Өсек туралы хаттама - Gossip protocol

A өсек протоколы - бұл тәсілге негізделген компьютерлік деңгейлес-коммуникация процедурасы немесе процесі эпидемиялар таратамын.[1] Кейбіреулер бөлінген жүйелер деректердің топтың барлық мүшелеріне таралуын қамтамасыз ету үшін бір-бірімен өсек айтуды қолдану. Кейбір уақытша желілерде орталық тізілім жоқ және жалпы мәліметтерді таратудың жалғыз әдісі - оны әр мүшеге сүйеніп, оны көршілеріне беру.

Термин эпидемиялық хаттама кейде өсек протоколының синонимі ретінде қолданылады, өйткені өсек ақпарат таратуға ұқсас түрде таратады вирус биологиялық қауымдастықта.

Өсек-аяң

Туралы түсінік өсекпен байланыс өсек тарататын кеңсе қызметкерлерінің ұқсастығынан көруге болады. Әр сағат сайын кеңсе қызметкерлері су салқындатқыштың айналасында жиналады делік. Әрбір қызметкер кездейсоқ таңдалған екіншісімен жұптасып, соңғы өсектермен бөліседі. Күннің басында Дэйв жаңа қауесетті бастайды: ол Бобқа Чарли өзінің мұртын бояйды деп санайды деп түсіндіреді. Келесі кездесуде Боб Алиске айтады, ал Дэйв Хеваға бұл идеяны қайталайды. Әрбір салқындатқыш кездескеннен кейін, қауесетті естіген адамдардың саны шамамен екі есеге артады (дегенмен бұл бір адамға екі рет өсек айтуға жатпайды; мүмкін Дэйв бұл оқиғаны Фрэнкке айтуға тырысады, тек Фрэнктің оны естіп қалғанын анықтайды) Алисадан). Компьютерлік жүйелер хаттаманың бұл түрін кездейсоқ «теңдестіруді таңдау» формасымен жүзеге асырады: берілген жиілікте әр машина кездейсоқ басқа машинаны таңдайды және кез келген ыстық қауесеттермен бөліседі.

«Өсек» терминінің мәселесі мынада: қызмет сапасы (яғни толық және уақтылы тарату) әр мүшенің кемсітпеуі және дербес желінің әр мүшесіне деректердің жедел және сенімді берілуін қамтамасыз ету талабы негізінде. Кеңседе өсек айтудың нақты сценарийінде әркім таратылып жатқан өсек үшін мүдделі бола бермейді. Өсек, эфирге қарағанда, дискриминациялық сипатқа ие және көбінесе қатысушылар өмірлік немесе маңызды байланыстардан тыс қалады. Осылайша, «кеңсе өсектерімен» салыстыру эпидемияның таралуымен салыстыру сияқты жақсы емес. Осыған қарамастан, құрдастар арасындағы қарым-қатынас техникасы кейде «өсек» деп аталады.

Көптеген нұсқалар мен стильдер

Мүмкін Өсек тәрізді протоколдардың жүздеген нұсқалары болуы мүмкін, өйткені әрбір пайдалану сценарийі ұйымның қажеттіліктеріне сәйкес өзгертілуі мүмкін.

Мысалы, өсек протоколында осы идеялардың кейбіреулері қолданылуы мүмкін:

  • Хаттаманың өзегі кезеңдік, жұптық, процесаралық өзара әрекеттесуді қамтиды.
  • Осы өзара әрекеттесу кезінде алмасатын ақпарат шектеулі көлемде болады.
  • Қашан агенттер өзара әрекеттесу, кем дегенде бір агенттің күйі екінші күйді көрсету үшін өзгереді.
  • Сенімді байланыс болжанбайды.
  • Өзара әрекеттесу жиілігі, хабарламаның типтік кідірісіне қарағанда төмен, сондықтан протокол шығындары шамалы.
  • Әріптестерді таңдауда кездейсоқтықтың кейбір формалары бар. Құрбыларды түйіндердің толық жиынтығынан немесе кішірек жиынтығынан таңдауға болады көршілер.
  • Репликацияның арқасында жасырын болады қысқарту жеткізілген ақпарат.

