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分布协同计算基础第二章:分布式算法(2)---领导者选举张锡哲副教授计算机应用技术研究所东北大学信息科学与工程学院
选举问题Ifweareusingoneprocessasacoordinatorforasharedresource……howdoweselectthatoneprocess?Often,thereisnoownerormasterthatisautomaticallyconsideredascoordinator
选举问题Manydistributedsystemsareclientserverbased,withoneserver/coordinator(leader),andmultipleclientsWhathappensiftheleaderfails?ElectanewoneCannotassumeonlyoneprocessdetectsthecrashTheelectionshouldgetalloftheprocessestoagreethatonenodeisaleader
选举谁?Basicidea:Ifeachprocesshasauniqueidentity,andtheidentitiesareorderedElectthenon-crashednodewithminimum/maximumidentity
选举算法旳应用whenacentralizedalgorithmistobeexecutedinadistributedsystemforinstance,afterasystemcrashwhenitisunknownwhichnodesareworking
什么是选举“tostartfromaconfigurationwhereallprocessesareinthesamestateandarriveataconfigurationwhereexactlyoneprocessistheleader”Goal:toobtainlowmessagecomplexity
选举算法旳定义Formally,analgorithmisanelectionalgorithmiff:EachprocesshasthesamelocalalgorithmThealgorithmisdecentralizedItcanbeinitiatedbyanynumberofprocessesinthesystemItreachesaterminalconfiguration,andineachreachableterminalconfigurationoneprocessisinstateleaderandtherestareinthestatelost
假设FullyasynchronoussystemNoglobalclock,transmissiontimesarbitraryEveryprocesshasauniqueidentityIdentitiesaretotallyorderedBecausewehavefinitenumberofprocesses:MaxidentityandMinidentityavailable(extremevalues)
RemarkProcessorsareinoneofthreestates:undecided,leader,lostInitiallyeveryprocessisintheundecidedstateWhenleavingtheundecidedstate,aprocessorgoesintoaterminatedstate(leaderorlost)
环网上旳选举单向环双向环LeLann77,O(N2)Chang-Roberts79Ω(N2),Θ(NlogN)Hirshbergetal.80Ω(NlogN)Petersen/Dolevetal.82Ω(NlogN)
11环网上旳选举Thefirsteverelectionalgorith
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