بخشی از مقاله
چکیده
بن بست یکی از مسائل مهم مدیریتی منبع در سیستمهای توزیع شده است که با حداقل کردن منابع در دسترس باعث کاهش توان عملیاتی سیستمی شود که راه حلهای مختلفی تا بحال برای آن ارائه شده است. امروزه کمتر سیستمی را می توان یافت که روی یک کامپیوتر متمرکز باشد. رشد روزافزون استفاده از سیستمهای توزیع شده، اهمیت تحقیق و پژوهش در راستای حل موانع و مشکلات موجود در این سیستمها را بیشتر آشکار می نماید. از جمله سیستمهای توزیع شده می توان به بانکهای اطلاعاتی توزیع شده، سیستم عاملهای توزیع شده، اشاره نمود. که در این مقاله سعی شده انواع اگوریتم های تشخیص بن بست مورد بررسی قرار گیرد.
-1مقدمه
هدف از این تحقیق مطالعه و بررسی روشهای مختلف تشخیص بن بست در سیستمهای توزیع شده، شناسایی مشکلات، محدودیت های آنها و ارائه راه حل عملی مبتنی بر واقعیات موجود در سیستمهای توزیع شده در خصوص مشکلات شناسایی سیستم توزیع شده ، بن بست، آشکارسازی ، پیشگیری ، الگوریتم کشف و حل. سیستم توزیع شده از مجموعه ای از فرآیندهایی که از طریق ارسال پیام با یکدیگر در ارتباط اند،تشکیل شده است.یکی از مسائل مهم در سیستمهای توزیع شده در راستای مدیریت منابع، تشخیص بن بست توزیع شده است. مدیریت منابع زمانی که فرایندهای درخواست کننده در سطح شبکه در مکانهای مختلف توزیع شده اند،فرایند تشخیص را نسبت به سیستمهای متمرکز، دشوارتر می نماید.
طی دهه اخیر الگوریتم های زیادی برای تشخیص بن بست در سیستم های توزیع شده ارائه شده است که تعداد زیادی از آنها موفق به تشخیص بن بست نمی شوند و یا بن بست هایی را گزارش می کنند که در واقع وجود ندارند و یا اینکه اثبات شده است که نادرست اند. گراف- انتظار- برای : - WFG - یک گراف جهتدار است که وابستگی بین فرایندها را نشان می دهد و در آن گره ها فرایندها و یالها نشان دهنده درخواست منابع است. چرخه1 بن بست: یک چرخه جهتدار در گراف- انتظار- برای - WFG - است. بن بست دروغین: به بن بستی گفته می شود که در حقیقت وجود ندارد. درستی الگوریتم های تشخیص بن بست توزیع شده: اثبات درستی الگوریتم های تشخیص بن بست توزیع شده با 2 ویژگی زیر تعیین می شود:
· ویژگی پیشرفت : - Progress - بدین معنی که هر بن بستی که واقع شود در نهایت باید تشخیص داده شود.
· ویژگی امنیت - : - Safety اگر بن بستی توسط الگوریتم تشخیص داده شود، باید واقعاً وجود داشته باشد.
-2 انواع مدلهای بن بست براساس سیستم تبادل پیام
براساس سیستم تبادل پیام، دو نوع بن بست وجود دارد:
* بن بست منبعی
* بن بست ارتباطی
در بن بستهای ارتباطی، پیامها منابعی هستند که فرایندها برای آن متنظراند. تفاوت اصلی بین بن بست منبعی و بن بست ارتباطی در این است که بن بست منبعی از شرایط AND استفاده می کند و بن بست ارتباطی از شرط OR با تعریف ذیل استفاده می کند:
-3 انواع مدلهای بن بست براساس نوع درخواست منبع
تقسیم بندی مدلهای بن بست براساس سیستم تبادل پیام به دو نوع بن بست ارتباطی و منبع به منظور شناسایی الگوریتمهای تشخیص بن بست کافی نیست. بنابراین که ویژگی های بیشتری از این الگوریتمها مدنظر قرار گیرد. یکی از این ویژگی ها نوع درخواست منبع است. در این بخش سلسله مراتبی از مدلهای منبع که می تواند در تقسیم بندی الگوریتمها تشخیص بن بست مورد استفاده قرار گیرد و مبتنی بر مدل بن بست ارائه شده توسط [1] Knappاست، ارائه می شود.
