h p b x lý ñ c l p, h phân tán có th đư c s d ng ñ gi i quy t toán phc t p, mà n u ch s d ng m t máy tính khơng th th c hi n đư c Trên th gi i hi n có nhi u d ánđã s d ng mơ hình tính tốn phân tán Ví d, d án SETI@home, vi ý t ng s d ng th i gian r i c a máy tính cá nhân tkn i vào m ng Internet đ tìm ki m nn văn minh Trái Đ t Đây m t ph n c a d án SERENDIP (Search for Extraterrestrial Radio Emissions from Nearby Developed Intelligent Populations) c a ñ i h c California, Berkeley (UC Berkeley), phân tích k t qu quan sát ca ñài thiên văn vơ n Arecibo 1.1.2 Ưu, c m c a h phân tán H phân tán có r t nhi u ưu ñi m so v i h th ng t p trung: Ti t ki m chi phí: Do có th tr x ch m nh t lý d Tăng t h ps s c m nh b ng nhi u máy tính cng l i Đ có m ho t đ ng bình thư ng Kh m cđ c m nh x tin c y cao: Các b x tb x m i vào Kh chia s tài nguyên: Các tài nguyên nhưd ñư c dùng chung, d dàng cho nhi u ngư i dùng h Kh h th Tuy nhiên, h phân tán có m t s đ n v n đ k thu t, v y có th kh c ph c đư m i truy n thơng tin: Vi ng r t d c ñi m Các c ñi m liên quan c b ng nh ng cơng ngh thu t tốn Như c ñi m v ph n m m: Vi c thi t k , xây d ng cài ñ t ph n m m h phân tán phc t p Như c ñi m v truy n thông m ng: Đ tr hay vi c m t mát d li u ñư ng truy n m ng v n ñ c n x lý h phân tán Tính b o m t: Nhi u ngư i dùng b x lý tham gia vào h th ng nên tính bo m t không cao 1.1.3 Đ c trưng h phân tán Đ c ñi m c a h phân tán ph i h p ho t ñ ng gi a b x lý b thông tin (th ng truy n tin qua m ng) Vì v y, h phân tán có m t s sau đây: Có đ tr truy n thơng: Ph h nh hư ng đ n tồn b ng vi c truy n cácñ ng trưng i m t m t kho ng th i gian ñ m t s ki n x y h th ng Khơng có đ ng h chung: Do đ tr truy n thơng, nên khơng th đ ng b hóa đ ng h c a b x lý khác Vì v y, ngư i ta thư ng dùng khái nim nhân qu thay cho đ ng h v t lý Khơng có b nh tồn c c: Các b x lý có b nh c c b , khơng bi t đư c tr ng thái tồn c c c a h th ng Vì v y c n có gi i thu t đánh giá tính ch t tồn c c Khơng có c ch phát hin s c xác: Trong h phân tán, khơng th phân bi t đư c b x lý ch m hay b s c Khi m t b x lý g p s c , b x lý l i v n ph i ti p t c làm vi c ñ ñ t ñư c k t qu mong mu n Do ñó, c n xây d ng ch phát hin l i kháng l i S t tr tính h n t p: Các b x lý có t c đ khác chúng có th ch y m t h ñi u hành khác nhau, h p tác vi ñ gi i quy t m t v n ñ chung 1.1.4 ng d ng h phân tán H phân tán có r t nhi u ng d ng th c t : Chia s t i nguyên: H phân tán k t n i máy tính il v i nhau, v y vi c chia s tài nguyên ph n c ng ph n m m tr nên rt d dàng Ng i s d ng có th ng i máy tính này, truy nh p x lý d li u m t máy tính khác cách hàng nghìn s Hi n nay, h phân tán cịn có th k t n i thit b ñi n t di ñ ng l i v i nhau, tăng kh tương tác ca ngư i s d ng Các h c s d li u phân tán ñ i d a ng d ng Thơng tin có th đư c lưu tr nhi u v trí khác nhau, ătng đ an tồn c a thơng tin c ũng gi m hi n tư ng th t nút c chai q trình truy nhp Tính tốn phân tán:Đi n hình c a Computing) Nh s k t h p t c đ ng d ng mơ hình tính tốn l i (Grid x lý c a nhi u máy tính v i nhau, mơ hình tính tốn phân tán s giúp tăng hi u su t gi m chi phí