Применимость действия означает, что p, отец нового узла, находится в VF, таким образом (2) сохраняется.
В результате действия, VF пополняется вершиной (mes, p) и EF ребром ((mes, p), p), что означает, что F остается лесом, и scp правильно увеличивается на единицу, чтобы представить наличие нового сына процесса p, таким образом (3) и (4) сохраняются.
Никакой процесс не становится пассивным листом, и никакой процесс не вставляется в VF, таким образом (5) сохраняется.
Поскольку новый лист добавлен в не-пустое дерево, никакое дерево не становится непустым, и поскольку ни одна переменная empty не изменяется, (6) сохраняется.
Rp: p уже был в VF (fatherp ¹ udef) или p вставлен после действия, таким образом (1) сохраняется.
Если значение fatherp определено, его новое значение - q, и если послан сигнал, его отец также q, и q находится в VT , таким образом (2) сохраняется.
Число сыновей процесса q не изменяется, потому что сын (mes, q) процесса q заменяется сыном p или сыном (sig, q), таким образом scq оставляет правильным (3).
Структура графа не изменяется, таким образом (4) сохраняется. Никакой процесс не становится пассивным листом, и никакой процесс не вставляется в VF, таким образом (5) сохраняется.
Никакое дерево не становится пустым, следовательно (6) сохраняется.
Ip: Перевод p в пассивное состояние сохраняет (1), (2), (3), и (4). То, что p прежде был активен означает, что p был в VF. Если scp = 0, p удаляется из VF, таким образом (5) сохраняется.
Затем мы рассмотрим что случится, если p удалить из F, то есть если p окажется, пассивным листом F. Если послан сигнал, отец сигнала - последний отец процесса p, который находится в VF, следовательно (2) сохраняется. В этом случае, сигнал заменяет p на сына процесса fatherp , следовательно scfather p остается правильным, и (3) сохраняется. Структура графа не изменилась, следовательно (4) сохраняется. Никакое дерево не становится пустым, таким образом (6) сохраняется. Иначе, то есть, если fatherp = p, p был корнем и то, что p является листом означает, что p единственная иуршина в Tp ,таким образом ее удаление делает Tp пустым и присваивание emptyp сохраняет (6).
var statep : (active, passive) init if p is initiator then active else passive ;
scp : integer init 0 ;
fatherp : P init if p is initiator then p else udef ;
emptyp : boolean init if p is initiator then false else true ;
Sp: { statep = active }
begin send (mes, p) ; scp := scp + 1 end
Rp: { Сообщение (mes, q) пришло в p }
begin receive (mes, q) ; statep := active ;
if fatherp = udef then fatherp := q else send ( sig, q ) to q
end
Ip: { statep = active }
begin statep := passive ;
if scp = 0 then (* Delete p from F *)
begin if fatherp = p then emptyp := true else send ( sig, fatherp } to fatherp ;
fatherp := udef
Ap: { Сигнал (sig,p) пришел в p }
begin receive (sig,p) ; scp := scp - 1;
if scp = 0 and statep = passive then
begin if fatherp = p then emptyp := true else send ( sig, fatherp ) to fatherp ;
Процессы одновременно выполняют волновой алгоритм, в котором посылка или принятие решения процессом p разрешается только, если emptyp истина и тогда decide вызывает алгоритм объявления .
Алгоритм 8.4 shavit-francez алгоритм.
Ap: получение сигнала уменьшает число сыновей процесса p на единицу, и присваивание scp гарантирует, что (3) сохраняется. То, что p был отцом сигнала означает, что p был в VF. Если statep=passive и после получение сигнала scp = 0, p удаляется, таким образом (5) сохраняется.
Если p удаляется из VF, инвариант сохраняется по тем же причинам, что и при действии Ip.
Теорема 8.7 Алгоритм Shavit-Francez (Алгоритм 8.4) - правильный алгоритм обнаружения завершения и использует М + W управляющих сообщени.
Доказательство. Также как в Теореме 8.5 можно показано, что число сигналов не превышает число основных сообщений. Помимо сигналов, управляющий алгоритм только посылает сообщения для одной волны. Из этого следует, что послано не более М + W управляющих сообщений.
Чтобы доказать живость алгоритма предположим, что основное вычисление закончилось. За конечное число шагов алгоритм обнаружения завершения достигает конечной конфигурации, и можно показать, как это было сделано в Теореме 8.5, что в этой конфигурации F пуст. Следовательно, все события волны возможны в каждом процессе, и то, что конфигурация является конечной теперь означает, что все события волны были выполнены, включая по крайней мере одно принятие решения, при котором был вызван алгоритм объявления.
Чтобы доказывать безопасность, обратим внимание на то, что алгоритм объявления вызывается после принятия решения в волновом алгоритме. Это означает, что каждый процесс p послал сообщение волны или принял решение, и из алгоритма следует, что emptyp истина, когда p сделает это. Никакое действие не присваивает переменной empty значение ложь повторно, так что (для каждого p) emptyp истина, когда вызывается алгоритм объявления. Из (6), VF пусто, что имеет следствием term. o
Число управляющих сообщений, используемых алгоритмом Shavit-Francez имеет тот же порядок, что и нижнии границы, выведенные в Теоремах 8.2 и 8.3. Алгоритм является оптимальным алгоритмом для обнаружения завершения децентрализованных вычислений для худшего случая (если используется оптимальный волновой алгоритм).
Применение алгоритмов, рассматриваемых в этом разделе требует, чтобы каналы связи были двунаправленными; для каждого основного сообщения, посланного от p в q сигнал должен быть послан от q в p. Сложность с средним случаем равняется сложности в худшем случае; каждое выполнение требует одного сигнального сообщения на одно основное сообщение и, в случае Shavit-Francez алгоритма, точно одного выполнение волны.
8.3 Решения, основанные на волнах
По двум причинам полезно рассмотреть некоторые другие алгоритмы для обнаружения завершения кроме двух алгоритмов, данных в Разделе 8.2. Во первых,
Описанные алгоритмы могут использоваться только когда каналы двунаправленные. Во вторых, хотя сложность по сообщениям этих алгоритмов оптимальна в худшем случае, существуют алгоритмы, которые имеют лучшую сложность в среднем случае. Алгоритмы предыдущего раздела используют их число сообщений в наихудшем случае в каждом выполнении.
В этом разделе будут изучаться некоторые алгоритмы, основанные на повторном выполнении алгоритма волны; в конце каждой волны, либо обнаружевается завершение, либо начинается новая волна. Завершение обнаружено, если локальное условие окажется удовлетворенным в каждом процессе.
Сначала мы рассмотрим конкретные примеры алгоритмов, в которых во всех случаях волновой алгоритм является кольцевым алгоритмом. Для этого предположим, что кольцо вложено как подтопология сети ; но обмен основными сообщениями не ограничен каналам, принадлежащими к кольцу. Процессы перенумерованы с po до pN -1 и кольцевой алгоритм начинается процессом po , посылая маркер процессу pN -1. Процесс pi + 1 (для i < N -1) передает маркер процессу pi. Передвижение маркера заканчивается, когда маркер получает процесс p0.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90