Өсек өсіру хаттамасының түрлері

Өсек хаттамасының екі стилін бөліп алған пайдалы:[2]

  • Тарату хаттамалары (немесе қауесет шығаратын хаттамалар). Бұлар өсек-аяңды ақпарат тарату үшін пайдаланады; олар негізінен желідегі тасқын агенттермен жұмыс істейді, бірақ ең нашар жүктемелерді шығаратын тәсілмен:
    1. Іс-шараларды тарату хаттамалары жүзеге асыру үшін өсектерді қолданыңыз мультимедиа. Олар оқиғалар туралы хабарлайды, бірақ өсек мезгіл-мезгіл болып тұрады және оқиғалар өсек тудырмайды. Мұндағы бір мәселе - оқиға болған сәттен бастап ол жеткізілгенге дейін ықтимал жоғары кідіріс.
    2. Фондық мәліметтерді тарату хаттамалары қатысушы түйіндермен байланысты ақпарат туралы үздіксіз өсек. Әдетте, көбейту кідірісі алаңдаушылық туғызбайды, мүмкін мәселе қаралатын ақпарат баяу өзгереді немесе аздап ескірген мәліметтерге әрекет ету үшін айтарлықтай жаза болмайды.
  • Жиынтықтарды есептейтін протоколдар. Бұлар желінің түйіндеріндегі ақпараттарды іріктеу және жалпы жүйелік мәнге жететін мәндерді біріктіру арқылы желілік жиынтықты есептейді - кейбір өлшеу түйіндері үшін ең үлкен мән ең кіші және т.с.с. басты талап болып табылады. ақпараттармен алмасудың белгіленген мөлшерімен есептелуі керек; бұлар әдетте жүйенің көлеміндегі бірнеше ақпарат алмасу логарифмдік айналымдарынан кейін тоқтатылады, осы уақытқа дейін барлығына ақпарат ағынының үлгісі орнатылады. Агрегаттың жанама әсері ретінде, өсек-аяңды пайдаланып, басқа да мәселелерді шешуге болады; мысалы, өсек хаттамасындағы түйіндерді логарифмдік уақытта агрегация стиліндегі ақпарат алмасуды қолдана отырып, түйін-id (немесе басқа атрибут) бойынша сұрыпталған тізімге орналастыра алатын өсек протоколдары бар. Сол сияқты, ағаштың ішіне түйіндерді орналастыратын және ағаш құрылымына сәйкес келтірілген қалыпта өсек айту арқылы «қосынды» немесе «санау» сияқты агрегаттарды есептейтін өсек алгоритмдері бар.

«Өсек» терминін ең ерте қолданғанға дейінгі көптеген хаттамалар дәл осы инклюзивті анықтамаға енеді. Мысалы, Интернет маршруттау хаттамалары жиі өсек тәрізді ақпарат алмасуды қолданады. Сұхбат субстратты стандартты маршрутизацияланған желіні жүзеге асыру үшін пайдалануға болады: түйіндер дәстүрлі нүктелік хабарламалар туралы «өсек», трафикті өсек қабаты арқылы тиімді түрде итермелейді. Өткізу қабілеттілігі, бұл өсек жүйесі кез-келген классикалық протоколды қолдай алады немесе кез-келген классикалық таратылған қызметті жүзеге асыра алады дегенді білдіреді. Алайда, мұндай кең ауқымды интерпретация сирек жоспарланған. Әдетте өсек хаттамалары - тұрақты, мерзімді, салыстырмалы түрде жалқау, симметриялы және орталықтандырылмаған түрде жұмыс жасайтын протоколдар; әсіресе түйіндер арасындағы симметрияның жоғары дәрежесі тән. Осылайша, а 2 кезеңдік хаттама өсекші субстраттың үстінен бұлай жасау анықтаманың сөзімен болмаса, рухымен қайшы келеді.

Термин конвергентивті сәйкес келеді ақпараттың экспоненциалды жылдам таралуына қол жеткізетін протоколдарды сипаттау үшін кейде қолданылады. Осы мақсатта хаттама кез-келген жаңа ақпаратты жүйенің көлеміндегі уақыттық логарифмдік уақыт ішінде әсер ететін барлық түйіндерге таратуы керек («араластыру уақыты» жүйенің өлшемінде логарифмдік болуы керек).

Мысалдар

Көлемі белгісіз, бірақ компьютерлер бір-бірімен байланысқан және әр машина кішігірім жұмыс істейтін жерде іздеу үлгісіне өте сәйкес келетін нысанды тапқымыз келеді делік. агент өсек хаттамасын жүзеге асыратын бағдарлама.

