Memoria Compartida Distribuida

1
Memoria Compartida Distribuida
Universidad Simón Bolívar Departamento de
Computación y T.I Sistemas de operación
III CI-4822
Prof. Yudith Cardinale Sept - Dic 2010


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Introducción Taxonomía de Computadores
Paralelos y Distribuidos
Fuertemente acoplados
Débilmente acoplados
3
Introducción Taxonomía de Computadores
Paralelos y Distribuidos

• Multiprocesadores
• Tienen memoria compartida
• Son sistemas altamente acoplados cuando se envía
  un mensaje el retardo es corto y la tasa es alta.
  Comunes en sistemas paralelos.

• Multicomputadores
• Cada procesador tiene su memoria privada.
• Sistemas débilmente acoplados el retardo es
  notable y la tasa es baja. Son más comunes en
  sistemas distribuidos.

Bus es una sola red, cable o cualquier otro
medio que conecta todas las máquinas. Switch
puede haber conexiones de máquina a máquina (en
distintas organizaciones).
4
Introducción

• Sistemas con Memoria Compartida
• Soporte de Software
• Resuelven problenas de secciones críticas
• Primitivas de sincronización semáforos,
  contadores, secuenciadores, monitores.
• Comunicación por espacios de memoria compartidos
• Soporte de Hardaware
• Limitado en la escalabilidad
• Difícil de construir
• El acceso a la memoria es un cuello de botella
• ( Es difícil diseñar una máquina donde varios
  procesadores utilicen la misma memoria. Si la
  arquitectura está basada en bus, no es escalable.
  Con switches se obtiene una mayor escalabilidad
  pero son costosos, lentos, complejos)

5
Introducción

• Sistemas con Memoria Distribuida
• Soporte de Software
• Pase de mensajes trae complicaciones adicionales
  como pérdida de mensajes, pérdida de orden, etc.
• RPC
• RMI
• Protocolos de comunicación Buffering, bloqueo
  ...
• Soporte de Hardware
• Fácil de construir
• No está limitada la escalabilidad

6
Sistemas de Memoria Compartida Distribuida

• Toma las ventajas de los enfoques anteriores
  software de los sistemas de memoria compartida y
  el hardware de los sistemas de memoria
  distribuida
• Colección de estaciones de trabajo conectadas por
  una red, compartiendo un único espacio de memoria
  virtual paginado
• La ubicación de los datos, su movimiento, etc, lo
  maneja el sistema de memoria compartida
  distribuida.
• Implementado sobre pase de mensajes

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Introducción Sistemas de Memoria Compartida
Distribuida

• Soporte por Hardware Paginación
• Li, 1986 y Li and Hudak, 1989 fueron los
  primeros en proponer el paradigma de Memoria
  Compartida Distribuida
• Paginación en el modelo más simple, una página
  reside sólo en un procesador. Una referencia a
  una página causa una falla de página que atrapa
  el SOP. Este último envía un mensaje a la máquina
  remota, para solicitar la página.
• Es un sistema fácil de programar y fácil de
  construir pero el desempeño es pobre. Puede
  causar mucho tráfico de red
• Impone restricciones al programador

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Introducción Sistemas de Memoria Compartida
Distribuida

• Soporte por Software
• Compartiendo estructuras de datos
• No se comparte toda la memoria sólo se comparten
  algunas estructuras a un nivel de abstracción más
  alto
• Se puede hacer por replicación pero se debe
  resolver los problemas de consistencia
• Se puede hacer por compartimiento pero hay
  problemas de comunicación y cuello de botella

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Introducción Sistemas de Memoria Compartida
Distribuida

• Soporte por Software (cont.)
• Compartiendo objetos encapsulados
• Los datos no se acceden directamente, existen
  métodos para realizar las lecturas y
  actualizaciones
• El compartimiento puede ser a un nivel de
  abstracción muy alto.

