Communication de groupes

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1 Algorithmique Distribuée Communication de groupes Algorithmique distribuée Communication de groupes 1

2 INTRODUCTION Problèmes dans la sémantique des communications : Comment programmer plus facilement en distribué? La synchronisation globale des processus Le déclenchement d'un événement dans chaque processus Le calcul d'une fonction dont chaque processus possède une partie des entrées Algorithmique distribuée Communication de groupes 2

3 GROUPES DE PROCESSUS Une solution : les groupes de processus Processus appartiennent à des groupes Les messages sont adressés à un groupe Les primitives de communication ont une sémantique bien précise quant à l'ordre de réception des messages Algorithmique distribuée Communication de groupes 3

4 GROUPES DE PROCESSUS Utilisation des algorithmes d'isis : Environnement de programmation distribué A été utilisé dans le monde réel Deux primitives de communication : CBCAST et ABCAST Algorithmique distribuée Communication de groupes 4

5 MODÈLE Ensemble de processus P = {p1,p2,...,pn} Structuré en groupes G = {g1,g2,...,gk} Chaque groupe possède un nom et un ensemble de processus membres Algorithmique distribuée Communication de groupes 5

6 MODÈLE Une vue d'un groupe de processus est la liste de ses membres. Séquence de vues : view0(g), view1(g),...,viewn(g) où view0(g) = i viewi(g) P viewi(g) et viewi+1(g) ne diffèrent que d'un processus Les processus connaissent les membres du groupe à travers ce système de vue. Algorithmique distribuée Communication de groupes 6

7 MODÈLE La relation de causalité est utilisée avec les événements suivants : sendp(m) transmission du message m par le processus p à un ensemble de processus dests(m) rvcp(m) réception du message m par le processus p rcvp(viewi(g)) : le processus p appartenant au groupe g «apprend» la vue viewi(g) Algorithmique distribuée Communication de groupes 7

8 MODÈLE On distingue l'événement de réception et la possibilité pour l'application de l'utiliser : Événement deliverp(m) : le message est transmis à l'application On a rcvp(m) < deliverp(m) Algorithmique distribuée Communication de groupes 8

9 MODÈLE Deux types d'ordonnancement pour «délivrer»les messages : Ordre causal pour le multicast des messages m et m' send(m)<send(m') p dests(m) dests(m') deliver(m) <p deliver(m') CBCAST fournit uniquement l'ordre causal (pas de contrainte sur l'ordre relatif dans lequel sont délivrés deux multicasts concurrents) Algorithmique distribuée Communication de groupes 9

10 MODÈLE ABCAST étend l'ordre causal en un ordre total en ordonnant les messages concurrents m et m' tels que : m, m', p g t.q. deliverp(m,g) <p deliverp(m',g) q g deliverq(m,g) <q deliverq(m',g) ABCAST n'ordonne que les messages envoyés au même groupe. Algorithmique distribuée Communication de groupes 10

11 HYPOTHÈSES Un seul groupe de processus Le groupe a un nombre de membres fixes Les algorithmes utilisent des horloges vectorielles : le recalage du vecteur local à un processus avec l'estampille d'un message étant effectué quand le message est délivré. Algorithmique distribuée Communication de groupes 11

12 CBCAST Idée de base : marquer chaque message avec le vecteur d'horloges VT(m)[k] précisant combien de multicasts provenant de pk précèdent m. Comme la relation causale est acyclique, l'ordre de délivrance des messages est causal et exempt de deadlock. Algorithmique distribuée Communication de groupes 12

13 CBCAST : le protocole Avant d'envoyer m, le processus pi incrémente VT(pi)[i] et estampille m avec À la réception de m envoyé par pi estampillé par VT(m), le processus pj pi retarde deliver(m) jusqu'à : k 1..n VT(m)[k] = VT(pj)[k] + 1 si k=i VT(m)[k]<=VT(pj)[k] Le processus Pj n'a pas besoin de retarder les messages reçus de lui même. Algorithmique distribuée Communication de groupes 13