đ u tư cho tồn b h th ng 1.2 Các mơ hình x lý h phân tán Trong h phân tán hi n nay, t n t i hai mô hình x lý truy b n thơng tin gi ng” x lý Đó “mơ hình truy n thơng báo” “mơ hình tác t di đ a Mơ hình truy n thơng báo mơ hình truy n th ng Trong đó, m i b x lý s cài ñ t m t ph n m m phân tác c th Ph n m m có trách nhi m x lý s ki n giao ti p v i b x lý khác b ng vi c g i thông báo qua kênh truyn Đây mơ hình trao đ i thông tin truy n th ng mng máy tính Ngồi ra, hi n cịn m t mơ hình m i đư c s d ng h phân tán, “mơ hình tác t di đ ng (mobile agent)” Đi m ñ c trưng c a mơ hình vi c x lý c ũng trao đ i thơng tin hồn tồn tác t chương trình t tr , có kh Như v y, mơ hình nút ch nh khơng đóng vai trị v Mơ hình tác t di đ ng có m Chúng ta s l n lư t nghiên c u c 1.2.1 Mô hình truy n thơng báo M t h phân tán có th đư c mơ t dư i d ng m t đ th vơ h ng Trong đó, b đóng x lý vai trị nút Các kênh truyn gi a b x lý liên kt ñ th [1][22] p3 63 Bài tốn m i đ t tác t Đ gi i quy t tốn này, chúng tơi trư c h t ñ khung t tĩnh mơ hình truy xem xét hai v n đ Chuy n gi có th i thi u GH gi i quy t b n Tìm cách áp dng gi i thu t GHS-83 cho m ng ñ ng: ta có th pháp chuyn đ i truy n th ng Đó áp d ng gi i thu t bình thư ng, m i kh thay đ i topo m ng, h y toàn b Quá trình kh i t o l i thu t tốn mi có thay v n đ m t h m thu ñ n nút c l n th Đ gi i quy t v n ñ c u kh i t o l i thu t toán, bin reset s reset = true s kh i t o, m i b t ñ u th ph i đ i tro 64 Thu t tốn có th mô t sau: T i th i ñi m ban ñ u, nút có tác ts t ñ ng chuy n tr ng thái t sleeping sang find ñ ti n hành xây d ng khung theo gi i thu t GHS-83 Các tác tt i m i nút s làm nhi m v tính tốn cc b truy n thơng báo gi ng gi i thu t MSA Xây d ng xong khung, th c hi n c a thu t t ñơn gi n ph n Các tác ti n hành di chuy n theo khung Khi m t tác t phát hin tác t có ID nh hơn, n tác t có ID nh nh t liên t c di chuy n khung, thu th p truy tin cho tác tkhác mng Các tác tñ ng yên ti m i nút s ñ i m t gi i h n th h n mà khơng có tác t di chuy n đ n nút đó, s q trình di chuyn theo khung Khi topo m ng thay ñ i: Trong trình xây d ng khung, m t tác t phát hin topo m ng b thay ñ i (m t k t n i, ho c thêm kt n i m i) Tác t s d ng l i, t tồn m ng đ g i m t thông báo kh i t o ñ n t t c nút khác mng T i m i nút, tác t s thi t l p bi n reset t i nút đó, kh i t o l i bi n th i gian timev Khi tác t đ n m t nút có bi n reset = true ñư c thi t l p, s ph i ñ i ñ n timev > WaitTime, kh i t i l i reset = false, th c hi n thu t toán t ñ u Vi c ñ i cho ñ n h t th i gian đ m b o tồn b nút mng ñ u ñã bi t vi c kh i t o l i thu t toán, tránh ưtr ng h p tác ts d ng nh m tr ng thái lư t ch y trư c Chương trình Th c hi n th t c BUILD_TREE xây d ng khung h th ng Di chuy n khung b ng th t c VISIT đ thu th p thơng tin N u phát hin th y tác t có ID nh hơn, d ng l i g i th t c TIMEOUT Phát hin thay ñ i m ng, g i th t c RESET ñ kh i t o l i thu t toán N u th y nút ch a tác t có reset = true, đ i m t kho ng th i gian r i kh i ñ ng l i chương trình Th t c BUILD_TREE 65 (Xây d ng khung b chuy n ñ i sang mơ hình tác t ng cách ghép mnh