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Arquitecturas de Memoria Compartida

• Los multiprocesadores de Memoria Compartida
  constituyen la inspiración de los sistemas de
  memoria compartida distribuida

11
Arquitecturas de Memoria Compartida

• Memoria con circuitos (on-chip-memory)

Es posible pero es complicado, costoso e inusual
12
Arquitecturas de Memoria Compartida

• Multiprocesadores basados en buses

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Arquitecturas de Memoria Compartida

• Protocolo de consistencia write-through cache-
  opciones de implementación
• Ante la escritura se invalidan los datos
  replicados
• Ante la escritura se actualizan todas las
  réplicas
• Caracterizar los bloques del cache
• Inválido no contiene datos válidos
• Limpio la memoria está actualizada, el bloque
  puede estar en otros cachés
• Sucio la memoria está incorrecta, ningún otro
  cache puede contenerlo

14
Arquitecturas de Memoria Compartida

• Protocolo de consistencia write-through cache

Invalida la entrada en su cache
15
Arquitecturas de Memoria Compartida

• Protocolo de consistencia write-through cache
• En lugar de invalidar se puede actualizar las
  copias ante un write, pero las actualizaciones
  son más costosas porque requieren de más ciclos
  de memoria
• Es simple de entender e implementar
• Todas las escrituras usan el bus lo que causa
  pobre desempeño
• Es poco escalable en cuanto a número de CPUs.

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Arquitecturas de Memoria Compartida

• Protocolo de consistencia write-once
• Supone que una vez que un CPU se apodera de un
  dato, es difícil que otro lo requiera
• El caché es dividido en bloques que pueden estar
  en uno de estos tres estados
• Inválido no contiene datos válidos
• Limpio la memoria está actualizada, el bloque
  puede estar en otros caches
• Sucio la memoria está incorrecta, ningún otro
  cache puede contenerlo
• La idea es que si varios quieren leer, comparten
  el dato y puede estar en varios caches. Si el
  dato es de escritura sólo un cache lo puede
  contener y realiza sólo actualizaciones locales

17
Arquitecturas de Memoria Compartida

• Protocolo de consistencia write-once

Limpio
Limpio
18
Arquitecturas de Memoria Compartida

• Protocolo de consistencia write-once (cont.)

Sucio
Inválido
Inválido
Sucio
19
Arquitecturas de Memoria Compartida

• Protocolo de consistencia write-once (cont.)

Sucio
inválido
inválido
20
Arquitecturas de Memoria Compartida

• Protocolo de consistencia write-once (cont.)
• La consistencia se logra haciendo que todos los
  cachés husmeen el bus.
• El protocolo se integra dentro de la unidad de
  administración de memoria (hardware)?
• Todo el algoritmo se realiza en un ciclo de
  memoria
• Este protocolo no es válido para memoria
  compartida distribuida

21
Arquitecturas de Memoria Compartida

• Multiprocesadores basados en anillo
• Memnet (1988) tiene un espacio de direcciones
  que se divide en una parte privada y una
  compartida
• La parte privada se divide en regiones
• La parte compartida se divide en bloques de 32
  bytes.
• Todas las máquinas están conectadas por un
  anillo donde circula un token de solicitudes
• Primera arquitectura de memoria compartida
  distribuida

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Arquitecturas de Memoria Compartida
Dispositivo Memnet
Home memory
Blocks table
caché
b
V
E
O
I
Posición
MMU
0
CPU
1
MEMORIA PRIVADA
n
...
23
Arquitecturas de Memoria Compartida

• Protocolo de lectura
• Examina la tabla de bloques para determinar si el
  bloque está presente, si está, la solicitud es
  satisfecha. Si no está presente
• Espera el token de solicitudes, coloca la
  solicitud en el token, suspende el CPU. El
  paquete de solicitud contiene la dirección
  deseada y un campo vacío de 32 bytes
• A medida que el token circula, cada CPU verifica
  si contiene el dato. Si lo tiene lo coloca en el
  campo vacío y modifica el encabezado de la
  solicitud para inhibir la acción de los otros
  CPUs. Si no lo contiene pasa el token. Si el bit
  Exclusivo está encendido, se limpia.
• Si la máquina receptora no tiene espacio libre en
  el caché para alojar el nuevo dato, selecciona
  uno al azar (que no sea de los que tienen el bit
  de Origen encendido) y lo envía a su máquina
  origen.