  • Іздеуді бастау үшін пайдаланушы жергілікті агенттен іздеу жолы туралы өсек айтуды сұрайды. (Біз агенттер белгілі құрдастар тізімінен бастайды немесе бұл ақпаратты ортақ дүкеннен алады деп ойлаймыз.)
  • Мерзімді түрде, қандай-да бір жылдамдықпен (мысалы, қарапайымдылығы үшін секундына он рет), әр агент басқа агенттерді кездейсоқ таңдайды және онымен өсек айтады. А-ға белгілі іздеу жолдары енді В-ға да белгілі болады және керісінше. А және В өсектерінің келесі «айналымында» қосымша кездейсоқ құрдастар таңдалады, мүмкін С және Д. Бұл дөңгелек айналмалы құбылыс кейбір хабарламалар жоғалып кетсе де немесе кейбір таңдалған құрдастарында болса да, хаттаманы өте сенімді етеді. іздеу жолымен бірдей немесе бұрыннан білесіз.
  • Іздеу жолын алған кезде әр агент өзінің жергілікті машинасын құжаттардың сәйкестігін тексереді.
  • Агенттер бүгінгі күнге дейін ең жақсы матч туралы өсек айтады. Осылайша, егер А В-мен ғайбаттаса, өзара әрекеттесуден кейін А В-ға белгілі ең жақсы матчтарды біледі және керісінше. Үздік матчтар желі арқылы «таралады».

Егер хабарлар үлкен көлемге ие болуы мүмкін болса (мысалы, көптеген іздеулер бір уақытта белсенді болса), өлшемге шектеу енгізу керек. Сондай-ақ, іздеулер желіден «ескіруі» керек.

Бұдан шығатыны, логарифмдік уақыт ішінде желі көлемінде (агенттер саны) кез-келген жаңа іздеу жолдары барлық агенттерге жетеді. Ұзындығы шамамен бірдей кешіктіру кезінде әрбір агент ең жақсы матчты қай жерден табуға болатындығын біледі. Атап айтқанда, іздеуді бастаған агент ең жақсы матчты тапты.

Мысалы, 25000 машинасы бар желіде біз 30-ға жуық өсек-аяңнан кейін ең жақсы матчты таба аламыз: іздеу жолын тарату үшін 15 және ең жақсы матчты табу үшін тағы 15. Өсектермен алмасу секундына оннан бір рет орын алуы мүмкін, бұл артық жүктеме жасамайды, сондықтан желіні іздеудің бұл формасы шамамен 3 секунд ішінде үлкен деректер орталығын іздей алады.

Бұл сценарийде іздеулер 10 секундтан кейін автоматты түрде желіден шығып кетуі мүмкін. Ол кезде бастамашы оның жауабын біледі және бұл іздеу туралы одан әрі өсек айтудың қажеті жоқ.

Өсек протоколдары қол жеткізу және қолдау үшін де қолданылған таратылған мәліметтер базасы дәйектілік немесе белгілі бір типтегі мәліметтердің басқа түрлерімен, мөлшері белгісіз желідегі түйіндердің санын санау, жаңалықтарды мықты тарату, кейбір құрылымдық саясатқа сәйкес түйіндерді ұйымдастыру, деп аталатындарды құру қабаттасқан желілер, агрегаттарды есептеу, тораптағы тораптарды сұрыптау, басшыларды таңдау және т.б.

Эпидемиялық алгоритмдер

Өсек хаттамалары биологиялық популяцияда вирустық инфекцияның таралуына ұқсас ақпаратты тарату үшін қолданыла алады. Шынында да, эпидемия математикасы көбінесе өсек коммуникациясының математикасын модельдеу үшін қолданылады. Термин эпидемиялық алгоритм кейде өсектерге негізделген осындай ақпарат тарату қолданылатын бағдарламалық жасақтама жүйесін сипаттағанда қолданылады.

Сондай-ақ қараңыз

  • Өсек протоколдары желілік протоколдардың көптеген кластарының ішіндегі бір класс. Сондай-ақ қараңыз виртуалды синхронизм, таратылды мемлекеттік машиналар, Paxos алгоритмі, дерекқор транзакциялар. Әр сыныпта олардың егжей-тегжейлері мен өнімділік қасиеттерімен ерекшеленетін, бірақ пайдаланушыларға ұсынылатын кепілдік деңгейінде ұқсас ондаған, тіпті жүздеген хаттамалар бар.
  • Кейбір өсек хаттамалары құрдастарды кездейсоқ таңдау механизмін неғұрлым детерминирленген схемамен алмастырады. Мысалы, NeighbourCast алгоритм, кездейсоқ түйіндермен сөйлесудің орнына ақпарат тек көрші түйіндермен сөйлесу арқылы таралады. Ұқсас идеяларды қолданатын бірқатар алгоритмдер бар. Мұндай хаттамаларды жасау кезіндегі басты талап - көршінің іздеуі кеңейту графигі.
  • Маршруттау
  • Tribler, BitTorrent өсек хаттамасын қолдана отырып, клиентпен тең дәрежеде.

