You Only Live Multiple Times: A Blackbox Solution for Reusing Crash-Stop Algorithms In Realistic Crash-Recovery Settings
分布式协议为基础的算法通常指定在一个崩溃停止异步模型增强钱德拉和Toueg的不可靠故障检测器。在这样的模型中，正确的节点永远保持正常运行，不正确的节点最终崩溃并永远保持关闭，故障检测器最终永远正确运行。然而，在现实中，节点和通信链路都崩溃和恢复，而没有确定性保证永远保持某种状态。在本文中，我们捕捉到这种现实的临时性和概率行为在一个简单的新系统模型。此外，我们确定了一个大的算法类，我们devis一个属性保持变换。使用这种转换，许多为异步崩溃停止模型编写的算法在实际系统中正确运行，并且没有变化。
2018-11-12 cs.DC
Crash tolerant gathering on grid by asynchronous oblivious robots
考虑一个系统的自主移动机器人最初随机部署在一个匿名的有限网格的节点。聚集算法是由每个机器人独立执行的一系列移动，以便所有机器人在有限时间后在单个节点相遇。机器人以“看-计算-移动”循环运行。在每个周期中，机器人根据占用的节点（\emph{Look}）拍摄网格的当前配置的快照，然后基于感知的配置，决定是保持不变还是移动到相邻节点（\emph{Compute}），并且在后一种情况下相应地进行瞬时移动（\emph{Move}）。机器人具有\emph{weak multiplicity detection}能力，这使它们能够检测节点是否为空或被单个机器人或多个机器人占用。机器人是\emph{asynchronous}、\emph{oblivious}、\emph{anonymous}，不能相互通信和执行相同的分布式算法。然而，在一个有故障的系统中，任何机器人都可以\emph{crash}，这意味着它变得完全不活动，不再参与该过程。在这种情况下，容错收集算法是一种将所有无故障机器人收集在单个节点的算法。本文考虑了一个故障系统，可以有最多一个崩溃故障。有了这些假设，确定性的容错收集算法，收集所有的初始配置，在一个非故障系统，除了一个特定的配置称为\emph{2S2 configuration}是可验证的。
2017-09-04 cs.DC
Designing Asynchronous Multiparty Protocols with Crash-Stop Failures
针对分布式系统故障，提出Teatrino工具链，基于崩溃停止语义的异步多方会话类型，扩展Scribble和Effpi生成协议一致的Scala代码，保证无死锁、一致性和活性。
2023-05-15 cs.DC cs.PL
Stabilizing Server-Based Storage in Byzantine Asynchronous Message-Passing Systems
一个稳定的拜占庭单写单读（SWSR）定期寄存器，稳定后，第一次调用写操作，首先提出。然后，通过使用写入的（有界）序列号来消除新/旧排序倒置，从而获得实际稳定的SWSR原子寄存器。一个实际上稳定的拜占庭单写多读（SWMR）原子寄存器，然后通过使用几个副本的SWSR原子寄存器。最后，有界的时间戳，每个作家的时间戳，连同SWMR原子寄存器，被用来构建一个实际稳定的拜占庭多写多读（MWMR）原子寄存器。在实现原子寄存器的$n$服务器的系统中，并且除了瞬时故障之外，如果通信是异步的，则构造容忍t<n/8拜占庭服务器，并且如果通信是同步的，则构造容忍t<n/3拜占庭服务器。所提出的算法的值得注意的特点是，（据我们所知）这些是第一个建立一个原子读/写存储的异步服务器上容易出现短暂的故障，其中最多的t可以是拜占庭。
2015-02-28 cs.DC
Simulating a Shared Register in a System that Never Stops Changing
模拟一个共享寄存器可以掩盖为异步消息传递系统设计算法的复杂性，因为它允许它们运行为更简单的共享内存模型设计的算法。通常，此类模拟会在多个服务器中复制寄存器的值，并要求读取器和写入器与大多数服务器进行通信。这种方法在静态系统中的成功，其中节点（读取器，写入器和服务器）的集合是固定的，已经激发了几个类似的动态系统的模拟，其中节点可以进入和离开。然而，现有的模拟需要假设系统最终停止变化足够长的时间，或者系统的大小是有界的。本文首次模拟了易崩溃的异步系统中的原子读/写寄存器，该寄存器可以改变大小并承受节点不断进出。模拟允许系统保持变化，前提是在固定时间间隔内进入和离开的节点数量至多是当前系统大小的恒定分数。只要系统中故障节点的数量至多是当前系统大小的一个常数，模拟也容忍节点崩溃。
2017-08-10 cs.DC
Two-Bit Messages are Sufficient to Implement Atomic Read/Write Registers in Crash-prone Systems
原子寄存器无疑是计算科学中最基本的对象。它们在一个n进程异步消息传递系统上的实现受到了很多关注。已经表明，t \textless{} n/2（其中t是可能崩溃的进程的最大数量）是在易崩溃的异步消息传递系统之上构建原子寄存器的必要且充分的要求。考虑到这种情况，本文提出了一种算法，实现了一个单写多读原子寄存器只有四个消息类型，其中没有消息需要携带控制信息，除了它的类型。因此，两个比特足以捕获由所有实现消息携带的所有控制信息。此外，两种类型的消息需要携带数据值，而另外两种类型的消息根本不携带值。据我们所知，该算法是第一个具有这样的最优性质的消息携带的控制信息的大小。从时间复杂度的角度来看，它也特别有效。
2016-02-08 cs.DC cs.IT math.IT
Self-stabilizing Multivalued Consensus in Asynchronous Crash-prone Systems