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Arquitecturas de Memoria Compartida

• Protocolo de escritura, se distinguen tres casos
• El bloque deseado está presente y el bit
  Exclusivo está encendido (única copia), entonces
  se actualiza localmente.
• El bloque deseado está presente y el bit
  Exclusivo no está encendido (existen más copias),
  entonces se envía un paquete de invalidación para
  que las otras máquinas invaliden este bloque.
  Cuando el paquete de invalidación regresa, se
  enciende el bit Exclusivo y se actualiza el dato.
• Si el bloque no está presente, se envía un
  paquete que combina una solicitud y una
  invalidación. La primera máquina que tenga el
  bloque lo pone en la solicitud e invalida su
  entrada, el resto de las máquinas sólo invalidan
  su entrada. Cuando el paquete retorna al emisor
  inicial se realiza la actualización

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Arquitecturas de Memoria Compartida

• Multiprocesadores con conmutador (NUMA)
• Tanto los multiprocesadores basados en bus como
  los basados en anillo no pueden escalar a más de
  64 procesadores porque degradan el desempeño
• Se puede mejorar la capacidad del bus si se
  reduce la cantidad de comunicación (uso de
  caché)?
• Se puede mejorar la capacidad del bus si se
  incrementa la capacidad de comunicación
  (organizando los buses en jerarquía)?

26
Arquitecturas de Memoria Compartida

• Multiprocesadores con conmutador-NUMA (cont)

Cluster
Bus inter clusters
Bus intra cluster
Bus inter super clusters
27
Arquitecturas de Memoria Compartida

• Multiprocesadores con conmutador-NUMA (cont)
• Arquitectura DASH (Directory Architecture for
  Shared Memory)?
• Compuesta de 16 clusters (0 al 15)?
• Cada cluster contiene un bus, 4 CPUs, 16 MB de
  memoria y dispositivos de I/O.
• La cantidad de memoria total es de 256 MB,
  dividida en 16 regiones de 16MB cada una.
• El cluster 0 contiene las direcciones desde 0 a
  16MB, el cluster 1 contiene las direcciones desde
  16MB hasta 32MB y así sucesivamente
• La unidad de transferencia es un bloque de 16
  bytes

28
Arquitecturas de Memoria Compartida

• Arquitectura DASH (arquitectura NUMA)?
• Directorios cada cluster tiene un directorio que
  contiene la información de cuáles clusters tienen
  copias de sus bloques. El tamaño es de 1M de
  entradas de 18 bits cada una.

0
15
0
BLOQUES
ESTADO UNCACHED La única copia está aquí CLEAN
memoria correcta, puede haber
más copias DIRTY memoria incorrecta, sólo un
caché tiene el bloque
...
1023
29
Arquitecturas de Memoria Compartida

• Arquitectura DASH
• En todo momento cada bloque tiene un propietario
• Para un bloque uncached o clean el cluster de
  origen del bloque es el propietario
• Para un bloque dirty el cluster que contiene la
  única copia es el propietario
• Para escribir en un bloque clean primero hay que
  encontrar e invalidar todas las copias existentes
• (el cluster propietario es el que en ese momento
  es el responsable del bloque y no necesariamente
  es el cluster origen)?

30
Arquitecturas de Memoria Compartida

• Arquitectura DASH
• Protocolo de lectura
• Chequea en su propio caché, si no está
• Pone el requerimiento en el bus local, si algún
  caché local lo tiene se realiza una copia
  caché-to-caché. Si el bloque está clean sólo se
  realiza la copia, si el bloque está dirty se
  informa al directorio de origen para que cambie
  el estado a dirty and shared
• Si el bloque no está presente en ningún caché del
  cluster, se envía el requerimiento al cluster de
  origen del bloque (se determina por los 4 bits
  más altos de su dirección)?
• El cluster origen puede ser el mismo que realizó
  el requerimiento, en este caso no se envía
  físicamente el paquete de requerimiento

