Design and Evaluation of a Distributed Mutual Exclusion Algorithmfor Hypercube Multicomputers

하이퍼큐브 멀티컴퓨터를 위한 분산 상호배제 알고리즘의 설계 및 평가

Distributed mutual exclusion algorithms have employed two approaches to achieve mutual exclusion and can be divided into two broad classes:token-based and permission-based. Token-based algorithms share a unique token among the nodes and a node is allowed to access its common resources if it possesses the token. Permission-based algorithms require one or more successive rounds of message exchanges among the nodes to obtain the permission to access the common resources. A hypercube architecture has earned wide acceptance in multiprocessor systems in the past few years because of its simple, yet rich topology. Accordingly, we study distributed permission-based mutual exclusion algorithms for hypercubes, and design a distributed permission-based mutual exclusion algorithm based on a new information structure adapted to the hypercubes. The new information structure is a request set of T-pattern from a logical mesh that is embedded into a hypercube. If a node wants to access the common resources, it sends request message to all nodes in the request set by Lan's multicast algorithm. Once the node receives a grant message from all nodes in the request set, it accesses the common resource. We evaluate our algorithm with respect to minimum round-trip delay, blocking delay, and the number of messages per access to the common resource.

공유자원의 상호배제를 위한 분산 상호배제 알고리즘은 두 가지 방식으로 접근되어 왔으며 토큰-기반과 인가-기반의 두 부류로 나누어 진다. 토큰-기반 알고리즘은 노드들 간에 단 하나의 토큰을 공유하며 이 토큰을 가지고 있는 노드만이 공유자원에 접근할 수 있도록 한다. 인가-기반 알고리즘은 공유자원 접근에 대한 인가를 받기 위해서 여러 노드들 간에 1회 이상의 메세지 교환이 필요하다. 지난 몇 년 동안 하이퍼큐브 구조는 단순하면서도 풍부한 위상을 가지고 있어서 멀티프로세서 시스템에서 많이 수용되어 왔다. 따라서 본 논문에서는 하이퍼큐브를 위한 분산 상호배제 알고리즘을 연구하여 하이퍼큐브에 적합한 새로운 정보구조에 기초한 분산 상호배제 알고리즘을 설계한다. 새로운 정보구조는 하이퍼큐브에 삽입된 논리적 매쉬로부터 얻어낸 T-패턴의 요청집합이다. 임의의 노드가 공유자원에 접근하고자 한다면, 그 노드는 요청집합 내의 모든 노드들에게 요청 메세지를 전송하고, 요청집합 내의 모든 노드들로부터 인가 메세지를 받은 후에 공유자원에 접근한다. 본 논문에서 제안하는 알고리즘의 성능을 최소 왕복 지연, 블럭킹 지연, 그리고 공유자원 접근당 메세지 개수로 평가한다.