多值一致性问题是容错分布式计算领域的基础，因为它抽象了一组非常广泛的一致性问题，其中进程必须统一决定V中的特定值v，其中|V| >1。现有的解决方案（容忍过程故障）将多值共识问题减少到二元共识问题，例如，莫斯特法维-雷纳-特罗内尔和张晨我们的研究旨在设计一种更可靠的解决方案。我们是通过自我稳定的视角来这样做的-这是一个非常强的容错概念。除了节点和通信故障之外，自稳定算法可以在任意瞬时故障发生后恢复;这些故障表示任何违反系统设计操作所依据的假设的行为（只要算法代码保持完整）。这项工作提出了第一个（据我们所知）自稳定算法的多值共识异步消息传递系统容易出现进程故障和任意瞬态故障。我们的解决方案也是第一个（据我们所知）支持等待自由的解决方案。此外，使用piggybacking技术，我们的解决方案可以同时调用n个二进制共识对象。因此，所提出的自稳定无等待解决方案可以使用比Mostefaoui，Raynal和Tronel的早期非自稳定解决方案更少的资源来终止，该解决方案使用无限数量的二进制共识对象，或者Zhang和Chen，这不是无等待的。
2021-04-07 cs.DC
Registers
Encyclopedia of Algorithms，Ming-Yang Kao，Ed.，斯普林格，出现。同义词：无等待寄存器，无等待共享变量，异步通信硬件。问题定义：考虑一个异步进程系统，这些进程之间的通信仅通过对一组共享变量（也称为共享寄存器）执行读写操作。系统没有全局时钟或其他同步原语。
2006-12-05 cs.DC
When Robots Crash: Optimal Asynchronous Gathering at Weber Meeting Nodes
Indian Institute of Technology Jodhpur（印度海德拉巴理工学院）；Birla Institute of Technology Mesra（比尔拉理工学院梅斯拉分校）
针对异步匿名无记忆机器人在崩溃故障下的最优聚集问题，提出CrashTolerantWeberGathering算法，使每个机器人独立选择同一韦伯会议节点，避免依赖指定机器人，保证有限时间内聚集并最小化总曼哈顿距离。
2026-10-07 cs.CG cs.DC cs.MA
Easy Impossibility Proofs for k-Set Agreement in Message Passing Systems
尽管是非常相似的一致性问题，但共识和一般k集一致性需要惊人的不同技术来证明具有崩溃故障的异步系统中的不可能性：而不是相对简单的二价论证，如共识的不可能性证明（= 1组一致性）在存在单次碰撞故障的情况下，已知的在具有至少k>1个崩溃故障的系统中k-集合一致性的不可能性的证明使用代数拓扑或Sperner引理的变体。在本文中，我们提出了一个通用的定理，证明不可能的k-集协议在各种消息传递设置，这是基于一个简单的减少，在一定的子系统的共识不可能性。我们证明了我们的结果的广泛适用性，通过探索的可能性/不可能性边界的k集协议在几个消息传递系统模型：（i）异步系统崩溃故障，（ii）部分同步过程（初始）崩溃故障，（iii）异步系统增强故障检测器。在（i）和（ii）中，不可能性部分只是我们主要定理的一个实例，而在（ii）中实现k-集一致性的可能性是通过推广Fisher、Lynch和Patterson针对初始崩溃的共识算法而得出的。在（iii）中，应用我们的技术产生参数k的精确边界，其中k-集一致性可使用Bonnet和Raynal的故障检测器类（Sigma_k，Omega_k）（1<= k<= n-1）求解。考虑到Sigma_k被证明是解决k-集一致性的必要条件，这一结果为寻找最弱故障检测器提供了新的见解。
2011-03-21 cs.DC
Asynchronous Fault-Tolerant Distributed Proper Coloring of Graphs
本研究针对异步崩溃易发LOCAL模型，提出容错顶点着色算法，实现$O(\Delta^2)$着色及环的5着色，并证明$k<5$时环无法$k$着色，扩展了经典结果并修复了先前算法缺陷。
2024-08-20 cs.DC
On the Complexity of Asynchronous Agreement Against Powerful Adversaries
我们介绍了新的技术，证明运行时间的随机算法对强大的对手异步协议的下限。特别是，我们定义了一个\emph{strongly adaptive adversary}，这是计算无界的，并有一个有限的能力来破坏一个动态的处理器子集，擦除他们的记忆。我们证明了随机协议算法设计的Ben-Or和Bracha容忍崩溃或拜占庭故障的异步设置扩展到击败一个强适应性的对手。这些算法基本上具有完美的正确性和终止性，但以指数运行时间为代价。在强自适应对手的情况下，我们表明，这dismally缓慢的运行时间是\emph{inherent}：我们证明，任何算法基本上完美的正确性和终止对强自适应对手必须有指数运行时间。我们还解释了这个结果产生的工具，同时实现完美的正确性和终止，以及快速运行时间的随机算法容忍崩溃或拜占庭故障的增强理解。
2013-06-12 cs.DC
Communication Requirements for Linearizable Registers
Technion, Israel（以色列理工学院）
本文研究了异步消息传递系统中可线性化原子寄存器实现的通信需求，证明了为保持操作顺序必须使用大量消息链，揭示了此类实现的结构复杂性和成本。
2026-04-07 cs.DC
On Atomic Registers and Randomized Consensus in M&M Systems
Aguilera等人受近年来分布式系统技术的启发，提出了一种混合的分布式计算模型，称为消息和内存模型，简称m&m模型[1]。在这个模型中，进程可以通过消息传递进行通信，也可以通过访问一些共享内存（例如，通过一些RDMA连接）。我们首先考虑的基本问题，实现原子单写多读（SWMR）寄存器共享的所有进程在M&M系统。具体来说，我们给出了一个算法，实现这样的寄存器在M&M系统，并表明它是最佳的进程崩溃，它可以容忍的数量。这推广了纯消息传递系统中原子SWMR寄存器的众所周知的实现[5]。然后，我们结合我们的寄存器实现的m&m系统与著名的随机共识算法的Aspnes和Herlihy [4]，并获得一个随机共识算法的m&m系统，也是最佳的进程崩溃，它可以容忍的数量。最后，我们确定的最小数量的RDMA连接，足以实现一个SWMR寄存器，或解决随机共识，在一个m&m系统与t进程崩溃，对于任何给定的t。