MST theo thu t toán GHS-83, b ng thu t toán MSA) L p liên tc cho ñ n ch m t m nh MST nh t Tìm ki m liên kt ngồi t i thi u: Tác t t i nút g c l n lư t g i u cu tìm ki m đ n nút m nh Tác t t i m i nút s tìm liên kt ngồi t i thi u c c b b ng cách thăm dò liên kt lân c n Tác t ñ n m t nút sau nh n ñư c t t c ph n h i t nút con, s l c liên kt t i thi u c c b di chuy n lên nút cha v nút g c s tìm đư c liên kt t i thi u c a m nh N u c liên kt Khi tác t tr khơng tìm đư th t c k t thúc Chuy n g c: tác t s th c hi n vi c chuy n thông báo chuy n g c ñ n nút k v i liên kt c c b , nút s tr thành g c K t h p m nh: Tác t s g i thông báo k t h p m nh cho nút k thu c m nh bên M nh s ñư c k t h p d a cácñi u ki n gi i thu t GHS-83 Hai tác t thu c hai m nh v a k t h p l i g p nhau, tác t có ID l n có th d ng l i Th t c VISIT (Tác t t theo khung, ñ ti n hành tìm th lĩnh thu th p thơng tin) Khi tác t p ñ n nút v N u IDp WaitTime g i l i th t c VISIT Th t c RESET (Khi phát hin m t thay ñ i topo m ng) Duy t tồn b m ng, đ n m t nút: Đ Đ t resetv = true t timev = Kh i t o t t c bin tr ng thái 4.3.2 Đánh giá gi thu t Tính đ n c a gi i thu t có th Đ nh lý 4.1 Cây khung m ñư c ch ng minh qua cácñ nh lý sau đây: ng ln đư c xây ng sau m t th c hi n d c a gi i thu t Ch ng minh: N u khơng có thay đ i m ng, đ nh lý có th c a hai gi i thu t GHS-83 MSA suy tr c ti p t tính đ n N u có s thay đ i m ng, nút phát hin ñi u s g i thông báo kh i t o ñ n t t c nút khác Theo thutoán, tác st ñ i cho t t c nút bit ñư c tr ng thái r i m i ti n hành kh i t o l i gi i thu t Vì v y, tồn b tr ng thái ca m ng s quay l i ban ñ u Đ nh lý ñư c ch ng minh Đ nh lý 4.2 Khi hai tác t hai nút liên thơng, chúng strao đ i đư c thông tin sau m t th c hi n ñó Ch ng minh: 67 Theo ñ nh lý 5.1, khung h v y, tác t th lĩnh có th di chuy n đ n t tác tkhác th ng s ñư c sau m t c u hình Vì t c nút truyn bá thơng tin đ n t t c Đ nh lý 4.3 “ Đ yên ĩtnh” c a thu t toán k – Ch ng minh: Sau xây d ng xong khung, tr tác t có ID nh nh t, tác tkhác trình di chuyn s phát hin ID nh d ng l i Cu i ch tác t th lĩnh liên t c di chuy n m ng Đ nh lý ñư c ch ng minh Đ nh lý 4.4 Đ ph c t p di chuy n c a tác t th lĩnh m i vòng O(V) (V s nút m ng) Ch ng minh: Tác t th lĩnh ch c n di chuy n liênt ktrên khung m i vịng đ đ t toàn m ng Và s liên kt V – Đ nh lý ñư c ch ng minh Đ nh lý 4.5 Đ ph c t p di chuy n ñáp ng v i m i thay ñ i m ng O(E).(E s liên kt m ng) Ch ng minh: Đ ph c t p thơng báo đ xây d ng khung c a gi i thu t GHS-83 O(E) Gi i thu t MSA chuy n m t gi i thu t mơ hình thơng báo sang mơ hình tác t s có đ ph c t p di chuy n tương ñương v i ñ ph c t p thơng báo Vì v y, đ ph c t p di chuy n ñ xây d ng l i khung O(E) Tác t phát hin s thay ñ i m ng, s ph i t tồn m ng đ g i thông báo kh i t o Đ ph c t p c a vi c t O(E) Như v y, ñ ph c t p di chuy n ñ ñáp ng thay ñ i m ng t ng c a hai ñ ph c t p O(E) Đ nh lý ñư c ch ng minh 68 4.4 Gi i thu t d a mơ hình khung đ ng 4.4.1 Tư tư ng c a gi i thu t Gi i thu t t i ph n 5.3 s vym ph i th m ng O(E) Đ m ng tĩnh, s b o toàn khung m v i m i thay ñ i m ng c i có thay đ i topo m ng, toàn b c hi n l i thu t tốn t đ u Đ ph gi m đ ph c t p này, thay s Vì v y, tư tư ng c a gi i thu t ph n s là: s sang mơ hình tác t , áp dng gi i thu t OMST ñ xây d m ng ñ ng Đ ph c t p di chuy n ng v i m i thay đ có th gi m xu ng ch cịn O(V) Gi i thu t có th d ng gi i thu t MSA ñ chuy n ng b o toàn khung i m ng trư ng h p đư c mơ t sau: T i th i ñi m ban đ u, nút có tác ts t đ ng chuy n tr ng thái t sleeping sang find ñ ti n hành xây d ng khung theo gi i thu t OMST Các tác tt i m i nút s làm nhi m v tính tốn cc b t o thơng bá lưu vào hàng đ i g i Các th t c tính tốn g i thơng báo đư c l y gi i thu t OMST Các thông báo hàngñ i l n lư t ñư c tác t g i t i nútươtng ng, theo gi i thu t MSA Khi xây d ng xong khung, thơng báư c t o gi i thu t OMST ñã ñư c g i ñi h t Gi i thu t xây d ng vào b o toàn khung t m th i d ng l i ññ i thayñ i m ng Các th c hi n ti p theo c a thu t toán s di n tương t gi i thu t t Các tác tti n hành di chuy n theo khung Khi m t tác t phát hin tác t có ID nh hơn, s d ng l i Cu i cùng, ch cịn tác t có ID nh nh t liên t c di chuy n khung, thu th p truy n thông tin cho tác tkhác mng Các tác tñ ng yên ti m i nút s ñ i m t gi i h n th i gian, n u gii h n mà khơng có tác t di chuy n đ n nút đó, s t ñ ng kh i t o l i trình di chuyn Khi có m t thay đ i m ng, m t tác t di chuy n ñ n nút k v i thay ñ i ñó, s phát hin kh i ñ ng l i gi i thu t OMST Các th c hi n ti p theo s giúp khôi ph c l i khung Sau tác t l i có th bình thư ng Chương trình Th c hi n th t c BUILD_TREE xây d ng khung h Di chuy n khung b ng th N u phát hin th y tác t có ID nh Phát hin thay ñ i m ng, g i th t c ALERT đ ti p thu t tốn N u tác t t i nút g c th y thông báo Alert, g i l i th l i khung Th t c VISIT (Tác t t theo khung, đ ti n hành tìm th Khi tác t p ñ n nút v N u IDp WaitTime g i l i th Th t c ALERT 70 (Khi tác t phát hin m t thay ñ i topo m ng) ñt N u liên kt c a khung b B liên kt o c a nút hi n th i N u nút hi n t i nút c a liên kt, tác t s nút g c, th c hi n th t c BUILD_TREE N u nút cha, tác t s ñánh du nút tr thành chuy n thông báo Alert cho nút gc Th t c BUILD_TREE Khi phát hin m t liên kt khung b m t: Khi hai m nh k t h p v i ho c topo m ng thay ñ i: Khi hai m nh ch n chung m t liên kt ngoài: Hai m nh th c hi n th t c UPDATE riêng r K t h p hai m nh l i làm m t qua liên kt ngồi Th t c UPDATE (Th c hi n b i tác t t i nút g c ho c t i nút nh n ñư c thông báo update t nút cha g i xu ng) Th c hi n th t c LOCAL_UPDATE ñ c p nh t l i khung T o yêu cu update cho vào hàng cho nút l n lư t g i yêu cu ñ i Tác t s (Chi ti t th t c LOCAL_UPDATE có th xem t i chương 4) Th t c FIND (Th c hi n b i tác t t i nút g c ho c t i nút nh n đư c thơng báo find t g i xu ng) Tìm ki m liên kt t nút cha i thi u c c b c a nút T o yêu cu find cho vào hàng cho nút ñ i Tác t s l n lư t g i yêu cu 71 Khi nh n ñư c ph n h i t t t c nút con, tng h p l i ñ t i thi u, tác t s chuy n thông báo lên nút cha Sau t ng h p liên kt t t c CHANGE_ROOT xácñ nh liên kt i thi u c a m nh t i nút g c, tác t s g i th Th t c CHANGE_ROOT (Chuy n g c c a m nh t i nút