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ Демерс, Алан; Грин, Дэн; Хаузер, Карл; Ирланд, Вес; Ларсон, Джон; Шенкер, Скотт; Sturgis, Howard; Свинхарт, Дэн; Терри, Даг (1987-01-01). Деректер базасын қайталау бойынша эпидемиялық алгоритмдер. Таратылған есептеу принциптері бойынша алтыншы ACM симпозиумының материалдары. PODC '87. Нью-Йорк, Нью-Йорк, АҚШ: ACM. 1-12 бет. дои:10.1145/41840.41841. ISBN  978-0897912396.
  2. ^ Jelasity, Марк (2011-01-01). «Өсек» (PDF). Серужендо, Джованна Ди Марзо; Глиз, Мари-Пьер; Карагеоргос, Энтони (ред.) Өздігінен ұйымдастырылатын бағдарламалық жасақтама. Natural Computing Series. Springer Berlin Heidelberg. 139–162 бет. дои:10.1007/978-3-642-17348-6_7. ISBN  9783642173479.

Мұнда өсекшілер қауымының соңғы жұмысына бірнеше қосымша сілтемелер бар. Демерстің мақаласы зерттеушілердің көпшілігі осы хаттамалардың күшін шынымен мойындаған және өсектерге ресми түрде қарауды ұсынған бірінші болып саналады.