2020-12-13 cs.DC cs.DS
Asynchronous Exclusive Selection
我们考虑的任务分配唯一的整数到一组进程中的一个异步分布式系统的$n$进程容易崩溃，通过共享的读写寄存器进行通信。在重命名问题中，任意一组持有范围$[N]=\{1,\ldots,N\}$中的原始名称的$k\le n$进程使用一些$r$辅助共享寄存器竞争获取更小范围$[M]$中的唯一整数作为新名称。我们给出了一些无等待的重命名算法，特别是一个自适应的一个具有$M=8k-\lg k-1$作为一个约束的范围内的新名称，在$O(k)$本地步骤和使用$r=O(n^2)$寄存器。作为一个下限，我们表明，在最坏的情况下，一个无等待的解决方案，重命名需要$1+\min\{k-2,\lfloor\log_{2r} \frac{N}{M+k-1}\rfloor\}$步骤。我们应用重命名算法来获得存储和收集问题的解决方案，这是关于一组$k\le n$进程的原始名称在范围$[N]$提出个别值（操作存储）和返回所有建议值的视图（操作收集），同时使用一些$r$辅助共享读写寄存器。我们考虑一个问题Mining-Names，在这个问题中，进程可能会反复请求正整数作为新的名称，但要受到这样的约束，即没有整数可以分配给不同的进程，并且在无限次执行中，从未获得的整数作为名称的数量是有限的。我们给出了两个解决方案，挖掘名称在分布式系统中，有无限多个共享的读写寄存器可用。非阻塞解决方案最多保留$2n-2$非负整数不作为名称分…
2021-09-29 cs.DC
Anonymous Obstruction-free $(n,k)$-Set Agreement with $n-k+1$ Atomic Read/Write Registers
$k$ -集合一致性问题是一致性问题的推广。即，假设每个过程提出一个值，每个非故障过程必须决定一个值，使得每个决定的值被提出，并且不超过$k$不同的值被决定。这是一个难题，因为在异步系统中，一旦$k$或多个进程崩溃，就无法解决这个问题。规避这种不可能性的一种方法是削弱其终止属性，要求进程只有在足够长的时间内单独执行时才终止（决定）。这就是著名的无障碍进展条件。考虑一个由$n$ { \it anonymous asynchronous}进程组成的系统，其中进程之间通过原子寄存器进行通信，并且其中任意数目的进程都可能崩溃，本文提出并解决了一个具有挑战性的公开问题：设计一个仅使用$(n-k+1)$原子寄存器的无障碍$k$ -集合协商算法.从共享内存成本的角度来看，该算法是迄今为止已知的最佳算法，从而建立了解决问题所需的寄存器数量的新上限（相对于先前的上限，其增益为$(n-k)$）。该算法，然后扩展到解决重复版本的$(n,k)$ -集协议。由于它是最佳的原子读/写寄存器的数量，该算法关闭了以前建立的下/上界的差距为匿名和非匿名版本的重复$(n,k)$ -集协议问题。最后，对于$1 \leq x\leq k \textless{} n$，还描述了适合于$x$的推广--无障碍，其仅需要$(n-k+x)$原子寄存器。
2015-07-02 cs.DC
Possibility and Impossibility of Reliable Broadcast in the Bounded Model
可靠广播概念允许诚实的一方向所有其他方发送消息，并确保所有诚实的一方都能收到该消息。此外，它还允许收到消息的诚实方知道所有其他诚实方也会收到相同的消息。这种技术对于在遇到故障时确保分布式一致性非常重要。在当前的文件中，我们研究的能力，使用\RR一致地传输一个序列的输入值在异步环境中指定的发送者。这个任务可以很容易地使用计数器来实现，但不能用有限的内存来实现。我们弱化了这个问题，并询问接收者是否至少可以共享一个共同的后缀。我们证明，在一个标准的（无损）异步系统中，没有有界内存协议可以保证一个共同的后缀在所有接收器的每个输入序列，如果一个单一的一方可能会崩溃。我们进一步研究的问题，面临的瞬态故障，并证明，当限制的问题，以传输流的一个单一的值被反复发送，我们展示了一个有界的内存自稳定协议，可以确保一个共同的后缀，即使在存在的瞬态故障和任意数量的崩溃故障。我们进一步证明，这最后一个问题是无法解决的存在下，一个单一的拜占庭故障。因此，该问题{ \bf分离}异步环境中的拜占庭行为和崩溃故障。
2016-11-16 cs.DC
A Fault-Resistant Asynchronous Clock Function
考虑一个由n个节点组成的共享内存环境中的异步网络。假设最多f个节点可能是拜占庭（n > 12 f），其中对手是完全信息和动态的（有时称为自适应）。此外，非拜占庭节点可能会经历瞬时故障。节点以原子步骤前进，包括读取所有寄存器，执行一些计算和写入所有寄存器。本文件包含三个主要贡献。首先定义了时钟函数问题，它是时钟同步问题的推广。这种概括封装了以前的时钟同步问题的定义，同时将它们扩展到当前的论文模型。其次，提出了一种随机异步自稳定拜占庭容忍时钟同步算法。在时钟同步算法的构造中，开发了一个构建块，该构建块确保不同节点以相似的速率前进。这是本文的第三个贡献。它是自稳定和拜占庭容忍的，可以用作在异步自稳定拜占庭模型中操作的不同算法的构建块。该算法的收敛时间是指数的。观察到，在异步设置中，最著名的全信息动态拜占庭协议也具有预期的指数收敛时间，即使目前两者之间没有已知的减少。
2010-07-14 cs.DC
An Impossibility Result on Strong Linearizability in Message-Passing Systems
我们证明，在异步消息传递系统中，在最多一个进程可能会崩溃，有没有锁的强线性化实现的弱对象，我们称之为测试或设置（ToS）。此对象允许单个可区分进程应用一次设置操作，并允许不同的可区分进程也应用一次测试操作。由于该弱对象可以直接由单写入器单读取器（SWSR）寄存器（以及诸如最大寄存器、快照和计数器之类的其他常见对象）实现，因此该结果意味着在消息传递系统中不存在SWSR寄存器（以及这些其他对象）的$1$弹性无锁强可线性化实现。我们还证明了在异步消息传递系统中，2-writer 1-reader（2 W1 R）寄存器没有$1$弹性无锁\emph{write}强线性化实现。