k v i liên kt t i thi u) Khi tác t chuy n thông báo t i m t nút, ñánh du nút nút g c N u nút k v i liên kt t i thi u, tác t d ng l i g i th t c MERGE_TREE Tìm nút trênđư ng đ n liên kt ngồi t i thi u, tác t b ñánh du g c t i nút hi n t i chuy n thông báo chuy n g c cho nút Th t c MERGE_TREE (Ch ñư c g i n u m nh có ID nh hơn) N u chưa nh n đư c thông báo Request Tác t t i nút g c g i thông báo Request cho m nh bên qua liên kt t i thi u Khi tác t t i nút g c nh n đư c thơng báo Alert (có thay đ i topo m ng), xét ưtr ng h p sau: N u ñã nh n ñư c Accept t m nh bên kia, b qua Alert k t h p m nh bình thư ng Chưa nh n ñư c Accept, tác t chuy n thông báo Cancel sang bên mnh kia, n u nh n ñư c Canceled h y b trình kt h p m nh N u nh n đư c thơng báo Request t t i thi u: N u nút nh n Request không ph m nh yêu c u th c hi n th m t m nh bên qua liên kt i nút g c, tác t s di chuy n ñ t c UPDATE FIND Tác t chuy n thông báo Accept qua liên kt tr Khi nh n đư c thơng báo Cancel: n nút g c c a l i m nh trư c 72 Chưa chuy n Accept, tác t s chuy n l i thông báo Canceled h y b trình k t h p m nh N u chuy n Accpet, b qua thông báo Cancel 4.4.2 Đánh giá gi thu t Ta ch ng minh tính ñ n c a thu t toán qua mt s ñ nh lý sau: Đ nh lý 4.6 B ng cách áp dng gi i thu t trên, trình xây dng b o tồn khung h th ng ln đư c đ m b o Ch ng minh: Trong gi i thu t trên, ta áp dng chuy n ñ i gi i thu t OMST cho mơ hình tác t Gi i thu t OMST ñã ñư c ch ng minh ñã đ n cho mơ hình truy n thơng báo Vì v y, chuy n sang mơ hình tác t , ch c n xét trư ng h p, m t nút m ng có phát sinh thơng báo khơng tác t đ n chuy n thơng báo Trong th t c xây d ng cây, nút ch phát sinh thông báo nhn đư c thơng báo t nút khác gi đ n Vì v y, thơng báo ln đư c g i b i tác t t i nút Ch nh t m t trư ng h p có th t phát sinh thơng báo,đó t i nút k v i liên kt c a b ñ t Tuy nhiên, trư ng h p ñã ñư c gi i quy t t i th t c MERGE_TREE, tác t chuy n yêu cu Request ñ n m nh này, s di chuy n đ n nút g c g i th t c UPDATE FIND Đ nh lý ñư c ch ng minh Đ nh lý 4.7 Khi hai tác t hai nút liên thơng, chúng strao đ i đư c thơng tin sau m t th c hi n Ch ng minh: Theo ñ nh lý 5.1, khung h th ng s ñư c xây d ng b o tồn v i m i n thay đ i m ng Vì v y, tác t th lĩnh có th di chuy n đ t t c nút truyn bá thơng tin đ n t t c tác tkhác T ñ nh lý 5.2 ta suy đư c tính đ n c a gi i thu t Đ nh lý 4.8 “ Đ Ch ng minh: yên ĩtnh” c a thu t toán k – 73 Sau xây d ng xong khung, tr tác t có ID nh nh t, tác tkhác trình di chuyn s phát hin ID nh d ng l i Cu i ch tác t lĩnh liên t c di chuy n m ng Đ nh lý ñư c ch ng minh th Đ p Đ nh lý 4.9 h s nút m ng) c t p di chuy n c a tác t th lĩnh m i vòng O(V) (V Ch ng minh: Tác t th lĩnh ch c n di chuy n liênt ktrên khung m i vịng t đ đ toàn m ng Và s liên kt V – Đ nh lý ñư c ch ng minh Đ nh lý 4.10 Đ ph c t p di chuy n ñáp ng v i m i thay ñ i m ng O(V) Ch ng minh: Đ ph c t p thông báo ng v i m i thay ñ i m ng c a gi i thu t OMST O(V) Gi i thu t MSA chuy n m t gi i thu t mơ hình thơng báo sang mơ hình tác t s có đ ph c t p di chuy n tương đương v i đ ph c t p thơng báo T hai ñi u trên, chng minh ñư c ñ nh lý 74 K TLU N Lu n văn gi i thi u v mơ hình tác t di đ ng h phân tán, mơ hình m i, h a h n s có nhi u ng d ng tương lai Lu n văn trình bày v tốn quan trng mơ hình tác t tốn truy n bá thông tin ng u nhiên.