31
Arquitecturas de Memoria Compartida

• Arquitectura DASH
• Protocolo de lectura (cont)
• El hardware del directorio del cluster de origen
  examina el estado del bloque
• Uncached or clean el hardware trae el bloque de
  la memoria principal, lo envía al cluster
  solicitante y marca en el directorio que tal
  bloque está cached en el cluster solicitante.
• Dirty el hardware del directoio busca la
  identidad del cluster que lo contiene y le hace
  forward del requerimiento. El cluster final que
  contiene el bloque dirty envía el bloque al
  cluster solicitante, lo marca como clean (ahora
  es compartido) y envía un mensaje al cluster
  origen para que actualice la memoria y le cambie
  el estado a clean

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Arquitecturas de Memoria Compartida

• Arquitectura DASH
• Protocolo de escritura
• Si está en su caché y es dirty, la escritura
  procede
• Si está en su caché y es clean se envía un
  paquete al cluster origen requiriendo que todas
  las otras copias sean invalidadas
• Si no está en su caché pero está en el cluster se
  realiza una copia caché-to-caché o
  memory-to-caché. Si el estado es clean todas las
  copias deben invalidarse por el cluster origen
• Si no está en el cluster, se envía el
  requerimiento al cluster origen, se distinguen
  tres casos

33
Arquitecturas de Memoria Compartida

• Arquitectura DASH
• Protocolo de escritura (cont)
• Uncached se marca dirty y se envía al cluster
  que lo requiere.
• Clean se invalidan todas las copias y se sigue
  el proceso de uncached
• Dirty se hace forward del requerimiento al
  cluster que actualmente tiene el bloque. Este
  cluster invalida su propia copia y satisface el
  requerimiento

34
Arquitecturas de Memoria Compartida

• Otros multiprocesadores NUMA (Non Uniform Memory
  Access)
• Cm System
• BBN Butterfly
• Propiedades de los multiprocesadores NUMA
• Son posibles los accesos a memorias remotas
• Los accesos a las memorias remotas son más lentos
  que los accesos a la memoria local
• Los tiempos de acceso remoto no son escondidos
  por caching. Los accesos se manejan con esquemas
  de paginación (page fault), replicación (o
  mapping) de páginas read-only, si son read-write
  se invalidan, se usa un page-scanner.

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Comparación de los Sistemas de Memoria Compartida
Hardware-controlled caching
Software-controlled caching
Managed by language runtime system
Managed by MMU
Managed by OS
Single- bus Multi- Pro.
Switched Multi- Pro.
Page- Based DSM
Object- Based DSN
Shared- Variable DSM
Numa
Linda, Orca CORBA
Firefly
Dash
Buterfly
Ivy
Munin
Cache block
Cache block
Page
Page
Data Structure
Object
Remote access in hardware
Remote access in software
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Multiprocesadores
DSM
NUMA Pág. Var. Comp. Obj.
37
DSM Aspectos de Diseño e Implementación

• Replicación
• Estructura
• Localización de los datos
• Políticas de escritura
• Política de reemplazo de páginas
• Modelos de consistencia

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Replicación

• Replicar los bloques de sólo lectura
• Replicar todos los bloques en este caso se
  tienen que tomar acciones para mantener la
  consistencia de los datos.

0
2
1
14
3
15
Cpu1
Cpu4
39
Estructura

• Orientada a bytes
• Una palabra
• Un bloque (varias palabras)?
• Una página
• Un segmento (múltiples páginas)?
• Variables compartidas
• Objetos

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Localización de los datos

• Localización del propietario posee o bien la
  copia de los datos que se puede escribir, o una
  de las copias de lectura y una lista con los
  otros nodos que poseen copias de lectura. Es al
  único que se le permite actualizar los datos.
• Un propietario fijo cada pieza de datos se
  asigna a un propietario fijo. A los otros
  procesadores no se les da acceso directo a los
  datos y deben comunicarse con el propietario cada
  vez que desean hacer operaciones de escritura.

41
Localización de los datos

• Propietario que varía dinamicamente el problema
  es localizar al propietario. Se introduce el
  concepto de manager, que tiene la información
  sobre quién es el propietario actual de los
  datos.
• Centralizado el manager es un único nodo. Los
  accesos a los datos se negocian con el manager.
  Es un cuello de botella.