2021-08-09 cs.DC
Atomic Read/Write Memory in Signature-free Byzantine Asynchronous Message-passing Systems
本文提出了一种无签名的分布式算法，它在一个$n$进程异步消息传递系统上建立一个原子读/写共享存储器，在该系统中，多达$t<n/3$进程可以提交Byzantine故障。从概念的角度来看，该算法被设计为尽可能接近Attiya，Bar-Noy和Dolev（JACM 1995）提出的算法，该算法在$n$进程异步消息传递系统中构建原子寄存器，其中多达$t<n/2$进程可能崩溃。所提出的算法特别简单。它不使用密码学来处理拜占庭进程，并且从$t$弹性的角度来看（$t<n/3$）是最佳的。读操作需要$O(n)$消息，写操作需要$O(n^2)$消息。
2015-12-07 cs.DC
Effects of Topology Knowledge and Relay Depth on Asynchronous Consensus
考虑一个点对点消息传递网络。我们感兴趣的异步崩溃容忍共识问题在不完全网络。研究了在不同的拓扑知识和中继深度限制条件下近似一致性的可行性和有效性，任何消息可以中继的最大跳数。这两个约束在大规模网络中很常见，分别用于避免内存过载和网络拥塞。具体来说，对于不同的整数k，k，我们认为每个节点知道它的所有邻居最多k-hop距离（k-hop拓扑知识），中继深度为k。我们考虑有向图和无向图。更具体地说，我们回答了以下主要问题在异步系统：什么是一个紧张的条件下实现近似共识的基本通信图，如果每个节点只有一个k跳拓扑知识和中继深度k？为了证明本文中提出的必要条件也是足够的，我们已经开发了算法，实现共识，满足这些条件的图形：-第一类算法需要k跳拓扑知识和中继深度k。与现有算法不同，这些算法不会泛洪网络，每个节点不需要完整的拓扑知识。我们展示了这些算法的收敛时间和消息复杂度如何受到k的影响，并给出了相应的上界。- 第二组算法仅需要一跳邻域知识，即，直接传入和传出邻居，但需要泛洪网络（即，中继深度是N，其中N是节点的数目）。一个结果，可能是独立的兴趣是一个拓扑发现机制，学习和“估计”的拓扑结构在异步有向网络崩溃故障。
2018-05-21 cs.DC
On implementing SWMR registers from SWSR registers in systems with Byzantine failures
从（潜在的）较弱寄存器实现寄存器是分布式计算理论中的一个经典问题。自从Lamport的开创性工作[13]以来，这个问题已经在具有崩溃故障的异步进程的上下文中得到了广泛的研究。在本文中，我们调查这个问题的背景下，拜占庭进程失败，有和没有进程签名。我们首先证明，如果没有签名，没有等待免费的线性化实现的1-writer n-reader寄存器从原子1-writer 1-reader寄存器。事实上，我们展示了一个更强的结果，即，即使在写入器只能崩溃并且最多一个读取器可能是恶意的假设下，也没有从原子1-写入器（n-1）-读取器寄存器中线性化实现1-写入器n-读取器寄存器，以确保每个正确的进程最终完成其操作。鉴于这一不可能的结果，我们给出了两个实现的1-writer n-reader寄存器从原子1-writer 1-reader寄存器，在不同的假设下工作。第一种实现是可线性化的（在任何进程失败的组合下），但它保证每个正确的进程只有在编写者是正确的或没有读取者是恶意的假设下才能最终完成其操作--从而匹配不可能的结果。第二个实现假设流程签名;它是有界的、无等待的，并且在任何流程故障组合下都是线性的。最后，我们表明，如果没有进程签名，即使我们假设作者是正确的，最多有一个读者可以是恶意的，它是不可能保证每个正确的读者完成每个读操作在有限数量的步骤。
2023-02-20 cs.DC cs.DS
Fault Tolerant Coloring of the Asynchronous Cycle
我们提出了一个等待免费的算法，适当着色的异步周期$C_n$，其中每个容易崩溃的节点开始与它的（唯一的）标识符作为输入的n个节点。该算法独立于$n \geq 3$，在$C_n$中以$\mathrm{O}(\log^* n)$轮运行。由于已知的匹配下限，这种轮复杂度是最佳的，这甚至适用于同步（无故障）执行。我们的算法所使用的颜色范围，即$\{0, ..., 4\}$，也是最佳的，这要归功于一个已知的下限的最小数目的名称，其中重命名是可解决的等待自由共享内存系统中，每当$n$是一个素数的幂。事实上，我们的模型与共享内存模型一致，只要$n = 3$，并且在3进程共享内存系统中可以重命名的名称的最小数量是5。
2022-07-22 cs.DC
Better Sooner Rather Than Later
本文统一推广了异步崩溃易发分布式计算中的基本结果，证明当进程故障仅发生在参与进程数超过阈值 n-k 之前时，存在异步算法当且仅当 f≤k 时能解决 n 进程共识问题，并统一了 FLP 不可能性结果与 Dijkstra 互斥结果，揭示故障发生越早可容忍越多。
2023-09-20 cs.DC
Amortized Constant Round Atomic Snapshot in Message-Passing Systems
我们研究了格协议（LA）和原子快照的异步消息传递系统中的问题，多达$f$节点可能会崩溃。我们的主要结果是一个崩溃容忍原子快照算法与\textit{amortized constant round complexity}。据我们所知，Delporte等人[TPDS，18]给出了最佳先验结果，如果扫描次数多于更新次数，则具有摊销的$O(n)$复杂度。如果存在$Ω(\sqrt{k})$操作，则我们的算法实现了摊销常数轮，其中$k$是执行中的实际失败次数，并且由$f$限制。此外，当没有失败时，我们的算法无条件地具有$O(1)$轮复杂度。为了实现摊销常数轮复杂度，我们设计了一个简单的\textit{early-stopping}格协议算法，并使用它来“订购”我们的快照对象的更新和扫描操作。我们的LA算法具有$O(\sqrt{k})$轮复杂度。这是异步系统中第一个早停LA算法。
