35、分布式系统中的互斥与资源分配算法

分布式系统中的互斥与资源分配算法

在分布式系统中，互斥问题和资源分配问题是非常重要的研究领域。本文将介绍基于权限的互斥算法以及分布式资源分配的相关内容。

基于权限的互斥算法

基于权限的互斥算法主要分为基于个体权限的算法和基于仲裁者权限的算法。

• 个体权限算法 ：一个权限仅约束其发送者。
• 仲裁者权限算法 ：也称为基于法定人数的算法，一个权限约束一组进程。

消息处理与成本

当进程 $p_i$ 收到进程 $p_j$ 的 PERMISSION(i) 消息时，会先从队列 $queue_i$ 中移除 $p_j$ 的时间戳。若队列不为空，$p_i$ 会将权限（包含其本地时钟值）发送给队列中的第一个进程。

该算法每次使用临界区产生的消息数量取决于当前系统状态：
- 最佳情况 ：单个进程 $p_i$ 想使用临界区，使用 $3|R_i|$ 条消息。
- 多进程竞争情况 ：每次使用临界区的平均消息数最多可达 $6|R_i|$。这是因为 YIELD_PERM() 消息可能导致发送 RETURNED_PERM() 消息，且同一仲裁者 $p_j$ 可能向同一进程 $p_i$ 顺序发送多个 YIELD_PERM() 消息。

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