  • Өсекке негізделген мүшелік хаттаманың дұрыстығы. Андре Аллавена, Алан Демерс және Джон Хопкрофт. Proc. 24-ші ACM Таратылған есептеу принциптері туралы симпозиум (PODC 2005).
  • Bimodal Multicast. Кеннет П.Бирман, Марк Хайден, Ознур Озкасап, Чжэн Сяо, Михай Будиу және Ярон Минский. Компьютерлік жүйелердегі ACM транзакциялары, т. 17, № 2, 41–88 бб, 1999 ж. Мамыр.
  • Жеңіл ықтималды таратылым. Патрик Евгстер, Рачид Геррауи, С.Бандуруканде, Петр Коузнецов, Анн-Мари Кермаррек. Компьютерлік жүйелердегі ACM транзакциялары (TOCS) 21: 4, 2003 ж. Қараша.
  • Kelips: жадыны және фондық үстеме ақыны арттыру арқылы тиімді және тұрақты P2P DHT құру. Индранил Гупта, Кен Бирман, Пракаш Линга, Аль Демерс, Роберт ван Ренессе. Proc. Peer-to-Peer жүйелері бойынша екінші халықаралық семинар (IPTPS '03)
  • Таратылған жүйелерге арналған P2P технологияларын жүйелік жобалау. Индранил Гупта, Деректерді жаһандық басқару, редакторлар: Р.Балдони, Г.Кортезе, Ф.Дэвиде және А.Мельпиньяно, 2006.
  • HyParView: сенімді өсекке негізделген хабар таратуға арналған мүшелік хаттама. Жуан-Лейтао, Хосе Перейра, Луис Родригес. Proc. IEEE / IFIP-тің 37-ші жыл сайынғы сенімді жүйелер мен желілер бойынша халықаралық конференциясы (DSN'07)
  • Сенімді және масштабталатын мультикастқа тиімді және бейімделетін эпидемиялық стиль протоколдары. Индранил Гупта, Аялвади Дж. Ганеш, Анне-Мари Кермаррек. IEEE параллельді және үлестірілген жүйелердегі транзакциялар, т. 17, жоқ. 7, 593–605 бб, 2006 ж. Шілде.
  • T-Man: Өсектерге негізделген жылдам қабаттастыру топологиясының құрылысы. Марк Джеласити, Альберто Монресор және Озалп Бабаоглу. Компьютерлік желілер, 53 (13): 2321–2339, 2009 ж.
  • Эпидемиялық тарату ағаштары. Жуан-Лейтао, Хосе Перейра, Луис Родригес. Proc. 26-шы IEEE Халықаралық сенімді таратылған жүйелер симпозиумы (SRDS'07).
  • Ірі динамикалық желілердегі өсектерге негізделген жинақтау. Марк Джеласити, Альберто Монресор және Озалп Бабаоглу. Компьютерлік жүйелердегі ACM транзакциялары, 23 (3): 219–252, тамыз 2005.
  • Өте үлкен қабаттастырылған желілерді кесуге тапсырыс берді. Марк Джеласити мен Анн-Мари Кермаррек. IEEE P2P, 2006 ж.
  • Жақындықты білетін суперперер қабаты топологиялары. Джан Паоло Джеси, Альберто Монресор және Озалп Бабаоглу. IEEE транзакциялары желіні және қызметті басқаруда, 4 (2): 74–83, қыркүйек 2007 ж.
  • X-BOT: құрылымданбаған қабаттасудың тұрақтылығын оңтайландыруға арналған хаттама. Жуан-Лейтао, Жоан-Маркес, Хосе Перейра, Луис Родригес. Proc. 28-ші IEEE Халықаралық сенімді таратылған жүйелер симпозиумы (SRDS'09).
  • Кеңістіктегі өсек және ресурстарды орналастыру хаттамалары. Дэвид Кемпе, Джон Клейнберг, Алан Демерс. ACM журналы (JACM) 51: 6 (қараша 2004).
  • Жиынтық мәліметтерді өсекке негізделген есептеу. Дэвид Кемпе, Алин Добра, Йоханнес Герке. Proc. 44-ші жылдық IEEE Информатика негіздеріне арналған симпозиум (ФОКС). 2003 ж.
  • Ірі масштабты және динамикалық үлестірілген жүйелердегі топтық өлшемді бағалаудың белсенді және пассивті әдістері. Дионисиос Костулас, Димитриос Псалтулис, Индранил Гупта, Кен Бирман, Аль Демерс. Elsevier Жүйелер және бағдарламалық қамтамасыз ету журналы, 2007.
  • Біреуін жасаңыз, біреуін тегін алыңыз: бірнеше P2P қабаттастыру желілерінің қатар өмір сүруін пайдалану. Баласубраманейам Манимаран, Марин Бертиер және Анне-Мари Кермаррек. Proc. ICDCS, 2007 ж. Маусым.
  • Қабаттасқан желілерде бірін-бірі санау және іріктеу: кездейсоқ жүру әдістері. Лоран Массули, Эрван Ле Меррер, Анне-Мари Кермаррек, Аялвади Ганеш. Proc. 25 ACM PODC. Денвер, 2006.
  • Сұраныс бойынша аккорд. Альберто Монресор, Марк Джеласити және Озалп Бабаоглу. Proc. Peer-to-Peer Computing бойынша 5-конференция (P2P), Констанц, Германия, тамыз 2005 ж.
  • Expander Graphs бағдарламасына кіріспе. Майкл Нильсен. https://pdfs.semanticscholar.org/4c8a/e0bc0dca940264b7ed21fa58f826937f7b12.pdf. Техникалық есеп, 2005 ж. Маусым.
  • Төмен диаметрлі P2P желілерін құру. Г. Пандуранган, П. Рагхаван, Эли Уффал. 42-ші еңбектерінде Информатика негіздеріне арналған симпозиум (ТОҚ), 2001.
  • Astrolabe: Таратылған жүйені бақылау, басқару және деректерді өндіруге арналған сенімді және ауқымды технология. Робберт ван Ренес, Кеннет Бирман және Вернер Фогельс. Компьютерлік жүйелердегі ACM транзакциялары (TOCS) 21: 2, 2003 ж.
  • Тең-теңімен мазмұнды іздеуде мағыналық жақындығын пайдалану. С.Вулгарис, А.-М. Кермаррек, Л.Массули, М. ван Стин. Proc. Таратылған есептеу жүйелеріндегі болашақ тенденциялар туралы 10-шы халықаралық семинар (FTDCS 2004), Сучжоу, Қытай, мамыр 2004 ж.
  • Дифференциалды өсек алгоритмін қолдана отырып, бір деңгейдегі желідегі беделді жинақтау. Р.Гупта, Ю. Н. Сингх. CoRR, т. абс / 1210.4301, 2012 ж.

Бұл оқулық ескі болғанымен, көптеген өсек зерттеушілер оны өсек пен эпидемиялық хаттамаларды математикалық модельдеу туралы ақпарат алу үшін беделді дереккөз ретінде келтіреді:

  • Эпидемияның математикалық теориясы. Н.Ж.Т. Бейли, 1957. Гриффен Пресс.