2020-08-29 cs.DC
Election in Fully Anonymous Shared Memory Systems: Tight Space Bounds and Algorithms
本文讨论由$n$异步进程组成的完全匿名系统中的选举，这些进程通过原子读写寄存器或原子读-修改-写寄存器进行通信。给定一个整数$d\in\{1,\dots, n-1\}$，考虑两个选举问题：$d$ -选举（至少一个且至多$d$进程被选举）和精确$d$ -选举（精确$d$进程被选举）.完全匿名意味着进程和共享寄存器都是匿名的。内存匿名性意味着进程可能对共享寄存器的名称不一致。也就是说，相同的寄存器名$A$可以表示用于不同进程的不同寄存器，并且由进程使用的寄存器名$A$和由另一进程使用的寄存器名$B$可以寻址相同的共享寄存器。
2022-03-06 cs.DC
On Composition and Implementation of Sequential Consistency
为了在同步消息传递系统中实现可线性化的共享存储器，有必要等待一段时间，该时间与读写操作的网络延迟的不确定性成线性关系。只等待其中一个就足以实现顺序一致性。本文将这一结果扩展到易崩溃的异步系统，提出了一种分布式算法，在异步消息传递系统的顶部上构建顺序一致的共享快照内存，其中不到一半的进程可能会崩溃。我们证明，等待是需要的，只有当一个进程调用一个读/快照后写。我们还表明，顺序一致性是可组合的，在某些情况下，通常会遇到：1）对象，如果他们被实现在一个可线性化的内存顶部线性化成为顺序一致时，实现在一个顺序的内存顶部，同时保持可组合和2）在基于轮的算法，其中每个对象只在一轮访问。
2016-07-27 cs.DC
Self-Stabilizing Snapshot Objects for Asynchronous Fail-Prone Network Systems
快照对象模拟可以原子读取的单写入器/多读取器共享寄存器数组的行为。Delporte-Gallet等人提出了两种用于异步易崩溃消息传递系统中快照对象的容错算法。他们的第一个算法是\emph{non-blocking};它允许在所有写入操作停止后终止快照操作。它使用$O(n ν)$位的$O(n)$消息，其中$n$是节点数，$ν$是表示对象所需的位数。他们的第二个算法允许快照操作总是独立于写操作终止。它会引发$O(n^2)$消息。Delporte-Gallet等人的故障模型考虑了节点崩溃。我们的目标是通过自我稳定的镜头设计更强大的快照对象-一个非常强大的容错概念。除了Delporte-Gallet et al.的故障模型，我们的自稳定算法可以恢复后发生的瞬态故障，这些故障代表任意违反的假设，根据该系统的设计操作。我们提出了自稳定的变化Delporte-Gallet等人。的非阻塞算法和总是终止算法。我们的算法有类似的Delporte-Gallet等人的通信成本。和$O(1)$恢复时间从瞬态故障。主要的区别是，我们的建议，考虑重复八卦的$O(ν)$位消息和处理有界空间。我们还考虑了一个输入参数，$δ$，我们声称有能力平衡快照操作的成本。我们验证了我们的正确性证明，评估了Delporte-Gallet等人的性能。的算法和我们提出的变化，并通过PlanetLab实验，其中观察到显着的延迟和通信成…
2020-02-28 cs.DC
On Composition and Implementation of Sequential Consistency (Extended Version)
已经证明，要在同步消息传递系统中实现可线性化的共享存储器，有必要等待与读写操作的网络延迟的不确定性成比例的时间，而在读或写操作期间的等待对于顺序一致性是足够的。本文将这一结果扩展到易崩溃的异步系统。我们提出了一个分布式算法，建立一个顺序一致的共享内存抽象与快照上的异步消息传递系统，其中不到一半的进程可能会崩溃。我们证明，只有当读/快照之前是写在同一个进程中，有必要等待。我们还表明，顺序一致性是可组合的，在某些情况下，通常会遇到：1）对象，如果他们被实现在一个可线性化的内存顶部线性化成为顺序一致时，实现在一个顺序的内存顶部，同时保持可组合和2）在基于轮的算法，其中每个对象只在一轮访问。
2016-07-29 cs.DC
Preliminaries paper: Byzantine Tolerant Strong Auditable Atomic Register
本文研究拜占庭容错可审计原子寄存器，证明无服务器间通信时需4f+1个服务器，并提出利用服务器间通信仅用3f+1个服务器实现强可审计寄存器，表明通信可消除审计性在服务器数量上的额外开销。
2023-09-19 cs.DC
Impossibility of Strongly-Linearizable Message-Passing Objects via Simulation by Single-Writer Registers
构造复杂分布式系统的一个关键方法是通过可线性化并发对象的模块化组合。一个突出的例子是共享寄存器，它在消息传递系统之上有容错实现，允许共享内存的优点延续到消息传递。然而，线性寄存器在随机程序中使用时并不总是正确的。加强线性化，称为强线性化，已被证明可以保持概率行为，以及其他超安全属性。为了利用消息传递系统中的组合和抽象，了解消息传递中是否存在强线性化的寄存器实现是至关重要的。本文回答了这个问题的否定：有没有强线性化的容错消息传递实现的多写寄存器，最大寄存器，快照或计数器。这一结果证明了从Helmi等人的相应结果减少。减少是BG模拟的一种新的扩展，连接共享内存和消息传递，支持长寿对象，并保持强线性化。主要的技术挑战来自于在模拟消息传递算法中容忍的潜在极小部分故障和可能影响模拟共享存储器系统的大部分故障之间的差异。这种减少是通用的，可以看作是消息传递中共享内存的ABD模拟的逆。
2021-08-27 cs.DC
Hyperproperty-Preserving Register Specifications (Extended Version)
本文针对并发寄存器实现的超属性推理难题，提出写强线性化与决定性线性化两类非原子规范，覆盖单写者ABD与多写者ABD实现，支持超属性推理，并揭示崩溃容错消息传递系统中模拟共享内存的保证。