3-1 مدل گراف- انتظار- برای
این گراف به کلاس گراف های جهت دار تعلق دارد. گره ها در این گراف برای مدل کردن فرایندها بکار می روند. یالهای جهتدار در گراف نشان دهنده روابط مسدود شدن بین فرایندها . یک گره با یک یال خارج شده از آن به یک فرایند مسدود شده تعلق دارد. بن بست با یک چرخه در این گراف مشخص می شود. ارتباط بین بن بستها و این گراف در بخشهای زیر نشان داده شده است.[3]
3-2 مدل تک- منبعی - - One-Resource Model
مدل تک منبعی، ساده ترین مدل درخواست منبع است. در این مدل یک فرایند تنها یک درخواست منبع در یک زمان می تواند داشته باشد،بدان معنی که ماکزیمم یال خروجی از یک گره در گراف-انتظار- برای برابر یک است. برای یافتن بن بست در یک سیستم که مدل درخواست آن تک منبعی است، لازم است یک چرخه در گراف-انتظار-برای پیدا شود. یک الگوریتم ساده برای تشخیص بن بست براساس این مدل توسط میچل و مریت[2] است.
3-3 مدل AND
این مدل عمومی تر از مدل تک منبعی است. در این مدل یک به یک فرایند اجازه داده می شود که مجموعه ای از منابع را درخواست نماید. تا زمانی مسدود می ماند که همه منابعی را که درخواست نموده بود، به دست آورد به عبارتی فرایندی که نیاز به منابعی برای اجرا دارد، زمانی می تواند پیش رود که همه منابعش را به دست آورد. همانند مدل تک منبعی برای یافتن بن بست در یک سیستم با مدل این مدل درخواست، لازم است یک چرخه در گراف-انتظار-برای پیدا شود. نمونه ای از این الگوریتمها توسط چندی- میسرا-هاس ، منساس و مانتز و اوبرمارک، ارائه شده است.
3-4 مدلOR
این مدل جالبی از مدل درخواست AND است. به آن مدل ارتباطی نیز می گویند. در این مدل به منظور تشخیص بن بست، تنها تشخیص یک چرخه در گراف-انتظار-برای کافی نیست، یافتن بن بست شامل پیدا کردن یک گره در گراف-انتظار-برای است.فرایندی که نیاز به منابعی برای اجرا دارد،زمانی می تواند پیش رود که حداقل یکی از منابعش را به دست آورد.دلیلی که شرط OR برای بن بست ارتباطی استفاده شده است این است که اغلب ساختارهای کنترل توزیع شده غیرقطعی2 هستند و یک فرایند ممکن است در انتظار یک پیام از چندین فرایند باشد.
3-5 مدل AND-OR
مدل AND و مدل OR هردو از مدل AND-OR مشتق شده اند. مفهوم اصلی این مدل این است که این نوع درخواست ترکیبی از و یا در درخواست منبع است. تصور کنید a ،b ، c، d منابع هستند که در کامپیوتر های متفاوتی قرار دارند. درخواست به این شکلand d - a and - b or c - - امکان پذیر است. تشخیص بن بست در این مدل می تواند با تکرار تست برای مدل تشخیص OR با فرض اینکه بن بست یک مشخصه پایدار است، انجام شود.
3-6 مدل p-out-of-q
این مدل بدین معنی است که یک ماند. این مدل نوع دیگرAND-OR فرایند به طور همزمان درخواست q منبع را می نماید و تا زمانی که p منبع را بدست آورد،مسدود می است که ترکیبی از مدلهای OR و AND است به عنوان مثال - .q AND - b OR c
- 4 شرایط وجود بن بست
شرط وجود بن بست در یک سیستم با استفاده از مدل AND این است که یک چرخه وجود داشته باشد. در یک سیستم با شرط OR ، وجود چرخه ممکن است باعث بن بست بشود یا نشود. شرط وجود بن بست در سیستمی با استفاده از شرط OR، وجود یک گره3 است.
