하이퍼큐브 멀티컴퓨터를 위한 분산 상호배제 알고리즘의 설계 및 평가

Design and Evaluation of a Distributed Mutual Exclusion Algorithmfor Hypercube Multicomputers

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.

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.