2024-08-20 cs.DC
Equivalence and Separation between Heard-Of and Asynchronous Message-Passing Models
Technion – Israel Institute of Technology（以色列理工学院）；Instituto de Matemáticas, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学数学研究所）；Université Paris-Saclay, CNRS, ENS Paris-Saclay, Laboratoire Méthodes Formelles（巴黎萨克雷大学）；Institut Universitaire de France（法国高等研究院）
研究比较了异步消息传递模型与Heard-Of模型在解决无色任务和有色任务中的等价性与分离性，指出在特定条件下两者等价，而更大f值下存在分离。
2026-03-17 cs.DC
A Necessary Condition for Byzantine $k$-Set Agreement
这篇短文提出了一个必要条件拜占庭$k$ -集协议（同步或异步）消息传递系统和异步共享内存系统的进程通过原子单写多读寄存器进行通信。本文给出了一个特别简单的证明：当$k$.对于同步消息传递系统中的$k=1$（拜占庭共识）情况，该界限是紧的。
2015-12-19 cs.DC
Lower Bounds for Shared-Memory Leader Election under Bounded Write Contention
针对随机无障碍算法，给出了具有单写多读（SWMR）寄存器的异步共享内存模型中leader选举的单步复杂度的严格对数下界.该方法扩展到下限的随机无障碍算法使用多写寄存器下有界写并发，显示之间的权衡的领导者选举算法的单步复杂性，和最坏情况下的竞争引起的处理器在执行。
2022-03-25 cs.DC
Fault-Tolerant Computing with Unreliable Channels (Extended Version)
研究在进程崩溃和信道故障的消息传递系统中实现容错原语的条件，提出一种对连接性要求最优且适应不稳定信道消息丢失的部分同步共识算法。
2023-11-28 cs.DC
Randomized Consensus with Regular Registers
著名的随机共识算法由Aspnes和Herlihy异步共享内存系统被证明工作，即使对一个强大的对手，假设它使用的寄存器是原子寄存器。使用原子寄存器，每个读或写操作都是瞬时的（因此不可分割）。然而，正如Golab et al.（2011）所指出的，如果我们用寄存器的线性化实现替换它使用的原子寄存器，那么与原子寄存器一起工作的随机算法不一定工作。这就提出了以下问题：如果我们用可线性化的寄存器替换原子寄存器，Aspnes和Herlihy的随机共识算法是否仍然适用于强大的对手？我们的答案是肯定的，事实上，我们表明，即使是线性寄存器是不必要的。更确切地说，我们证明了该算法的Aspnes和Herlihy工程对一个强大的对手，即使该算法只使用常规寄存器。
2020-06-11 cs.DC cs.DS
The Space Complexity of Long-lived and One-Shot Timestamp Implementations
本文讨论了在具有不同标识符的n个处理器的异步分布式系统中，从多作者原子寄存器中实现无界时间戳对象的问题，其中时间戳取自任意论域。Ellen，Fatourou和Ruppert（2008）表明，sqrt{n}/2-O（1）寄存器是任何从原子寄存器无障碍实现长寿时间戳系统所必需的（这意味着处理器可以重复获得时间戳）。我们从两个方面改进了现有的下界。首先，我们建立了一个下限的n/6 - O（1）寄存器的无障碍长寿时间戳问题。以前这样的线性下限只知道时间戳问题的约束版本。这个界限是渐近紧的; Ellen，Fatourou和Ruppert（2008）构建了一个使用n-1个寄存器的无等待算法。其次，我们证明了sqrt{n} - O（1）寄存器是任何无障碍实现单次时间戳系统所必需的（这意味着每个处理器最多只能获得一次时间戳）。我们表明，这个界限也是渐近紧的，通过提供一个无等待的单次时间戳系统，使用少于2 sqrt{n}寄存器，从而建立一个空间复杂度单次和长寿的时间戳系统之间的差距。
2011-12-21 cs.DC
Deterministic Gathering with Crash Faults
一个由未知数量的移动代理组成的团队，从未知网络的不同节点开始，必须在同一个节点相遇并终止。此问题称为{ \em收集}。我们研究确定性收集算法的假设下，代理受到{ \em崩溃故障}，可以发生在任何时候。两种故障情况被认为是。{ \em运动故障}会使节点或边缘内的代理不活动，但在故障发生时，其内存保持不变。更严重的{ \em总故障}也会使代理停止工作，但也会擦除其整个内存。当然，我们不能要求有缺陷的特工集合。因此，故障倾向代理的收集问题要求所有无故障代理在单个节点处收集，并终止。当代理完全异步移动时，任何类型的崩溃故障都是不可能的。因此，我们考虑一个受限制的版本，其中每个代理被对手分配一个固定的速度，每个代理可能不同。探员们的时间也是一样的。每个代理可以在任何节点等待它选择的时间，或者决定遍历一个边缘，但随后它以指定给它的恒定速度移动。每个代理都知道自己的标签和速度，但不知道其他代理的标签和速度。我们构建了一个收集算法工作的任何团队的至少两个代理的运动故障的情况下，和收集算法工作在存在的总故障，只要至少有两个代理是无故障的所有时间。如果只有一个代理是无故障的，收集与总故障的任务有时是不可能的。我们的两个算法都在时间多项式中工作，在图的大小中，在最大标签的对数中，在最小速度的倒数中，以及在最大和最小速度之间的比率中。
2017-04-28 cs.DC
On the Power of Impersonation Attacks
