Otimizações de um Protocolo para Multicast Atômico em Computação Móvel

1. Otimizações de um Protocolo para Multicast Atômico em Computação Móvel Aluno: Mateus de Freitas Ribeiro mateus@ime.usp.br Orientador: Markus Endler endler@inf.puc-rio.br Co-orientador: Fábio Kon kon@ime.usp.br São Paulo, 21 de setembro de 2001

2. Roteiro • Motivação • Visão Geral do Protocolo AM2C • Limitações do AM2C • Uma Otimização: o iAM2C • - Suposições e Modelo de Sistema • - Visão Geral • - Mensagens e Principais Benefícios • - Hand-off • - Funcionamento • - Vantagens/Desvantagens • - Discussão • Conclusões e Resultados Esperados

3. Motivação • Aplicações para grupos de usuários móveis muitas vezes requerem alguma forma de sincronização/coordenação. • Um dispositivo móvel (Mh) deve ser capaz de se comunicar confiavelmente entre os elementos do grupo. • A maioria das aplicações requerem uma visão consistente dos dados distribuídos nos Mhs. • Protocolos de multicast atômico são essenciais para tais tipos de aplicações.

4. Motivação (Cont.) • Exemplo: sistema de controle de estoque para grupo de vendedores ambulantes. • Multicast confiável: mensagens certamente serão entregues. • Multicast atômico: ou todos ou nenhum. • Até agora estudamos um protocolo que realiza multicast atômico: o AM2C. • Neste trabalho estamos propondo uma otimização para o AM2C.

5. Visão Geral do AM2C • Essencialmente, o AM2C consiste de um Two Phase Commit (2PC) mais uma fase de “coleta de lixo”. • Uma mensagem de multicast só será processada se todos os destinatários estiverem disponíveis na 1ª fase. Neste caso o multicast é confirmado, caso contrário é abortado. • A 2ª fase garante que todos os destinatários serão eventualmente informados sobre o estado final do multicast. • Finalmente, a última fase é executada a fim de remover a informação sobre o estado final do multicast.

6. Limitações do AM2C • Não é escalável em relação ao nº de Mss’s no sistema. • Número excessivo de trocas de mensagens. Mh Mcast Mss1 New Del Status T1 T2 Mss2 Ok/NOk Ack(C) T1 T2 Mss3 Fase1 Fase2 Fase3 Diagrama Espaço-Tempo

7. iAM2C: Modelo e Suposições • 1) Elementos Envolvidos: • Mobile Hosts (Mhs). • Mobile Suport Stations (Mss’s). • Intermediate Multicast Servers (IMSs). • 2) Suposições e Modelo de Sistema: • O número de Mss é muito grande. • Mss’s e IMSs não falham. • A comunicação na rede fixa é confiável. • A comunicação sem fio não é confiável. • Cada Mh possui uma identificação única.

8. iAM2C: Modelo e Suposições (Cont.) Mh2 Mh3 Mh8 LocalMhs Mss1 Mss4 join leave Mh1 Mh7 Domain(IMS1) = {Mss1, Mss2} Domain(IMS2) = {Mss3, Mss4} Mapping at IMS1: Mh1 = disconnected L(Mh2) = Mss1 L(Mh3) = Mss1 L(Mh4) = Mss2 L(Mh9) = Mss2 (hand-off not completed) Mapping at IMS2: L(Mh5) = Mss3 L(Mh6) = Mss3 L(Mh7) = Mss4 L(Mh8) = Mss4 IMS 2 IMS 1 Mh5 Mss2 Migrating Mss3 greet Mh9 Mh4 Mh6 connected disconnected

9. iAM2C: Visão Geral • Também é um 2PC + fase de coleta de lixo. • Idéia central: reduzir o nº de elementos que armazenam mensagens multicast. • Ao invés de utilizar todos os Mss’s como repositórios de mensagens multicast, introduz-se os IMSs com este propósito. • Os IMSs têm um papel semelhante ao dos Mss’s no protocolo original.

10. iAM2C: Mensagens

11. iAM2C: Principais Benefícios • Escalabilidade em relação ao número de Mss’s. • Menor número de mensagens trocadas na rede fixa. • Multicasts pendentes ficam armazenados em um número menor de nós  Mss’s só precisam guardar o MsgID dos multicasts já entregues.

12. Características do iAM2C • IMSs são elementos intermediários: Mss  IMS Mss. • Os IMSs são responsáveis pela difusão de msgs para os Mss. • Em vez de difundir uma msg para todos os Mss’s, envia somente para os Mss’s t.q  Mh  (M.Dest  Mss.LocalMhs). M M M M M (1,3,9)

13. Características do iAM2C (Cont.) • Necessidade de haver mapeamento Mh  Mss nos IMSs. • Mapeamento é atualizado sempre que um hand-off é completado ou quando um Mh entra ou sai do sistema. • (mensagem LocationUpdate) • Após uma atualização, um IMS retransmite toda mensagem armazenada para a qual Mhnew M.Dest. • Garantia de que Mssinit vai receber uma resposta de todos os Mhs  M.Dest.

14. Hand-off no iAM2C L(Mh1) = MssOld L(Mh1) = MssNew IMS1 M IMS2 Mh1  M.Dest M M Loc UpDate Loc UpDate Dereg MssOld Mssnew DeRegAck Política de Retransmissão ? Greet(MssOld) Mh1 Mh1

15. Comm Del M.Dest={1,2} Ok2 Ok1 AckSet{1} AckSet{2} New Loc. UpDate Loc. UpDate T1 T2 New Ack ok Comm New Comm Greet Ack Turned off ok Leave T1 T2 Fase1 Fase2 F3 Funcionamento do iAM2C Mssinit IMS MssA Mh1 Mh2 ........... MssB T3 Diagrama espaço-tempo

16. Vantagens e Desvantagens do iAM2C • Vantagens: • - Escalável. • - IMSs são intermediários mais simples que os Mss´s. • - Quantidade de IMSs muito menor que a de Mss´s. • - Menor número de mensagens difundidas na rede fixa. • Desvantagens: • - Sobrecarga na rede fixa depende da taxa de migração (txmig) dos hosts móveis. • - Custo de gerenciamento de localização. • - Maior complexidade do protocolo.

17. Discussão • Semântica de Atomicidade: • Se algum Mh  M.Dest responder com NOk  aborted. • Se algum Mh  M.Dest estiver inacessível ou desativado por um período de tempo suficientemente longo  aborted. • Se todos os Mhs  M.Dest responderem com Ok  commited. • Retransmissão de mensagens em interfaces de comunicação sem fio.

18. Conclusões e Resultados Esperados • A introdução dos IMSs não garante uma redução no número de mensagens trocadas para todos os casos. • Porém o iAM2C representa uma redução no tráfego da rede em muitos casos. • Devemos identificar quais fatores, além de uma txmig baixa, tornam o uso do iAM2C apropriado. • Obter dados, através de simulações, de modo a identificar em quais casos quais dos protocolos é o mais adequado.