14 CBCAST : le protocole Les messages retardés sont sauvegardés dans une file (CBCAST delay queue). La liste est triée par vecteur d'horloge, les messages concurrents étant triés par date de réception. Quand un message m est délivré par Pj, VT(pj) est recalé avec VT(m). Algorithmique distribuée Communication de groupes 14

15 ABCAST Associé à chaque vue viewi(g), un processus, token(g), sera propriétaire d'un jeton avec token(g) appartenant à viewi(g). Chaque message m sera identifié de façon unique par uid(m) Algorithmique distribuée Communication de groupes 15

16 ABCAST : le protocole Token(g) utilise CBCAST pour transmettre ses messages. Pour les autres : L'émetteur CBCAST m mais le marque non délivrable Les processus autres que token(g) en recevant m le place dans la CBCAST delay queue m n'en est pas retiré même après la délivrance de tous les messages qui le précédaient causalement. Il peut y avoir quelques messages ABCAST retardés en tête de liste empêchant le délivrance de messages causalement postérieurs de type CBCAST. Algorithmique distribuée Communication de groupes 16

17 ABCAST : le protocole Token(g) traite les messages ABCAST comme les CBCAST mais il note l'uid de chaque message ABCAST Après avoir délivré un certain nombre d'abcast, token(g) utilise un CBCAST pour envoyer un message d'ordonnancement : l'uid de chaque message délivré dans l'ordre. Il doit être envoyé avant tout ABCAST ou CBCAST de token(g). A ce moment, on peut désigner un autre propriétaire du jeton. Algorithmique distribuée Communication de groupes 17

18 ABCAST : le protocole À la réception du message d'ordonnancement, un processus le place dans la CBCAST delay queue. Quand tous les CBCAST référencés dans ce message seront reçus et que tous les CBCAST le précédant causalement seront délivrés, le processus réordonne les ABCAST concurrents suivant l'ordre imposé par le message d'ordonnancement et les marque délivrables. Les ABCAST marqués délivrables en tête de liste peuvent être délivrés. Algorithmique distribuée Communication de groupes 18

19 EXTENSION AU MULTIGROUPE Hypothèse : un multicast est destiné à un seul groupe, mais un processus peut appartenir à plusieurs groupes. Soit pi appartenant à ga et gb. Il diffuse dans les deux groupes Un processus de gb non dans ga reçoit un message avec VT(m)[i]=k ne peut savoir combien de ces k messages sont destinés à gb Les messages doivent donc être différenciés. Algorithmique distribuée Communication de groupes 19

20 EXTENSION AU MULTIGROUPE Extension des horloges vectorielles vers des horloges vectorielles multiples : VTa : horloge vectorielle associée au groupe ga VTa[i] : nombre de multicasts du processus pi au groupe ga Les processus possèdent une horloge vectorielle pour chaque groupe et estampillent leurs messages avec toutes ces horloges. Algorithmique distribuée Communication de groupes 20

21 CBCAST MULTIGROUPE On modifie le point 2 du protocole. Pj reçoit un message m du processus Pi envoyé au groupe ga. Pj appartient également aux groupes {g1, g2,..., gn} = Gj. Pj¹Pi. : le processus pj pi retarde deliver(m) jusqu'à : VTa(m)[i]=VTa(Pj)[i]+1 k Pk Îga et k i VTa(m)[k]<=VTa(Pj)[k] g ÎGj VTg(m) <= VTg(Pj) Algorithmique distribuée Communication de groupes 21

22 ABCAST MULTIGROUPE On conserve le protocole ABCAST vu précédemment au dessus du CBCAST modifié : Ordre total et causal sur la délivrance des messages dans n'importe quel groupe de processus Il n'ordonne pas les messages envoyés à des groupes différents. Algorithmique distribuée Communication de groupes 22