Overhead para Entrada de Membros no Mundo virtual

O procedimento para entrada de um membro no mundo virtual é composto por um conjunto de outros sub-procedimentos. Assim, para detalhar a entrada de um membro no mundo virtual dividimos esse procedimento em etapas.

5.1.10.4.3.1 PRIMEIRA ETAPA

A primeira etapa envolve a requisição de entrada no mundo virtual pelo membro. Nessa etapa, um novo membro deve requerer sua entrada a um servidor de locales. O novo membro envia uma mensagem JOIN ao servidor de locales, referenciando o locale no qual deseja entrar. O servidor de locales verifica então se o locale referenciado é servido por ele. Em caso negativo, o protocolo de comunicação ISTP de SPLINE oferece suporte para encontrar o servidor de locales que serve o locale referenciado. Porém, como o foco de nossa implementação é avaliar o desempenho do sistema não implementamos esse recurso. Desta forma, asseguramos que todos os locales referenciados serão servidos pelo servidor de locales. Então, ao receber o pedido, o servidor envia uma mensagem contendo uma permissão de entrada e junto à permissão são encaminhadas ao novo membro informações sobre o locale, como por exemplo: o grupo CAN Multicast associado a ele. Em uma segunda mensagem, o servidor de locales informa ao novo membro sobre os objetos do locale e informações sobre os locales vizinhos para que esse possa carregar sua cópia do modelo do mundo e assinar os grupos CAN Multicast associados aos locales vizinhos.

A figura 5.16 representa o envio de mensagens entre um novo membro N e um servidor de locales SL para sua entrada no mundo virtual referenciada ao locale L1 da figura 5.14.

FIG. 5.16 Entrada de um novo membro no AVC

A figura 5.17 exibe a CDF (Cumulative Distribution Function) com o 95º ponto percentual relativo ao custo (overhead) de sinalização entre membros e o servidor de locales para a requisição de entrada no mundo virtual. As CDFs mostram que 95% das requisições de entrada ao servidor de locales foram respondidas ao novo membro em menos de 90ms independente da quantidade de participantes no mundo virtual e do tamanho da dimensão CAN.

Nessa etapa, apenas mensagens unicast são trocadas entre membros e servidor de locales sem requerer o uso da infra-estrutura CAN. Assim, parâmetros como a quantidade de membros no mundo virtual e o tamanho da dimensão CAN não interferem no custo relativo a requisição de entrada do membro no mundo virtual ao servidor de locales.

a) Requisição de Entrada no mundo virtual – CAN 2D

b) Requisição de Entrada no mundo virtual – CAN 3D

5.1.10.4.3.2 SEGUNDA ETAPA

Com a permissão de entrada no mundo virtual recebida, o novo membro inicia o processo de assinaturas dos grupos CAN Multicast associados ao locale de interesse e aos seus vizinhos. Nessa etapa, o novo membro através de algum mecanismo deve obter uma lista de membros ativos de cada grupo CAN Multicast a assinar. Em nossa simulação, por simplicidade, nomeamos um nó para ser responsável pela entrega dessas listas e chamamos esse nó de servidor de listas. Assim, se algum membro desejar assinar um grupo CAN Multicast, ele deve primeiro requisitar uma lista de membros ativos no grupo ao servidor de listas. Tão logo chegue a requisição, o servidor de listas replica ao novo membro a lista de membros do grupo CAN Multicast requerido.

FIG. 5.18 Obtendo lista de membros de cada grupo CAN Multicast.

A figura 5.18 representa a troca de mensagens entre um novo membro N e um servidor de listas SL.