在本文中，我们考虑一个同步消息传递系统，在每一轮的外部对手能够发送每个处理器多达k个消息伪造的发送者身份和任意的内容。它正式表明，这种模拟模型是略强于异步消息传递模型崩溃失败。特别地，我们证明了（k+1）-集协议可以解决这个模型，而k-集协议是不可能的，任何k>=1。异步模型和模拟模型的不同强度表现在保序重命名问题上，对于保序重命名问题，模拟模型中存在具有n+k个目标命名空间的算法，而在保序重命名情况下需要指数级更大的命名空间。
2010-07-07 cs.DC
Reliable Self-Stabilizing Communication for Quasi Rendezvous
本文提出了三个基本的公平和可靠的链路通信原语的自稳定协议。我们假设一个链接寄存器通信模型下的读/写原子，其中每个进程可以读取，但不能写入其邻居的寄存器。第一个原语保证任何进程只有在其所有邻居都读取了前一个值之后才在其寄存器中写入新值，无论进程的动作的初始调度如何。第二个原语通过使用交替位协议实现了“弱会合”通信机制：每当一个进程连续将n个值（可能是相同的值）写入寄存器时，每个邻居都保证从寄存器中读取每个值至少一次。在前一个协议的基础上，第三个原语实现了一个“准会合”：换句话说，这个原语进一步确保了两个写操作之间只存在一个读操作所有协议都是自稳定的，并且在异步任意网络中运行。本文的目标是通过一个单独的过程来处理每个原语，这可以在更复杂的自稳定协议中用作“黑盒”。
2010-05-31 cs.DC
Time is not a Healer, but it Sure Makes Hindsight 20:20
本文重新审视分布式计算中三个经典共识不可能性结果，证明系统等价性，并借鉴Völzer和Borowski-Gafni方法，在Santoro-Widmayer同步系统中给出简洁证明，提出教学应先讲等价性。
2024-05-28 cs.DC
Asynchronous Fully-Decentralized SGD in the Cluster-Based Model
本文面向结合消息传递与共享内存的集群模型，提出可容错的异步全去中心化SGD算法，针对强凸函数实现最大化分布式加速，对任意函数通过定制多维近似一致性算法达到接近串行的收敛速率，并证明多数集群含非故障进程的必要性。
2023-06-13 cs.DC
Space Bounds for Adaptive Renaming
我们研究的空间复杂性，实现长寿和一次性的自适应重命名从多读多写寄存器，在一个异步分布式系统与$n$进程。作为$f$ -自适应重命名算法的结果，如果$k$进程参与，则每个参与进程在范围$\{1,\dots,f(k)\}$中获得不同的名称。设$f: \{1,\dots,n\} \rightarrow \mathbb{N}$是满足$f(1) \leq n-1$的非减函数，设$d = \max\{x ~|~ f(x) \leq n-1\}$。我们表明，任何非确定性的独奏终止长寿$f$自适应重命名对象需要$d + 1$寄存器。这意味着用于长期$(k+c)$自适应重命名的$n-c$寄存器的下限，我们观察到这是紧的。我们还证明了一个下界的$\lfloor \frac{2(n - c)}{c+2} \rfloor$寄存器实现任何非确定性的独奏终止单杆$(k+c)$自适应重命名。我们提供了两个一次性的重命名算法：等待免费算法和无障碍算法。每个算法都使用一个参数来描述空间和自适应性之间的权衡。当这些参数选择适当时，这将产生来自$\lceil \sqrt{n} \rceil + 1$寄存器的无等待单次$(\frac{3k^2}{2})$ -自适应重命名算法，以及仅来自$\min\{n, x ~|~ f(x) \geq 2n\} + 1$寄存器的无障碍单次$f$ -自适应重命名算法。
2016-05-15 cs.DC
AGILE: Lightweight and Efficient Asynchronous GPU-SSD Integration
针对GPU内存不足及现有GPU-centric同步I/O导致线程停滞的问题，提出AGILE轻量级异步I/O库，通过消除死锁风险、集成HBM软件缓存及重叠计算与I/O，在多类工作负载上实现显著性能提升与开销降低。
2025-08-26 cs.DC
Some New Results With k-set agreement
研究分布式系统中 k-set agreement 的可解性，提出在同步消息传递系统中仅需两轮的认证算法，以及在异步共享内存系统中利用快照原语处理崩溃故障的算法，填补了先前研究的空白。
2023-11-20 cs.DC
Multi-Valued Connected Consensus: A New Perspective on Crusader Agreement and Adopt-Commit
本文提出连通共识问题，统一并推广十字军协议、采纳-提交和分级广播至多值输入，并给出三种异步算法，证明其在崩溃与拜占庭故障下的最优时间复杂度和故障弹性。
2023-08-09 cs.DC
Efficient and Modular Consensus-Free Reconfiguration for Fault-Tolerant Storage
仲裁系统是在出现故障时实现一致和可用存储的有用工具。这些系统通常包括一组静态服务器，其提供由一组客户端访问的容错读/写寄存器。我们考虑这些系统的动态变体，并提出FreeStore，一组容错协议，模拟在动态异步系统中的进程能够加入/离开服务器设置在执行过程中的寄存器。这些协议使用了一个新的抽象称为视图生成器，捕获协议的要求，重新配置，并可以在不同的系统模型实现不同的属性。特别有趣的是，我们提出了一个重新配置协议，是模块化的，高效的，无共识和松散耦合的读/写协议，提高整体系统的性能。
2016-07-18 cs.DC
Store-Collect in the Presence of Continuous Churn with Application to Snapshots and Lattice Agreement
我们提出了一个算法，用于实现一个存储收集对象在一个异步的容易崩溃的消息传递动态系统，其中节点不断进入和离开。该算法是非常简单和有效的，只需要一个往返的存储操作和两个collect. We然后显示的存储收集对象的多功能性，用于实现有用的数据结构的扰动容忍版本，同时屏蔽用户从底层的扰动的复杂性。特别是，我们提出了优雅和高效的实现原子快照和广义格协议对象，使用存储收集。