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42
Localización de los datos

• Distribuido la información sobre los
  propietarios se distribuye entre los nodos. Cómo
  se localiza al propietario de un item de datos?
• Fijo hay un esquema fijo para localizar al
  manager de los datos. El manager informa cuál es
  el propietario, quien puede variar
  dinámicamente.
• Dinámico
• Broadcast se envía un broadcast para encontrar
  quién es el propietario de los datos.
  Ineficiente cuando la red subyacente no soporta
  el broadcast.
• Dinámico Cada procesador tiene el propietario
  probable de cada item. Es una especie de pista.
  Si la pista es incorrecta, al menos representa el
  comienzo de una cadena de procesadores a partir
  de la cual se llega hasta el propietario. Cuando
  se encuentra cuál es el propietario actual, se
  modifica la pista. Alternativa un broadcast
  intermitente.

43
Localización de los datos

• Localización de las copias
• Broadcast trabaja bien si los mensajes nunca se
  pierden (broadcast confiable)?
• Copysets dice qué procesadores almacenan qué
  páginas. Cuando se necesita invalidar una página
  el propietario o el manager envía un mensaje a
  cada procesador que contenga la página y espera
  por un Ack. La invalidación culmina cuando se han
  recibido los acks.

44
Localización de los Datos
45
Políticas de Escritura

• Se debe asegurar que un procesador no lea un dato
  invalido después que se ha realizado una
  operación de escritura. Existen dos opciones
• Escritura actualizante
• Escritura Invalidante

46
Políticas de Escritura

• Escritura actualizante
• Las escrituras de un proceso se realizan en forma
  local y se envían a todos los procesos que posean
  una copia del dato.
• Permite múltiples lectores y múltiples
  escritores.
• Se requieren broadcast o multidifusiones
  ordenadas (en algunos casos se utiliza un ente
  centralizado que garantiza el orden). De esta
  forma todos los procesos ven todas las
  actualizaciones en el mismo orden que se
  realizan.
• Orca es un sistema que implementa escritura
  actualizante. Munin soporta escritura
  actualizante como una opción.

47
Políticas de Escritura

• Escritura invalidante
• Múltiples lectores/un solo escritor.
• Cuando un proceso intenta escribir un dato, se
  envía un mensaje a quienes tienen copias para
  invalidarlas y se esperan los Acks, antes que la
  escritura tenga lugar.
• Las actualizaciones se propagan cuando se leen
  los datos y se pueden realizar varias
  actualizaciones consecutivas sin necesidad de
  realizar ninguna comunicación.
• Se tienen que invalidar copias de sólo lectura

48
Políticas de Reemplazo

• Mejores candidatos a víctima
• Una página de la que existe otra copia cuyo dueño
  es otro procesador
• Una página replicada de la cual se es
  propietario.
• Cuando no existen réplicas La página válida
  usada menos recientemente (LRU). Qué se hace con
  la victima?
• Escribirla a disco
• Pasarla al propietario
• Estático
• Dinámico procesador que tenga mas memoria libre.
  

49
Modelos de Consistencia de la Memoria

• Un modelo de consistencia de memoria Mosberger
  1993 especifica las garantías de consistencia
  que un sistema otorga sobre los valores que los
  procesos leen de los objetos, dado que en
  realidad acceden a una réplica de cada objeto y
  que múltiples procesos pueden actualizar los
  objetos.

50
Modelos de Consistencia de la Memoria

• La principal interrogante que se plantea al
  caracterizar un modelo de consistencia de memoria
  es cuándo se realiza un acceso de lectura sobre
  una posición de memoria, qué accesos de escritura
  son candidatos para que sus valores sean
  proporcionados en la lectura?
• Cualquier lectura realizada antes.
• La última lectura,
• Etc.

51
Modelos de Consistencia de la Memoria

• Los modelos que estudiaremos son
• Consistencia estricta
• Consistencia secuencial
• Consistencia causal
• PRAM
• Consistencia débil
• Consistencia relajada

52
Consistencia Estricta

• Cualquier lectura a la localidad de memoria x
  retorna el valor almacenado por la última
  operación de escritura (antes de la lectura).
• Supone la existencia de un tiempo global.
  Determinar cuál fue la escritura más reciente no
  siempre es posible.
• En un solo procesador la consistencia estricta es
  lo esperado.

