Geri Dön

Dağıtılmış sistemlerde saat senkronizasyonu

Clock synchronization in distributed systems

  1. Tez No: 46255
  2. Yazar: KADİR GÖKHAN TERCAN
  3. Danışmanlar: DOÇ.DR. BÜLENT ÖRENCİK
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 1995
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 61

Özet

ÖZET Dağıtılmış sistemlerde bir düğüm zamanı öğrenmek istediğinde kendi yerel saatine başvurur. Ortak bir görevi yürüten süreçler yine ortak bir saat bilgisine ihtiyaç duyarlar. Bu durumda ortak görevi yürüten süreçlere ait yerel saatlerin senkronize çalışmalan gerektiğini söyleyebiliriz. Aynı anda belli bir zamana ayarlanan saatler, kristallerin farklı hızlarda çalışması nedeniyle zamanla birbirierinde uzaklaşacaklardır. 8u durum saatlerin belirli aralıklarla senkronize edilmeleri gerektiğini ortaya çıkarır. Dağıtılımış sistemlerin temel problemlerinden olan bu duruma dağıtılımış sistemlerde saat senkronizasyonu problemi diyeceğiz. Saat senkronizasyon problemini çözmek için değişik algoritmalar önerilmiştir. Bu algoritmalar sıkı bir şekilde öngörülen modele bağlıdır. Temelde bu çalışmalan ana-uydu ve dağıtılımış algoritmalar olarak ikiye ayırabiliriz. Ana-uydu algoritmaların tasarlanması ve uygulanması kolay olup haberleşme maliyeti düşüktür. Dağıtılmış algoritmalar ise yüksek düzeyde hata hoşgörülüdür. Saat senkronizasyonu ile ilgili çalışmalaların ana hedefi zaman bilgisini taşıyan mesajın en kısa zamanda istenilen yere ulaştırılması ve mesajın seyahati esnasında geçen sürenin tam olarak bilinmesidir. Yol gecikmelerinin ve kuyruklardaki beklemelerin herzaman aynı olması düşünülemez. Bu nedenle mesajın yolda geçireceği süre için alt ve üst sınırların belirlenmesi ve bu sınırları kullanarak çeşitli analizlerin yapılması yoluna gidilmiştir. İletim gecikmeleri için alt ve üst sınırlar koyan deterministik algoritmalann yanında belli bir olasılıkla istenilen hassasiyete ulaşan olasıl algoritmalar da mevcuttur. Şimdiye kadar yapılan çalışmalar içinde günümüz yerel alan ağlarına uygun, çeşitli topolojilerde çalışabilecek, saat bilgisini istenildiği kadar kısa bir zaman içinde belirli bir olasılıkla iletebilecek olasıl bir algoritma daha ayrıntılı olarak incelenmiştir. Bu algoritmanın benzetim programını yazmak için gerçek zamanlı bir işletim sistemi çekirdeğinin nasıl kullanılacağı gösterilmiştir. Saat senkronizasyonunu hiyerarşik yapıdaki optik arabağlaşım devresine sahip bir yerel alan ağında gerçekleştirmek için önce FDDI protokolü incelenmiştir. Daha sonra bir FDDI geliştirme kartı kullanılarak hızlı saatiletimini sağlamak için bu kartın koşullanması ve çerçeve gönderme programının hazırlanması işlemleri gerçekleştirilmiştir. Saat senkronizasyonu dağıtılımış sistemler içinde çok çeşitli şekillerde ve değişik platformlarda incelenmiştir. Tez içinde yapılan çalışmalar sonucu Genel amaçlı olasıl bir algoritma hakkında açıklamalar yapılmış ve FDDI geliştirme seti için saat senkronizasyonunu sağlayan düzenlemelerin nasıl yapılacağı anlatılmıştır. Bu işlem için gerekli akış diyagramlan verilmiştir. Aynca hiyerarşik yapıda demokratik ve ana-uydu modelleri için önerilerde bulunulmuştur.

Özet (Çeviri)