2020-11-05 cs.DC
On the Practicality of Atomic MWMR Register Implementations
多写入器/多读取器（MWMR）原子寄存器实现在异步、易崩溃的消息传递环境中提供精确的一致性保证。快速MWMR原子寄存器实现首先在Englert等人2009年引入。快速性是以不牺牲正确性的单轮读写操作的数量来衡量的。然而，Georgiou等人在2011年的研究中表明，在这些实现中，降低通信成本是不够的。特别是，考虑到性能是根据由于（a）通信延迟和（b）本地计算引起的读写操作的延迟来测量的，他们引入了两种新的算法，以减少计算来交换通信。由于计算仍然是算法的一部分，有人可能会想：在实时系统中，通信和本地计算之间的权衡是什么？在这项工作中，我们进行了实验性能评估的四个MWMR原子寄存器实现：SFW从Englert等人。2009年，APRX-SFW和CWFR从Georgiou等人。2011年，和推广的传统算法Attiya等人。1996年在MWMR环境中，我们称之为SIMPLE。我们在NS 2，一个单处理器模拟器，和PlanetLab，一个行星级的实时网络平台上实现和评估的算法。我们的比较提供了一个经验的答案，上述问题，并证明了原子MWMR寄存器实现的实用性。
2012-04-09 cs.DC cs.DS
$t$-Resilient $k$-Immediate Snapshot and its Relation with Agreement Problems
即时快照对象是一种高级通信对象，建立在读/写分布式系统之上，其中除了一个进程之外的所有进程都可能崩溃。它允许进程写入一个值并获得一组值，这些值表示写入对象的值的快照，这些快照在写入步骤之后立即发生。考虑到$n$ -进程模型，其中多达$t$进程可能崩溃，本文首先介绍了$k$ -弹性立即快照对象，它是基本立即快照（对应于$k=t=n-1$情况）的自然推广。除了基本立即快照的集合包含属性之外，$k$弹性立即快照对象还要求返回到进程的每个集合至少包含$(n-k)$对。本文首先指出，对于$k,t<n-1$，在异步读写系统中不可能实现$k$ -弹性立即快照.然后研究了在$n$ -进程$t$ -崩溃读写系统中不可能解决的对象空间。然后，本文研究了一种计算模型，其中进程通过访问$k$ -即时快照对象相互通信，并表明该模型比$t$ -崩溃模型更强大。考虑到空间的$x$ -集协议问题（这是不可能解决的系统，如$x\leq t$），本文表明，$x$ -集协议可以解决在读/写系统丰富的$k$ -立即快照对象$x=\max(1,t+k-(n-2))$。它还表明，在这些系统中，$k$ -弹性即时快照和共识是等效的，当$1\leq t<n/2$和$t\leq k\leq (n-1)-t$。因此，%感谢它提供的问题图，本文建立了强大的关系，连接基本的分布式计算对象（一个与通信有关，另一个与协议有关），这是不可能在…
2020-09-30 cs.DC
Construction of a Byzantine Linearizable SWMR Atomic Register from SWSR Atomic Registers
本文指出现有拜占庭线性可化性定义的缺陷，提出了更强的定义，并基于公钥基础设施在 $n>3f$ 条件下从 SWSR 寄存器构建了拜占庭线性可化 SWMR 原子寄存器。
2024-05-29 cs.DC cs.DS
RT-ByzCast: Byzantine-Resilient Real-Time Reliable Broadcast
今天的网络物理系统面临着各种障碍，以实现其预期的目标，即，通信的不确定性和故障，相对于网络和无线设备的集成度的增加，阻碍了同步需要满足实时的【形】最后期限。此外，由于这些系统至关重要，因此也面临着重大的安全威胁。这种威胁组合会增加物理伤害的风险。本文通过研究如何建立第一个实时的【形】拜占庭可靠广播协议（RTBRB）来解决这些问题，该协议能够容忍网络的不确定性、故障和攻击。以前的文献描述了实时的【形】可靠广播协议，或异步（非实时的【形】）拜占庭协议。我们首先证明了使用传统的分布式计算范例来实现RTBRB是不可能的，其中，即使在最强大的故障检测器的帮助下，过程的错误/故障检测机制也与广播算法本身解耦。我们规避这种不可能性，提出RT-ByzCast，一种算法的基础上聚合数字签名在一个滑动的时间窗口，并赋予流程自崩溃的能力，以掩盖和绑定的损失。我们表明，RT-ByzCast（i）操作实时的【形】通过证明正确的进程广播的消息在一个已知的有界延迟内交付，（ii）是可靠的，通过证明正确的进程使用我们的算法崩溃自己的概率可以忽略不计，即使消息丢失率高达60%。
2018-07-03 cs.DC
Lattice Agreement in Message Passing Systems
本文研究了分布式消息传递系统中的格一致性问题和广义格一致性问题。在格一致性问题中，给定来自格的输入值，过程必须非平凡地决定位于链上的输出值。我们考虑了同步和异步系统中的格协议问题。对于同步格协议，我们提出了两个算法，分别运行在$\log f$和$\min \{O(\log^2 h(L)), O(\log^2 f)\}$轮，其中$h(L)$表示的高度{ \em输入子格} $L$，$f < n$是崩溃故障的系统可以容忍的数量，和$n$是系统中的进程数。这些算法具有比先前已知的算法显著更好的轮复杂度。Attiya等人的算法\cite{attiya1995atomic}采用$\log n$同步循环，而Mavronicolasa \cite{mavronicolasabound}的算法采用$\min \{O(h(L)), O(\sqrt{f})\}$循环。对于异步格协议，我们提出了一种算法，它的时间复杂度为$2 \cdot \min \{h(L), f + 1\}$消息延迟，提高了以前已知的$O(n)$消息延迟的时间复杂度。广义格协议问题是由Falkman等人在\cite{faleiro2012generalized}中定义的，它是格协议问题的推广，其中它被应用于复制状态机。我们提出了一个算法，保证在异步系统中的大多数进程是正确的时，活性。我们的算法需要$\min \{O(h(L)), O(…
2018-07-30 cs.DC
