Scalable Ordered Broadcast Protocol in the Distributed System

분산 시스템에서 확장성 있는 순서화 방송통신 프로토콜

  • 한인 ((주)뱅크타운 기술연구소 시스템체계연구실) ;
  • 홍영식 (동국대학교 컴퓨터 멀티미디어공학과)
  • Published : 2002.04.01

Abstract

In this paper, we present an efficient broadcast protocol, called Btoken, that ensures total ordering of messages and atomicity of delivery in the large scaled distributed systems. Unlike the existing token-passing based protocol, Btoken does not circulate a token around the ring, instead, it uses three kinds of control messages for token transmission. The token has a sequence number field for broadcasting message, and the only site having the token can broadcast a message. When a site wishes to broadcast, It must send a message to the token site requesting the token. The token site sends a message with the token to the requester When the requester receives the token, it becomes the current token site and broadcasts a new message after setting sequence number derived from a field of the token into its message. Upon reception of it, any operating member is informed the position of the token site and will send token requesting message to the new token site. However, the other site may request the token to the old token site prior to receiving the broadcast message from the new token site. To resolve this problem, Btoken uses a message which is sent to the current token site by the old token site notifying who is the next token requester. Results of our simulation of the protocol show that Btoken is more efficient in the large scaled distributed system compared to existing broadcast protocols.

본 논문은 대규모 분산시스템에서 전체 순서화를 유지하는 방송통신 프로토콜을 제안한다. 기존의 토큰기반 방송통신 프로토콜과는 달리 제안된 프로토콜에서 토큰은 방송도메인을 구성하는 링을 묵시적으로 회전하지는 않는다. 대신에 토큰 전송을 위한 세 개의 메시지를 사용한다. 토큰은 방송메시지를 위한 순서번호 정보를 갖고 있으며, 오직 토큰을 소유한 노드만이 방송메시지를 전송할 수 있다. 방송메시지를 전송하려 하는 노드는 토큰을 소유한 토큰노드로 토큰요청메시지를 보내고, 토큰노드는 요청한 노드에게 토큰을 전송한다. 토큰을 요청한 노드가 토큰을 소유하게 되면 토큰의 순서정보를 이용하여 방송메시지를 전송한다. 이 메시지를 수신한 모든 노드는 토큰노드가 변경되었음을 인식하게 되고, 새로운 토큰노드로 토큰을 요청하게 된다. 그러나, 새로운 토큰 노드로부터 방송메시지를 수신하기 전에 과거의 토큰노드로 토큰요청메시지를 전송하는 노드가 존재할 수 있다. 이 문제를 해결하기 위해 제안된 프로토콜은 과거 토큰노드가 새로운 토큰노드에게 다음 토큰요청노드를 알리는 메시지를 사용한다. 시뮬레이션 결과를 통해 기존의 방송통신 프로토콜보다 제안된 프로토콜이 대규모 분산시스템에서 더욱 효율적이라는 것을 알 수 있다.

Keywords

References

  1. L.C.N Tseung.and K.-C.Yu, 'Guaranteed Reliable, Secure Broadcast Networks', the 9th International Phoenix Conference on Computer and Communication, pp.576-583, 1990 https://doi.org/10.1109/PCCC.1990.101672
  2. Jo-Mei Chang and N. F. maxmchuk, 'Reliable Broadcast Protocols', ACM Transactions on Computer Systems, Vol.2, No.3, pp.251-273, 1984 https://doi.org/10.1145/989.357400
  3. S. Navaratnam, S. chanson, and G. Neufeld, 'Reliable Group Communication in Distrinuted Systems', IEEE, pp.439-446, 1998 https://doi.org/10.1109/DCS.1988.12546
  4. M. Frans Kaashoek, Andrew S.Tanebum, et. al., 'An Efficient Reliable Broadcast Protocol', ACM Operating System Review, pp.5-19, 1989 https://doi.org/10.1145/70730.70732
  5. M. Frans Kaashoek, Andrew S. Tanenbum, 'Group Communication in the Amoeba Distributed Operating System', the 11th International conference on Distributed Computing System, pp.222-230, 1991 https://doi.org/10.1109/ICDCS.1991.148669
  6. Andrew S. Tanenbaum., M. F. Kaashoek, and H. E. Bal, 'Using Broadcasting to implement Distributed Shared Memory Efficiently', Reading in Distributed Computer Systems, IEEE, Computer Society Press, pp.387-408, 1994
  7. Y. Amir, L. E. Moser, P. M. Melliar-Smith, D. A. Agarwal, and P. Ciarfella, 'The Totem Single-Ring Ordering and Membership Protocol', ACM Transactions on Computer Systems, pp.331-342, 1995 https://doi.org/10.1145/210223.210224
  8. Y.Amir, L. E. Moser, P. M. Melliar-Smith, D. A. Agarwal and P.Ciarfella, 'Fast Message Ordering and Membership Using a Logical Token-Passing Ring', Proceedings of the 13th IEEE International Conference on Distributed Computing Systems, 551-560, 1993 https://doi.org/10.1109/ICDCS.1993.287668
  9. WJ Jia, 'Implementation of a Reliable Multicast Ptorocol', Software-Practice & Experience, V.27 N.7, 1997 https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-024X(199707)27:7<813::AID-SPE107>3.0.CO;2-E
  10. WJ Jia, JN Cao, XH Jia, CH Lee, 'Design and Analysis of an Efficient and Reliable Atomic Multicast Protocol', Computer Communications, V.21 N.1, 1998 https://doi.org/10.1016/S0140-3664(97)00102-3
  11. R. Aiello, E. Panani, and G.P. Roiss, 'An Efficient Algorithm for Group Communication', Proceeding of the fifth IEEE Symposium on Parallel and Distributed Processing, pp.226-232, 1993 https://doi.org/10.1109/SPDP.1993.395528
  12. K.P Birman and T.A. Joseph, 'Reliable Communication in the Presence of Failure', ACM Transcation on Computer Systems, Vol.5, No.1, pp.47-76, 1987 https://doi.org/10.1145/7351.7478