SUMMARY CLOCK SYNCHRONIZATION IN DISTRIBUTED SYSTEMS Some applications require a distributed topology because of its nature. A distributed system consists of a set of nodes which are interconnected by a network. Each node communicate with others by message exchange mechanism. Although the nodes have independent processing ability, as a part of a complete task they need to communicate with each other. Real time systems become important research area of computer science. In real-time computing the correctness of the system depends on the logical results of the computation and the time at which the result are produced. Real-time systems have to react to events within a pre-determined time span. The timing constraints require costly hardware equipments and complex software algorithms. In a real-time distributed system each node should have a notion of time maintained by an autonomous local clock in the nodes. Clocks used for time and interval measurement. A clock in a computer system is a crystal oscillator. The crystal oscillates at a pre-determined frequency. But it never operates with this frequency exactly. It will be run slower or faster within a boundary. Therefore, it is impossible to guarantee that crystals in different nodes all run at the same frequency. Any two clocks initially adjusted at same value diverges from each other by the time. This introduces clock synchronization problem in a distributed system. In distributed systems tasks may be partitioned into many nodes for an application. In order to measure the time of occurrence of events and the time intervals between the events, it is necessary to provide a common time reference. The common time reference, called“approximate global time”or just“global time”and it can be derived from the local times of the local clocks of each nodes by a clock synchronization algorithm. The global time must be close to the actual time. The actual time may be obtained from an official source like Universal Time Coordinated (UTC) signals. UTC signals broadcast by the WWV radio station of National Bureau of standards. A radio receiver can be used to receive this signals. In a multi node system placing a receiver into each node will not be an acceptable solution. Therefore, if one machine has a receiver, the goal becomes keeping all the other nodes synchronize to it A clock synchronization algorithm must keep the differences between local times of the local clocks within a known constant. Also the algorithm should keep the global time close to the actual time, and finally the algorithm must be fault tolerant. Lamport and Melliar-Smith were the first researches studying the clock synchronization problem. They coined the term“byzantine fault”to refer to the fault VImodel in which a faulty clock can exhibit arbitrary behavior and it can misrepresent itself to other clocks in the system. Many hardware and software solutions has been proposed in the literature. The software approach is more flexible and economical. But it increases message traffic in the network and may overload the system. This may cause problems in the real-time systems. The problem makes the clock synchronization algorithms stricly application and communication media dependent. Time & Clocks in computer system Computer operations based on time implemented by electronic devices called as timers. A timer is usually a precisely machined quartz crystal. When kept under tension, quartz crystals oscillate at a well-defined frequency depends on the kind of crystal, tiow it is cut and the amount of tension. Generally timers contain two registers, each oscillation of crystal decrements counter register by one. When the register gets to zero an interrupt is generated and it is reloaded from the holding register. In this way a timer can be programmed to generate 60 interrupt in a second. If we stamp the value of count register on an event when it occurs, then we can define a clock that assigns a number to each event in order. With this kind of mechanism it is possible to compare the numbers to find which event happened before. We can make no assumption about real-time using this kind of clocks. This kind of clocks called as logical clocks. The time value represented by logical clocks is called as logical time. The term physical time refers to real world time. The logical clocks' oscillation frequency can be adjusted so that a mapping function from physical time to logical time can be defined. Let C be a mapping function from physical time to logical time, then C(t)=T means when real time t the logical time at a particular node equals to T and called as local time. Faulty Clock A clock assumed as nonfaulty if its logical time follows the real time continuously and correctly. In other words let“C is a mapping function and T is physical time then C(t) always must equal to t. However because of clocks drift rate no local clock can manage this accuracy. Clocks' maximum variation over time is called drift rate and denoted by p. In general this rate is in the order 10”5 seconds per seconds. In this way a local clock drifts 0.86 sm from the physical clock in a day. A clock's which has a constant drift rate r mapping lies between (1- p)t and (1+ p)t. This variability of local clocks defined as clock envelope or synchronization envelope. A clock called as nonfaulty if it always stays within this envelope. (1-p)

Benzer Tezler

  1. Tez No

    77562

    Dağıtık gerçek zamanlı sistemlerde süreç dağıtımı

    Task scheduling in distributed real-time systems

    FATMA ZEHRA SOYSERT

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1998

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolEge Üniversitesi

    Uluslararası Bilgisayar Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. KAYHAN ERCİYES

  2. Tez No

    418659

    Differentiated chaos in phases and phase boundaries, overfrustrated/underfrustrated repressed/induced spin-glass order, asymmetric phase diagrams, and critical phases in spin-glass systems

    Faz ve faz hudutlarında farklılaşan kaos, üstbunalımlı/altbunalımlı bastırılmış/desteklenmiş spin camı düzeni, asimetrik faz diyagramları ve spin camı sistemlerinde kritik fazlar

    EFE İLKER

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Fizik ve Fizik MühendisliğiSabancı Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AHMET NİHAT BERKER

  3. Tez No

    671440

    Enerji depolama üniteli trijenerasyon mikro şebeke sisteminde çizelgeleme optimizasyonu: Hastane uygulaması

    Scheduling optimization in the trigeneration microgrid system with energy storage unit: Hospital application

    ANIL DOĞAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İşletme Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET ÖZGÜR KAYALICA

    DOÇ. DR. AYŞE AYLİN BAYAR

  4. Tez No

    683247

    Energy demand forecasting in fog computing based microgrids using ensemble learning

    Sis bilişimi tabanlı mikro şebekelerde topluluk öğrenme ile enerji talep tahmini

    TUĞÇE KESKİN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKHAN İNCE

  5. Tez No

    507225

    An optimal generation dispatch for a reliable and environment friendly microgrid using multi-objective optimization

    Güvenilir ve çevre dostu bir mikro şebeke için çok amaçlı optimizasyon tabanlı optimum üretim dağıtımı

    IKRAMUL HASAN SOHEL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. VEYSEL MURAT İSTEMİHAN GENÇ

Geri Dön