A 1 A 2 print(A)?
x
2 segs
53
Consistencia Estricta

• En un sistema distribuido es razonable exigir
  consistencia estricta?
• Notación
• P1, P2 procesos
• W(x)a A la variable x se le asigna el valor a
• R(y)b Se lee b en la variable y
• Se supone que el valor inicila de todas las
  variables es 0.

P1 W(x)1
Tiempo
P2 W(x)2
54
Consistencia Estricta
T1 petición de escritura desde P1 T2 Un proceso
en P2 lee valor de x T3 llega petición de
escritura de P1 T4 Un proceso en P2 lee el valor
de X
55
Consistencia Estricta

• Si hay un cambio en una zona de memoria, todas
  las lecturas observarán el nuevo valor sin
  importar cuán pronto se está haciendo la lectura
  (respecto a la escritura) o dónde están
  localizados los procesos que realizan las
  operaciones.
• Si se hace una lectura se obtiene el valor
  actual, sin importar cuán rápido se realiza la
  próxima escritura.

56
Consistencia Secuencial(Lamport, 1979)?

• La consistencia estricta es prácticamente
  imposible de implementar en un sistema
  distribuido.
• La experiencia demuestra que a un programador le
  bastan modelos más débiles

57
Consistencia Secuencial

• Cuando se ejecutan procesos en paralelo sobre
  diferentes máquinas, cualquier mezcla de
  ejecución es un resultado aceptable, no obstante
  todos los procesos deben ver la misma secuencia
  de referencias a memoria. Se respeta el orden de
  los programas.

Los dos resultados son válidos desde el punto de
vista de consistencia secuencial
Write(x)?
Read(x)? Read(x)?
58
Consistencia Secuencial
Las operaciones son atómicas
c1 print(a,b)? (c)?
a1 print(b,c)? (a)?
b1 print(a,c)? (b)?
000000 y 001001 son resultados inválidos
a 1 print (b,c)? b 1 print (a,c)? c
1 print(a,b)?
a 1 c 1 print (a,b)? print (a,c)? a
1 print(b,c)?
Los tres resultados son válidos y
las aplicaciones deben funcionar bien en
presencia de cualquiera de ellos
a 1 b 1 print (a,c)? print (b,c)? c
1 print(a,b)?
Prints 001011
Prints 101011
Prints 010111
59
Consistencia Secuencial

• Un sistema de consistencia secuencial se puede
  implementar utilizando un único servidor que
  administra los datos compartidos. Todos los
  procesos envían sus operaciones de lectura y
  escrtitura al servidor que las ordena en forma
  global.

60
Consistencia Causal(Hutto and Ahamad, 1990)?

• Si un evento B es causado o influenciado por un
  evento A, la causalidad requiere que todo el
  mundo vea primero el evento A y luego el B.
• Cuando encontramos una lectura seguida por una
  escritura, los dos eventos están potencialmente
  relacionados en forma causal.
• Un read está relacionado causalmente con la
  escritura que provee el dato que se ha leído.
• P1 escribe X
• P2 lee X escribe Y (Y puede depender del
  valor leído de X)?

61
Consistencia Causal

• Si dos procesos escriben espontáneamente y
  simultáneamente una variable, estos accesos no
  están relacionados causalmente.
• Las operaciones que no están relacionadas
  causalmente se dice que son concurrentes

62
Consistencia Causal

• Las escrituras relacionadas causalmente deben ser
  vistas por todos los procesos en el mismo orden.
  Las escrituras concurrentes pueden ser vistas en
  un orden diferente, en diferentes máquinas.

concurrentes
Hay consistencia causal pero no
consistencia secuencial o consistencia estricta
63
Consistencia Causal
P1 W(x)1
P2 R(x)1 W(x)2
Violación de la Consistencia Causal
P3 R(x)2
R(x)1
P4 R(x)1
R(x)2
P1 W(x)1
Una sucesión de eventos correcta con
Consistencia Causal
P2 W(x)2
P3 R(x)2
R(x)1
P4 R(x)1
R(x)2
64
Consistencia Causal

• Implementación grafo de dependencia para
  determinar cuáles operaciones son dependientes de
  otras y cuáles son concurrentes. Un ente
  centralizado.