Đây m t nh ng tốn b n, đư c s d ng nhi u th c t đ gi i quy t tốn khác Trong lu n văn ñã nêu nghiên uc v tốn truy n bá thơng tin gi a tác ttrong m ng tĩnh Đây v n ñ ñã ñư c nhi u tác gi t p trung nghiên c u, có nhi u thu t tốnđ gi i quy t thu t toán hn g p ho c thu t tốn bu th lĩnh Trong mơ hình m ng đ ng, chưa có nhi u nghiên c u v tốn truy n bá thơng tin gi a tác t Bài báo c a tác giT Masuzawa and S Tixeuil m i ch ñưa nh ng nghiên c u chung v toán dng m ng khác Trong báo có đưa m t thu t tốn kháđơn gi n, đ hi u qu không cao tác gi chưa t p trung vào ñánh giáñ ph c t p c a gi i thu t nh ng khía c nh khác Trong lu n văn, tơi đánh giá chi ti ñ ph c t p c a gi i thu t qua nh ng ch ng minh c th Gi i thu t ñ t ñư c “ ñ yên ĩtnh” t t nh t k – 1, nh ng ñ ph c t p di chuy n c a tác t th lĩnh m i chu trình l n, O(E) Đóng góp c a lu n văn đ xu t hai gi i thu t ñ gi m ñ ph c t p c a ng C hai gi i thu t ñ u d a mơ hình xây tốn truyn bá thơng tin m ng ñ gi m d ng khung h th ng, nh xu đ ph c t p di chuy n m i chu trình có th ng Thu t tốnđư c đ xu t đ u tiên d a vào gi i thu t xây d ng khung m ng tĩnh GHS-83 Gi i thu t chia làm b c, bư c 1, tác ts ti n hành gi i thu t xây d ng khung, ch n tác t th lĩnh, bư c 2, tác t th lĩnh s ti n hành t liên tc khung truy n bá thông tin N u có thay đ i m ng, tác t s phát hin th gi i thu t ñư c ch ng minh chi ti t Trong ñó, ñ i v i m i thay ñ i c Thu t tốnđư c đ m ng đ ng Đây gi khung m ng có topo thay ñ i Nh ph c t p di chuy n v 75 gi nguyên so vi gi i thu t Đ( O(V)) yên ĩtnh k – 1, ñ ph c t p di chuy n m i vòng Các gii thu t tuyñã c i thi n ñư c ñ ph c t p di chuy n c a tác t Tuy nhiên vic áp dng chúng mơ hình th c t v n cịn khó kh ăn Vì v y, hư ng nghiên c u tương lai ti p t c c i ti n gii thu t trênñ ñưa vào áp d ng th c t 76 TÀI LI U THAM KH O Ti ng Vi t Lê Trng Hùng (2009), Truy n bá thông tin gi a tác t di ñ ng, Lu n án thc sĩ Công ngh thông tin, Tr ng Đ i h c Công ngh , Đ i h c Qu c gia Hà N i Ti ng Anh Y Afek, B Awerbuch and E Gafni (1987), “Apply ing static network protocols to th dynamic networks”, Proceedings of the 28 IEEE conference on Foundations of Computer Science, pp 358-370 Y Afek, S Kutten, M Yung (1990), “Memory-effi cient self stabilizing protocols th for general networks”, Proceedings of workshop on Distributed Algorithms, pp 15-28 B Awerbuch (1985), “Complexity of network synch ronization”, Journal of the ACM, 32, pp 804-832 B Awerbuch, I Cidon and S Kutten (1990), “Com munication-optimal maintenance of replicated information”, Proceedings of IEEE Symposium on Foundations of Computer Science, pp 492-502 B Awerbuch, O Goldreich, A Herzberg (1990), “ A quantitative approach to dynamic networks”, Proceedings of the ACM symposium on Principles of Distributed Computing” , pp 189-203 B Awerbuch, I Cidon and S Kutten (2008), “Opt imal Maintenance of a Spanning