算法与数据结构 分布式算法课程 第10章 同步化器 共39页.pdf

【课程大纲】 第01章 简介 共68页.pdf 第02章 分布式算法简介 共59页.pdf 第03章 集群领导选举 分布式锁 共83页.pdf 第04章 通用同步网络的集群领导选举 共69页.pdf 第05章同步网络中的基础计算 共76页.pdf 第06章 分布式一致性 共48页.pdf 第07章 Byzantine协议 共34页.pdf 第08章 异步系统模型 共47页.pdf 第09章 基本异步网络算法 共71页.pdf 第10章 同步化器 共39页.pdf 第11章 异步共享内存系统 共49页.pdf 第12章 ASM - Peterson’s算法 共43页.pdf 第13章 实用互斥算法.具有读-修改-写操作的算法 共72页.pdf ### 知识点总结 #### 一、分布式算法概述及同步化器概念 - **分布式算法**：在多个计算机（节点）之间通过网络通信来共同解决问题的方法。 - **同步化器（Synchronizers）**：一种特殊的分布式算法，用于在网络中实现同步。它通过限制网络的异步性来保持相邻节点之间的状态接近。 #### 二、模拟同步算法在异步网络中的应用 - **目的**：在异步网络环境中模拟同步算法的行为。 - **方法**： - 使用**“级别”变量**跟踪当前组件的级别。 - 节点在其邻居达到特定级别之前延迟处理。 - 每当改变级别时，节点通知其邻居。 - **特点**： - 算法简单，易于实现。 - 复杂度：时间复杂度为O(n log n)，消息复杂度为O(|E| log n)。 #### 三、设计异步分布式算法的策略 - **假设**：无向图G=(V,E)作为网络模型。 - **步骤**： - 设计适用于G的同步算法。 - 通过局部同步将其转换为异步算法。 - 在每个轮次进行同步。 - **注意事项**： - 仅适用于非容错算法。 - 对于容错算法，没有通用的转换方法。 #### 四、全球同步的下界 - **定义**：实现全局同步所需的最小时间。 - **比较**：大于局部同步的上界时间。 - **重要性**：理解实现全局同步的难度。 #### 五、同步模型的形式化描述 - **用户进程与同步器之间的交互**： - 用户发送操作`user-send(T, r)i`，其中T是消息及其目标节点对的集合，r是同步器。 - **同步器行为**： - 根据接收到的消息更新状态。 - 发送响应或执行相应动作。 #### 六、实用案例分析 - **局部同步**：通过限制网络的异步性来维持相邻节点的状态相似。 - **优点**：算法简单，易于实现。 - **缺点**：消息复杂度较高。 - **全球同步**：所有节点都处于相同的级别。 - **难点**：实现难度较大，时间复杂度高。 - **局部同步与全球同步的比较**： - 局部同步更加实用，因为其在一定程度上降低了实现的复杂性和难度。 - 全球同步虽然理论上更为理想，但在实际应用中可能因其实现难度而受到限制。 #### 七、理论依据与参考文献 - **Raynal书**：提供了关于分布式系统的深入理论和技术细节。 - **Awerbuch论文**：讨论了具体的实现方案和服务模型。 #### 八、总结 - **分布式算法**在现代计算领域扮演着至关重要的角色。 - **同步化器**是一种有效的工具，用于在网络中实现同步，特别是通过局部同步的方式。 - **设计策略**包括先设计同步算法再转化为异步版本的过程。 - **理论研究**与实践应用相结合，可以推动该领域的进一步发展。 以上是对《算法与数据结构 分布式算法课程 第10章 同步化器》的主要知识点的总结，涵盖了同步化器的基本概念、设计方法以及理论依据等内容。这些知识点对于理解和应用分布式算法具有重要意义。