वितरित प्रणालियों में प्रमुख अनसुलझी समस्याएं?

Question

इस सवाल से प्रेरित होकर , कौन सी प्रमुख समस्याएं और मौजूदा समाधान हैं जिन्हें (सैद्धांतिक) वितरित सिस्टम डोमेन में सुधार की आवश्यकता है।

सदस्यता प्रोटोकॉल, डेटा स्थिरता जैसी कोई चीज़?

Answer 1

उदाहरण के लिए, वितरित कंप्यूटिंग में आठ खुली समस्याएं ।

Comments

अद्भुत कागज! वहाँ मेरा वीकेंड जाता है! :)

— zengr

Answer 2

वितरित समय जटिलता कई का ग्राफ समस्याओं अभी भी एक खुला सवाल है।

सामान्य तौर पर, वितरित ग्राफ़ एल्गोरिदम एक ऐसा क्षेत्र है जिसमें हम ग्राफ़ की समस्याओं की वितरित समय जटिलता के लिए ऊपरी और निचले सीमा से मेल खाते (कम से कम asymptotically) होने की उम्मीद करेंगे । उदाहरण के लिए, कई अनुकूलन समस्याओं के लिए तंग सीमाएं ज्ञात हैं । हालांकि, बहुत सारी शास्त्रीय समरूपता-तोड़ने वाली समस्याएं हैं जो अभी भी खराब समझी जाती हैं।

हम नहीं जानते, उदाहरण के लिए, यह कितने संचार राउंड एक को खोजने के लिए ले करता है अधिक से अधिक स्वतंत्र सेट , एक अधिक से अधिक मिलान , एक उचित शिखर रंग के साथ रंग, या एक उचित किनारों रंग के साथ 2 Δ - 1 एक ग्राफ में रंग Δ की अधिकतम डिग्री के साथ । लालची केंद्रीकृत एल्गोरिदम के साथ इन सभी समस्याओं को हल करना आसान है, और इनमें से प्रत्येक समस्या के लिए कुशल वितरित एल्गोरिदम हैं, लेकिन हम नहीं जानते हैं कि क्या कोई वर्तमान एल्गोरिदम इष्टतम है।$\Delta+1$$2\Delta-1$$\Delta$

उदाहरण के लिए, इन सभी समस्याओं के लिए चलते समय के साथ LOCAL मॉडल के लिए नियतात्मक वितरित एल्गोरिदम हैं , जहां n नोड्स की संख्या है। यह है अच्छी तरह से ज्ञात है कि इन समस्याओं को समय पर हल नहीं किया जा सकता है हे ( Δ ) + ओ ( लॉग * n ) दौर है, लेकिन यह ज्ञात नहीं है अगर वे समय में हल किया जा सकता ओ ( Δ ) + हे ( लॉग $O(\Delta + \log^* n)$$n$$O(\Delta) + o(\log^* n)$$o(\Delta) + O(\log^* n)$राउंड। सामान्य तौर पर, हम यह नहीं समझते हैं कि रनिंग टाइम अधिकतम डिग्री पर कैसे निर्भर करता है - इसे मैं स्थानीय समन्वय समस्या कहता हूं ।

यादृच्छिकता की भूमिका एक और प्रमुख मुद्दा है। उदाहरण के लिए, उपर्युक्त समस्याओं के कई यादृच्छिक एल्गोरिदम के साथ polylog समय में हल किया जा सकता (यानी, समय में polylog है के किसी भी मूल्य के लिए Δ ), लेकिन कोई polylog समय नियतात्मक एल्गोरिदम जैसे अधिक से अधिक स्वतंत्र सेट के लिए जाना जाता है । यह सवाल, साथ ही साथ कई अन्य खुली समस्याओं पर चर्चा की गई है, जो हाल ही में बारेंबिम और एलकिन की पुस्तक की धारा 11 में अधिक विस्तार से चर्चा की गई है ।$n$$\Delta$

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ऊपर, मैंने उन प्रश्नों पर ध्यान केंद्रित किया है जो वितरित कंप्यूटिंग के लिए विशिष्ट हैं। वितरित ग्राफ एल्गोरिदम में भी खुले प्रश्न हैं जो सामान्य रूप से सैद्धांतिक कंप्यूटर विज्ञान में समस्याओं को खोलने के लिए nontrivial कनेक्शन हैं। उदाहरण के लिए, कंजेस्टेड क्लिक मॉडल के लिए गैर-निरंतर निचले सीमा वितरित कंप्यूटिंग में एक बड़ा खुला प्रश्न है; यह हाल ही में पता चला था कि इस तरह के निचले सीमा एसीसी के लिए नए निचले सीमा भी लगाएंगे।

Answer 3

"न्यूनतम अवधि वाले पेड़ों (एमएसटी) के लिए वितरित एल्गोरिदम" पर खुली समस्याएं : ([1] में सूचीबद्ध)

1. समय जटिलता के बारे में ,

   समय के साथ इष्टतम एल्गोरिदम और निचले सीमा [2] में दिखाई देते हैं और इसमें सन्दर्भ दिए गए हैं। इष्टतम समय जटिलता एक खुली समस्या बनी हुई है।

2. संदेश की जटिलता के बारे में ,

   जहां तक संदेश की जटिलता है , हालांकि विषम रूप से तंग है$O(m + n \log n)$ सामान्य ग्राफ़ में MST समस्या के लिए जाना जाता है, वास्तविक स्थिरांक ढूंढना एक खुली समस्या है।

3. तुल्यकालिक मॉडल के बारे में :

   ओवरले नेटवर्क के लिए एक तुल्यकालिक मॉडल में, जहां सभी प्रोसेसर एक-दूसरे से सीधे जुड़े होते हैं, सबलोगिर्थमिक समय में एक एमएसटी का निर्माण किया जा सकता है, अर्थात् $O(\log \log n)$ संचार के दौर [3], और कोई कम निचली सीमा ज्ञात नहीं है।

यह भी ध्यान दें कि वहाँ एक है $O(\log n)$ वितरित MST के लिए सन्निकटन एल्गोरिथ्म [4]।

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[१] सर्जियो राजबसुम द्वारा "एनग्लोफोपेडिया ऑफ़ अल्गोरिद्म" में, २०० Al में मिनिमम स्पैनिंग ट्री के लिए अल्गोरिद्म वितरित किए गए।

[२] लोटकर एट अल द्वारा लगातार व्यास रेखांकन के लिए MST वितरित किया गया। Distrib। संगणक।, 2006।

[३] कम से कम वजन वाले वृक्ष निर्माण में$O(\log \log n)$लोटकर एट अल द्वारा संचार दौर । एसआईएएम जे। कंप्यूटर, 35 (1), 2005।

[४] खान एट अल द्वारा न्यूनतम स्पैनिंग ट्री के लिए एक फास्ट डिस्ट्रिब्यूटेड अप्रूवल एल्गोरिथम । DISC 2006।

Comments

3 आइटम के बारे में: एक ऊपरी सीमा $O(\log \log \log n)$यह भी ज्ञात है, देखें arxiv.org/abs/1412.2333 - और जैसा कि मैंने संक्षेप में अपने उत्तर में उल्लेख किया है, हम आजकल थोड़ा बेहतर समझते हैं कि कंजेस्टेड क्लिक मॉडल के लिए कम सीमा के साथ इतनी कम प्रगति क्यों हुई है? क्लिक मॉडल nontrivial सर्किट जटिलता कम सीमा होगा)।

— जुल्का सुमेला

Answer 4

यह भी देखें (और हाल ही में) नोट्रे डेम के शोधकर्ता डगलस थीन द्वारा 2012 से एक वितरित स्लाइड "वितरित कम्प्यूटिंग में कंप्यूटर विज्ञान की समस्याएं", जो उनके सहकारी कंप्यूटिंग लैब का नेतृत्व करता है। इसमें एक लागू तिरछा अधिक है लेकिन सूचीबद्ध प्रमुख प्रश्न सैद्धांतिक रूप से सैद्धांतिक क्षेत्रों तक ले जाते हैं।

• किलोस्केल समस्या: पर्याप्त संगति के साथ कोई भी वर्कफ़्लो 1K कोर पर पहली बार सही तरीके से चलने में सक्षम होना चाहिए और हर बार बिना किसी सेडसमिन सहायता के।

• हॉल्टिंग समस्या: एक हज़ार नोड्स पर चलने वाले वर्कफ़्लो को देखते हुए, इसे रोकें और पूरी संबद्धता के साथ सभी संबद्ध स्थिति को साफ़ करें।

• निर्भरता की समस्या:

  (1) एक कार्यक्रम को देखते हुए, वह सब कुछ पता करें जिसे वास्तव में एक अलग मशीन पर चलाने की आवश्यकता है।

  (2) एक प्रक्रिया को देखते हुए, (वितरित) संसाधनों का पता लगाएं, जो वास्तव में उपयोग करते समय चलता है।

  (3) पूरे वर्कफ़्लो में 1 और 2 बढ़ाएँ।

• राइट-साइजिंग समस्या: एक (संरचित) एप्लिकेशन और दिए गए क्लस्टर, क्लाउड, या ग्रिड को देखते हुए, एक संसाधन आवंटन चुनें जो स्वीकार्य लागत पर अच्छा प्रदर्शन प्राप्त करता है।

• समस्या निवारण समस्या: जब 100-लेयर सॉफ़्टवेयर स्टैक के बीच में कोई विफलता होती है, तो आप त्रुटि की रिपोर्ट कैसे और कब करते हैं / पुनर्प्रयास / अनदेखा / दबाते हैं?

• डिज़ाइन समस्या: अनुप्रयोगों को कैसे डिज़ाइन किया जाना चाहिए ताकि वे वितरित कंप्यूटिंग के लिए अच्छी तरह से अनुकूल हों?