Tree”, Journal of the ACM, 55, pp 8-42 J Beauquier, T Herault, E Schiller (2001), “E asy Stabilization with an agent”, th Proceedings of the Workshop on Self-Stabilizing Systems, pp 35-51 B Bellur, R.G Ogier (1999), “A reliable, effic ient topology broadcast protocol for dynamic networks”, Proceedings of IEEE INFOCOM 10 J Chalopin, E Codard, Y Metivier and R Ossamy (2006), “Movile agent th algorithms versus message passing algorithms”, Proceedings of the 10 International Conference on Principles of Distributed Systems, pp 197-201 11 C Cheng, I.A Cimet, S.P.R Kumar (1988), “A p rotocol to maintain a minimum spanning tree in dynamic topology”, Proceedings of ACM, pp 330-337 12 S Cicerone, G Stefano, D Frigione, U Nanni (2003), “A fully dynamic algorithm for distributed shortest paths”, Theoretical Computer Science, 297, pp 83-102 77 13 S Das, P Flocchini, A Nayak, N Santoro (2006), “Effective elections for th anonymous mobile agents”, Proceedings of the 17 International Symposium on Algorithms and Computation, pp 732-743 14 S Dolev, A Israeli, S Moran (1993), “Self-st abilization of dynamic systems assuming only read/write atomicity”, Distributed Computing, 7, pp 3-16 15 R.G Gallager (1977), “A minimum delay routing algorithm using distributed computation”, IEEE trans Commun, 25, pp 73-85 16 R.G Gallager, P.A Humblet and P.M Spira (1983), “A distributed algorithm for minimum-weight spanning tree”, ACM Transactions on Programming Languages and Systems, 5, pp 66-77 17 S Ghosh (2000), “Agents, distributed algorithm , and stabilization”, Proceedings of International Computing and Combinatorics Conference, pp 242-251 18 E Kranakis, D Krizanc and S Rajsbaum (2006) , “Mobile agent rendezvous”, Proceedings of the 13 Complexity, pp 1-9 th Colloquium on Structural Information and Communication 19 GD Marco, L Gargano, E Kranakis, D Krizanc, A Pelc, U Vaccaro (2006), “Asynchronous deterministic rendezvous in graphs”, Theoretical Computer Science, 355, pp 315-326 20 T Masuzawa and T Herman (2001), “Self-stabili zing agent traversal”, th Proceedings of the Workshop on Self-Stabilizing Systems, pp 152-166 21 T Masuzawa and S Tixeuil (2010), “Quiescence of Self-stabilizing Gossiping among Mobile Agents in Graphs”, Theoretical Computer Science, 411, pp 1569-1574 T Suziki, T Izumi, F Ooshita, H Kakugawa and T Masuzawa (2007), “Moveoptimal gossiping among mobile agents”, Theoretical Computer Science, 393, pp 94-96 22 ... c t mng, thu th p thông tin t i c Trong mơ hình tác t di đ ng, m ti p v i gi a tác tluôn m th c hi n tác vc a mình, có th mng sensor, tác tthu th p đư c thơng tin t đ i thông tin v i nh quy t... m tác t Trong tốn này, m i tác t ñư c gi ñ nh có m a này, c t c u sau m t s th c hi n, m i tác t ph i thu th p ñư c thông tin c a t t c tác t khác h th ng Bài toán truy n bá thông tin gi a tác. .. quan tâm đ n thơng báotest reject, m t nút có th ch thông báo s d ng c nh Các thông báo s đóng góp thành t ng O(E) M i thơng báo test đư c tr l b i m t thông báo reject m t thông báo accept B i có
Ngày đăng: 11/11/2020, 22:13
Xem thêm:
