Распределённые алгоритмы
Обязательный курс для студентов группы 521. Курс читает В. В. Подымов.
Актуальность информации: весенний семестр 2023/2024 учебного года.
Слайды
Лекции
Блок 1. О чём этот курс. Литература.
Блок 2. Вступление: несколько слов о распределённых системах, проблемы организации их вычислений, особенности распределённых алгоритмов.
Блок 3. Иллюстрация трудности разработки распределённых алгоритмов: начало.
Блок 4. Системы переходов.
Блок 5. Справедливые вычисления систем.
Блок 6. Основные соглашения о псевдокоде.
Блок 7. Адресованные сообщения.
Блок 8. Симметричный протокол раздвижного окна.
Блок 9. Как обосновывать корректность распределённых алгоритмов. Свойства безопасности и живости. Свойства корректности симметричного протокола раздвижного окна.
Блок 10. Безопасность симметричного протокола раздвижного окна.
Блок 11. Живость симметричного протокола раздвижного окна.
Блок 12. Особенности реализации симметричного протокола раздвижного окна. Протокол альтернирующих битов.
Блок 13. Напоминание о графах.
Блок 14. Типовые допущения и ограничения.
Блок 15. Коммуникационная и битовая сложности.
Блок 16. Задача маршрутизации.
Блок 17. Основные допущения в задаче маршрутизации. Маршрутизация и свойства графов.
Блок 18. Алгоритм Флойда-Уоршелла.
Блок 19. Алгоритм Туэга
Блок 20. Алгоритм Чанди-Мисры.
Блок 21. Диаграммы событий. Причинно-следственный порядок событий.
Блок 22. Логические часы.
Блок 23. Сложность распределённого алгоритма по времени.
Блок 24. Волновые алгоритмы: основные определения и свойства.
Блок 25. Кольцевой волновой алгоритм.
Блок 26. Древесный волновой алгоритм.
Блок 27. Алгоритм эха.
Блок 28. Распределённые алгоритмы обхода.
Блок 29. Алгоритм Тарри.
Блок 30. Классический обход в глубину.
Блок 31. Алгоритм Авербаха.
Блок 32. Задача избрания лидера: основные определения и допущения, избрание лидера INF-алгоритмом.
Блок 33. Задача избрания лидера: эффект угасания.
Блок 34. Избрание лидера в дереве.
Блок 35. Избрание лидера в кольце: алгоритм Ле-Ланна, алгоритм Ченя-Робертса.
Блок 36. Задача избрания лидера: нижние оценки.
Блок 37. Избрание лидера и построение остовного дерева: алгоритм Галлагера-Хамблета-Спиры (GHS).
Блок 38. Задача сохранения снимка сети.
Блок 39. Алгоритм Чанди-Лэмпорта.
Блок 40. Алгоритм Лаи-Янга.
Блок 41. Отказоустойчивые алгоритмы. Модели неисправностей. Задачи приниятия решения.
Блок 42. Задача консенсуса.
Блок 43. Паксос.
Слайды будут появляться по мере чтения лекций.
Семинары
Семинар 1. Псевдокод, системы переходов и справедливость на примере передачи данных с обеспечением надёжности.
Семинар 2. Свойства безопасности и живости.
Семинар 4. Вычисление таблиц маршрутизации. Коммуникационная и битовая сложности.
Семинар 5. Алгоритмы маршрутизации.
Семинар 7. Приложения волновых алгоритмов.
Семинар 8. Сложность по времени.
Слайды будут появляться по мере чтения лекций.
Прошлогодние слайды
Блок 1. О чём этот курс. Литература.
Блок 2. Вступление: несколько слов о распределённых системах, проблемы организации их вычислений, особенности распределённых алгоритмов.
Блок 3. Модель распределённой системы: система переходов системы, система переходов узла, распределённый алгоритм, асинхронный и синхронный обмен сообщениями.
Блок 4. Справедливые вычисления.
Блок 5. Иллюстрация трудности разработки распределённых алгоритмов
Блок 6. Причинно-следственный порядок событий.
Блок 7. Логические часы.
Блок 8. Дополнительные допущения. Сложность.
Блок 9. Симметричный протокол раздвижного окна.
Блок 10. Как обосновывать корректность распределённых алгоритмов. Свойства безопасности и живости.
Блок 11. Корректность симметричного протокола раздвижного окна.
Блок 12. Особенности реализации симметричного протокола раздвижного окна.
Блок 13. Коммуникационный протокол с таймерами.
Блок 14. Корректность протокола с таймерами.
Блок 15. Задача маршрутизации.
Блок 16. Основные допущения о весах в задаче маршрутизации. Маршрутизация и свойства графов.
Блок 17. Построение оптимальных путей для всех пар вершин. Алгоритм Флойда-Уоршелла.
Блок 18. Алгоритм маршрутизации Туэга.
Блок 19. Алгоритм маршрутизации Мерлина-Сигалла.
Блок 20. Алгоритм маршрутизации Чанди-Мисры.
Блок 21. Волновые алгоритмы: основные определения и свойства.
Блок 22. Применение волновых алгоритмов: PIF, SYN, INF.
Блок 23. Примеры волновых алгоритмов: кольцевой алгоритм, древесный алгоритм, алгоритм эха.
Блок 24. Примеры волновых алгоритмов: фазовый алгоритм.
Блок 25. Примеры волновых алгоритмов: алгоритм Финна.
Блок 26. Распределённые алгоритмы обхода. Алгоритм Тарри. Классический распределённый обход в глубину.
Блок 27. Распределённый обход в глубину: алгоритм Авербаха.
Блок 28. Алгоритмы избрания лидера: основные определения и допущения, волновое избрание лидера.
Блок 29. Избрание лидера в дереве.
Блок 30. Избрание лидера в кольце: алгоритм Ле-Ланна, алгоритм Ченя-Робертса.
Блок 31. Избрание лидера: эффект угасания.
Блок 32. Избрание лидера: нижние оценки.
Блок 33. Избрание лидера: алгоритм Галлагера-Хамблета-Спиры (GHS).
Блок 34. Задача сохранения снимка сети.
Блок 35. Сохранение снимка сети: алгоритм Чанди-Лэмпорта.
Блок 36. Сохранение снимка сети: алгоритм Лаи-Янга.
Блок 37. Задача обнаружения завершения вычислений.
Блок 38. Обнаружение завершения вычислений: алгоритм Дейкстры-Шолтена.
Блок 39. Обнаружение завершения вычислений: алгоритм Шави-Франчеза.
Блок 40. Обнаружение завершения вычислений: алгоритм возвращения кредита.
Блок 41. Отказоустойчивые алгоритмы. Модели неисправностей. Задачи принятия решения.
Блок 42. Задача консенсуса.
Блок 43. Консенсус: Паксос.
Литература
- G. Tel. Introduction to Distributed Algorithms. Cambridge University Press. 2000. (русск. пер. Ж. Тель. Введение в распределенные алгоритмы, изд-во МЦНМО, 2009 г., 616 с.)
- W. Fokkink. Distributed Algorithms: Intuitive Approach. The MIT Press. 2013. (русск. пер. У. Фоккинк. Распределенные алгоритмв: интуитивный подход., изд-во Питер, 2017 г., 231 с.)
- N. Lynch. Distributed Algorithms. Morgan Kaufmann, 1996, 906 pp.
