Có một danh sách các vấn đề kinh điển trong các hệ thống phân tán?

Tuần trước, tôi đã đọc lại bản thảo năm 1982 của Leslie Lamport về một hội nghị mà anh ấy đã đưa ra về các vấn đề đã giải quyết, các vấn đề chưa được giải quyết và các vấn đề không đồng thời . Bài báo có thể dễ đọc, nhưng một trong những điều khiến tôi suy nghĩ là khẳng định sau:

Bất kỳ vấn đề nào có thể được coi là một vấn đề loại trừ lẫn nhau hoặc một vấn đề nhà sản xuất - người tiêu dùng, hoặc sự kết hợp của cả hai?

Tôi muốn biết nếu câu hỏi này đã được trả lời cho trường hợp hệ thống phân tán.

Có một tập hợp các vấn đề hệ thống phân tán chính tắc mà từ đó tất cả các vấn đề hệ thống phân tán có thể có thể được giảm xuống? Danh sách kinh điển này là gì?

Nếu không có một danh sách chính tắc, danh sách các vấn đề hiện tại là gì và những gì giảm tồn tại?

Ví dụ, tôi sẽ nói rất ngây thơ rằng các vấn đề bầu cử lãnh đạo và loại trừ lẫn nhau có thể được giảm xuống thành vấn đề đồng thuận. Tôi cũng sẽ nói rằng một ảnh chụp nhanh phân tán có thể được giảm xuống một đồng hồ phân tán. Nó đúng hay sai?

Nếu có thể, tôi muốn các câu trả lời cung cấp một tài liệu tham khảo cho một cuốn sách / cuốn sách được xuất bản hỗ trợ cho tuyên bố của mình :)

Có một tập hợp các vấn đề hệ thống phân tán chính tắc mà từ đó tất cả các vấn đề hệ thống phân tán có thể có thể được giảm xuống?

Tôi không biết về một danh sách các vấn đề được công bố như vậy.

Hãy nhớ rằng có nhiều mô hình khác nhau (và có phần không thể so sánh được) trong điện toán phân tán, từ mô hình đồng bộ "lành tính" (không có lỗi) trong đó các nút thực thi trong các vòng khóa và tất cả các thông điệp được gửi một cách đáng tin cậy trong mỗi vòng, mô hình không đồng bộ trong đó không có giới hạn về tốc độ xử lý và độ trễ của tin nhắn và chính các nút có thể bị sập hoặc gửi tin nhắn bị hỏng. Để thêm vào sự đa dạng này, có những yêu cầu và giả định khác trực giao với đồng bộ và lỗi: kiến ​​thức ban đầu về các nút (kích thước mạng, đường kính của mạng, mức độ nút tối đa, v.v.), khả năng truy vấn trình phát hiện lỗi , cho dù các nút có số nhận dạng duy nhất, tính nguyên tử của các bước gửi và nhận, kích thước tối đa của một tin nhắn và nhiều thông tin khác.

Các mô hình thực tế trong tay thường ngụ ý một bản chất rất khác nhau của câu hỏi. (Xem [1] để biết thêm chi tiết về cộng đồng phụ này trong điện toán phân tán.) Trong các mô hình gần với mô hình đồng bộ không có lỗi, các nhà nghiên cứu thường xem xét sự phức tạp của tính toán cục bộ, ví dụ: "Thời gian là gì và độ phức tạp của thông điệp để tính toán một màu đỉnh? "$2$

Mặt khác, khi nhìn vào những thất bại, các câu hỏi liên quan nhiều hơn đến các vấn đề về khả năng thanh toán như "Sự đồng thuận có thể giải quyết được trong mô hình này không?" hoặc "Chúng ta có thể thực hiện trình phát hiện lỗi ưa thích này theo các giả định này không?"

Nếu không có một danh sách chính tắc, danh sách các vấn đề hiện tại là gì và những gì giảm tồn tại?

Có nhiều ví dụ về việc giảm như vậy trong các mô hình điện toán phân tán nhất định, tôi sẽ giới hạn câu trả lời của mình trong 2 điều sau:

Tính toán cục bộ trong mô hình đồng bộ (không có lỗi)

$\Omega(\sqrt{\log n} + \log\Delta)$$n$$\Delta$$2$$A$$A$

Mô hình không đồng bộ với sự cố sự cố

Ở đây, vấn đề được nghiên cứu nhiều nhất là sự đồng thuận chịu lỗi và nhiều biến thể của nó, vì việc thực hiện các nguyên thủy cơ bản như phát sóng nguyên tử và bản thân một bộ đồng bộ hóa đòi hỏi phải có sự đồng thuận.

$S$ $P$$T$$P$$S$

$P$$Q$$P$$Q$$k$

Ví dụ, tôi sẽ nói rất ngây thơ rằng các vấn đề bầu cử lãnh đạo và loại trừ lẫn nhau có thể được giảm xuống thành vấn đề đồng thuận.

Chắc chắn, nếu bạn có thể giải quyết sự đồng thuận, ngay lập tức bạn có một thuật toán cho cuộc bầu cử lãnh đạo: Đơn giản chỉ cần sử dụng ID của mỗi nút làm đầu vào cho thuật toán đồng thuận. Cách ngược lại chỉ giữ trong các mô hình mà ở đó đảm bảo rằng người lãnh đạo cuối cùng được mọi người biết đến.

[1] Pierre Fraigniaud: Sự phức tạp tính toán phân tán: bạn có bị nghiện volvo hay bị ám ảnh bởi người Canada không? PODC 2010 http://doi.acm.org/10.1145/1835698.1835700

[2] Fabian Kuhn, Thomas Moscibroda, Roger Wattenhofer: Tính toán cục bộ: Giới hạn trên và dưới. CoRR abs / 1011.5470 (2010) http://arxiv.org/abs/1011.5470

[3] Tushar Deepak Chandra, Sam Toueg: Máy phát hiện lỗi không đáng tin cậy cho các hệ thống phân tán đáng tin cậy. J. ACM 43 (2): 225-267 (1996). http://doi.acm.org/10.1145/226643.226647

[4] Prasad Jayanti, Sam Toueg: Mọi vấn đề đều có máy phát hiện lỗi yếu nhất. PODC 2008: 75-84. http://doi.acm.org/10.1145/1400751.1400763

[5] Tushar Deepak Chandra, Vassos Hadzilacos, Sam Toueg: Người phát hiện thất bại yếu nhất để giải quyết sự đồng thuận. J. ACM 43 (4): 685-722 (1996) http://doi.acm.org/10.1145/234533.234549

[6] Michel Raynal: Máy phát hiện lỗi để giải quyết thỏa thuận k-Set không đồng bộ: cái nhìn thoáng qua về kết quả gần đây. Bản tin của EATCS 103: 74-95 (2011) http://albcom.lsi.upc.edu/ojs/index.php/beatcs/article/view/61