Otimizações de um Protocolo para Multicast Atômico em Computação Móvel Aluno: Mateus de Freitas Ribeiro Orientador: Markus Endler Co-orientador: Fábio Kon São Paulo, 21 de setembro de 2001

2 Roteiro Motivação Visão Geral do Protocolo AM 2 C Limitações do AM 2 C Uma Otimização: o iAM 2 C - 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 AM 2 C. Neste trabalho estamos propondo uma otimização para o AM 2 C.

5 Visão Geral do AM 2 C Essencialmente, o AM 2 C 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 AM 2 C Não é escalável em relação ao nº de Mss’s no sistema. Número excessivo de trocas de mensagens. Mh Mss2 Mss1 Mss3 Mcast New T1 Ok/NO k Fase1 Status T2 Ack(C) Fase2 Del Fase3 Diagrama Espaço-Tempo

7 iAM 2 C: 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 iAM 2 C: Modelo e Suposições (Cont.) Mss1 Mh1 Mh2Mh3 Mss4 Mh7 Mh8 Mss2 Mh4 Mss3 Mh5 Mh6 IMS 1 IMS 2 Mh9 Migrating 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 greet join leave connected disconnected LocalMhs

9 iAM 2 C: 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 iAM 2 C: Mensagens

11 iAM 2 C: 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 iAM 2 C 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 (1,3,9) MMMM

13 Características do iAM 2 C (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 Mh new  M.Dest. Garantia de que Mss init vai receber uma resposta de todos os Mhs  M.Dest.

14 Hand-off no iAM 2 C IMS1 Mss Old Mss new Mh1 ? Greet(Mss Old ) L(Mh1) = Mss Old IMS2 M Dereg DeRegAck Loc UpDate Loc UpDate M L(Mh1) = Mss New M Política de Retransmissão Mh1  M.Dest

15 Funcionamento do iAM 2 C Mss init IMS Mss A Mss B Mh 1 Mh 2 T1 M.Dest={1,2} New ok Greet Ok 1 Loc. UpDate New T1 ok Ok 2 Fase1 Comm T2 Comm Ack T2 Ack AckSet{1} AckSet{2} Fase Del F3 Leave Loc. UpDate Turned off Diagrama espaço-tempo T3

16 Vantagens e Desvantagens do iAM 2 C Vantagens 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 Desvantagens: - Sobrecarga na rede fixa depende da taxa de migração (tx mig ) 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 iAM 2 C representa uma redução no tráfego da rede em muitos casos. Devemos identificar quais fatores, além de uma tx mig baixa, tornam o uso do iAM 2 C apropriado. Obter dados, através de simulações, de modo a identificar em quais casos quais dos protocolos é o mais adequado.