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Early Decision and Stopping in Synchronous Consensus: A Predicate-Based Guided Tour

Authors :
Matthieu Roy
Yoram Moses
Armando Castañeda
Michel Raynal
Instituto de Matematicas (UNAM)
Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM)
Department of Electrical Engineering - Technion [Haïfa] (EE-Technion)
Technion - Israel Institute of Technology [Haifa]
Institut Universitaire de France (IUF)
Ministère de l'Education nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche (M.E.N.E.S.R.)
As Scalable As Possible: foundations of large scale dynamic distributed systems (ASAP)
Inria Rennes – Bretagne Atlantique
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-SYSTÈMES LARGE ÉCHELLE (IRISA-D1)
Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA)
Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Équipe Tolérance aux fautes et Sûreté de Fonctionnement informatique (LAAS-TSF)
Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS)
Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées
Universidad Nacional Autónoma de México = National Autonomous University of Mexico (UNAM)
Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Université Toulouse Capitole (UT Capitole)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)
Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole)
Université de Toulouse (UT)
SYSTÈMES LARGE ÉCHELLE (IRISA-D1)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Inria Rennes – Bretagne Atlantique
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)
Source :
International Conference on Networked Systems (NETYS), International Conference on Networked Systems (NETYS), May 2017, Marrakech, Morocco. pp.167-221, ⟨10.1007/978-3-319-59647-1_16⟩, Networked Systems ISBN: 9783319596464, NETYS
Publication Year :
2017
Publisher :
HAL CCSD, 2017.

Abstract

International audience; Consensus is the most basic agreement problem encountered in fault-tolerant distributed computing: each process proposes a value and non-faulty processes must agree on the same value, which has to be one of the proposed values. While this problem is impossible to solve in asynchronous systems prone to process crash failures, it can be solved in synchronous (round-based) systems where all but one process might crash in any execution. It is well-known that (t + 1) rounds are necessary and sufficient in the worst case execution scenario for the processes to decide and stop executing, where t < n is a system parameter denoting the maximum number of allowed process crashes and n denotes the number of processes in the system. Early decision and stopping considers the case where f < t processes actually crash, f not being known by processes. It has been shown that the number of rounds that have to be executed in the worst case is then min(f + 2, t + 1). Following Castañeda, Gonczarowski and Moses (DISC 2014), the paper shows that this value is an upper bound attained only in worst execution scenarios. To this end, it investigates a sequence of three early deciding/stopping predicates P1 = Pcount, P2 = P dif and P3 = P pref0 , of increasing power, which differ in the information obtained by the processes from the actual failure, communication and data pattern. It is shown that each predicate Pi is better than the previous one Pi−1, i ∈ {2, 3}, in the sense that there are executions where Pi allows processes to reach a decision earlier than Pi−1, while Pi−1 never allows a process to decide earlier than Pi. Moreover, P3 = P pref0 is an unbeatable predicate in the sense that it cannot be strictly improved: if there is an early deciding/stopping predicate P that improves the decision time of a process with respect to P pref0 in a given execution , then there is at least one execution in which a process decides with P strictly later than with P pref0 .

Details

Language :
English
ISBN :
978-3-319-59646-4
ISBNs :
9783319596464
Database :
OpenAIRE
Journal :
International Conference on Networked Systems (NETYS), International Conference on Networked Systems (NETYS), May 2017, Marrakech, Morocco. pp.167-221, ⟨10.1007/978-3-319-59647-1_16⟩, Networked Systems ISBN: 9783319596464, NETYS
Accession number :
edsair.doi.dedup.....87f9b77c355135dca7f89506108a9248
Full Text :
https://doi.org/10.1007/978-3-319-59647-1_16⟩