65
Consistencia PRAM (Pipelined RAM)(Lipton and
Sandberg 1988)?

• Las escrituras realizadas por un proceso, son
  recibidas por el resto en el orden en el cual
  éstas fueron ejecutadas, no obstante, las
  escrituras realizadas por diferentes procesos
  pueden ser vistas en órdenes diferentes por todos
  ellos

Una sucesión correcta de eventos con
Consistencia PRAM
66
Consistencia PRAM (Pipelined RAM)(Lipton and
Sandberg 1988)?
P1 W(x)1 W(x) 3
P2 R(x)1 W(x)2
P3 R(x)2
R(x)1 R(x) 3
P4 R(x)1
R(x)2 R(x) 3
67
Consistencia PRAM
(c)?
(a)?
(b)?
a 1 if (b 0) kill (p2)?
b 1 if (a 0) kill (p1)?
(a)?
(b)?
68
Consistencia PRAM
P1 muere, P2 muere, o no muere ninguno. En el
modelo PRAM pueden morir los dos procesos
a 1 if (b 0) kill (p2)? b 1 if ....
b 1 if (a 0) kill (p1)? a 1 If ...
69
Consistencia Débil(Dubois et al. 1986)?

• Los modelos anteriores se consideran aún
  restrictivos porque requieren que las escrituras
  de un proceso se vean en orden.
• Esto no siempre es necesario. Ej. Cuando se está
  en una región crítica no es necesario propagar
  valores intermedios sino los valores finales.
• Para saber que se está en una región crítica se
  requiere que se establezcan instrucciones
  explícitas.

70
Consistencia Débil(Dubois et al. 1986)?

• Se introduce un nuevo tipo de variable
  variables de sincronización.
• Los accesos a las variables de sincronización son
  secuencialmente consistentes todos los procesos
  ven todos los accesos a las variables de
  sincronización en el mismo orden.
• No se permite el acceso a ninguna variable de
  sincronización hasta que todas las escrituras
  previas se hayan completado Hacer una
  sincronización después de operaciones de
  escritura obliga a que los nuevos valores se
  propaguen a todas las memorias.

71
Consistencia Débil(Dubois et al. 1986)?

• El hacer una operación de sincronización antes de
  leer los datos, le garantiza a un proceso que
  leerá los últimos valores.
• Operación de sincronización garantiza que las
  escrituras locales sean propagadas a todas las
  otras máquinas y se actualiza la memoria actual
  con escrituras hechas remotamente.

72
Consistencia Débil

Variables ordinarias
73
Consistencia Relajada(Gharachorloo et al., 1990)?

• Se proveen dos operaciones
• Acquire la memoria se asegura que todas las
  copias locales de las variables protegidas se
  actualizan con las variables remotas.
• Release con esta operación se propagan los
  cambios realizados a las variables protegidas al
  resto de las máquinas.
• El programador es el responsable de colocar estas
  operaciones correctamente en su programa

74
Consistencia Relajada

• Realizar un acquire no garantiza que los cambios
  realizados sean propagados al resto de las
  máquinas en forma inmediata.
• De forma similar, el realizar un release no
  garantiza que se importen cambios realizados por
  otras máquinas.

75
Consistencia Relajada

• Posible implementación
• Existe un administrador de sincronización.
• En un acquire se solicita un acceso sobre un lock
  al manger. Si no hay competencia el manager lo
  otorga.
• Al llegar al release se propagan los cambios a
  otras máquinas . Al recibirse el Ack de todas las
  máquinas se informa al manager de la liberación
  del lock

76
Modelos de Consistencia
77
Modelos de Consistencia
78
Conclusiones

• DSM es una abstracción de memoria compartida que
  sirve de alternativa a la comunicación basada en
  el pase de mensajes.
• Su rendimiento es comparable al rendimiento de
  pase de mensajes para ciertas aplicaciones
  paralelas. El rendimiento depende en gran medida
  de las aplicaciones.
• Entre los principales aspectos de diseño e
  implementación se encuentran la estructura, los
  modelos de consistencia, la utilización de
  protocolos de escritura actualizante o
  invalidante y la granularidad.