A figura 5.19 exibe CDFs com o 95º ponto percentual relativo ao custo com sinalização entre membros e servidor de listas na obtenção das listas de membros. As CDFs mostram que 95% das solicitações de listas de membros ao servidor de listas, os membros a obtiveram em menos que 90ms independente da quantidade de participantes no mundo virtual e da dimensão CAN. Assim como na etapa anterior, apenas mensagens unicast são trocadas entre membros e servidor de listas sem requerer o uso da infra-estrutura CAN. Assim, parâmetros como a quantidade

de membros no mundo virtual e o tamanho da dimensão CAN não interferem no custo relativo à obtenção da lista de membros ativos de cada grupo CAN Multicast.

a) Obtenção da lista de membros ativos no grupo CAN 2D.

b) Obtenção da lista de membros ativos no grupo CAN 3D.

FIG. 5.19 Custo para obtenção da lista de membros ativos no grupo CAN Multicast.

5.1.10.4.3.3 TERCEIRA ETAPA

Dado o recebimento da lista de membros, e de acordo com o algoritmo CAN, o novo membro deve enviar uma mensagem de requisição JOIN a um ponto aleatório contido no espaço virtual de coordenadas CAN. Essa mensagem é roteada a esse ponto a partir de um membro ativo no sistema escolhido aleatoriamente da lista recebida pelo novo membro.

FIG. 5.20 Envio de mensagem JOIN através do Roteamento CAN.

Na figura 5.20, o novo membro N sorteia os membros J, K e L da lista dos grupos CAN Multicast G1, G2 e G4, respectivamente. Um par (x, y) também é sorteado a cada grupo CAN Multicast. Os membros J, K e L são responsáveis por rotear uma requisição JOIN com destino a cada par (x, y) dos grupos CAN Multicast G1, G2 e G4, respectivamente.

a) Roteamento entre um membro e um ponto (x, y) - CAN 2D

b) Roteamento entre um membro e um ponto (x, y,z) – CAN 3D

FIG. 5.21 Roteamento CAN, para entrada de um novo membro.

As CDFs das figuras 5.21(a) e 5.21(b) exibem o custo de roteamento de mensagens JOINs entre um membro do grupo CAN Multicast e um dado ponto no espaço de coordenadas CAN em tempo de entrada do membro no grupo CAN Multicast para CANs de dimensão 2 e de dimensão 3, respectivamente. As CDFs

mostram que o aumento da quantidade de participantes no mundo virtual reflete o aumento do custo de roteamento dado um membro e um ponto no espaço de coordenadas no mundo virtual. Porém, o aumento no tamanho da dimensão CAN diminui o custo de roteamento no mundo virtual para uma mesma quantidade de participantes.

O aumento da quantidade de membros no mundo virtual reflete o aumento da quantidade de saltos do roteamento entre um dado membro e um dado ponto do sistema de coordenada virtual CAN. Por outro lado, o aumento apenas no tamanho da dimensão torna o caminho de roteamento menor e isso está de acordo com a relação O(dn1/d) saltos para d dimensões e n membros segundo RATNASAMY (2001a).

5.1.10.4.3.4 QUARTA E QUINTA ETAPAS

Quando o membro que contém o ponto no espaço de coordenadas CAN recebe uma mensagem JOIN, ele localmente divide a sua porção no espaço de coordenadas em duas partes de mesmo tamanho. A esse membro denominamos ocupante anterior. Uma das partes ele mantém consigo e a outra parte ele destina ao novo membro. O novo membro aprende sobre a sua porção no espaço além dos endereços do conjunto de vizinhos de coordenada através do ocupante anterior. Esse conjunto é um subconjunto de vizinhos do ocupante anterior somado ao próprio ocupante anterior. Então, o ocupante anterior atualiza seu conjunto de vizinhos para eliminar aqueles que deixam de ser vizinhos. E finalmente, os vizinhos do novo membro e do ocupante anterior são informados sobre as novas realocações no espaço do novo membro e do ocupante anterior.

Na figura 5.22, o novo membro N recebe sua alocação no espaço e o seu conjunto de vizinhos no espaço em cada grupo CAN Multicast (G1, G2 e G4), representando a quarta etapa. Os vizinhos do ocupante anterior e do novo membro são informados sobre suas novas realocações no espaço em cada grupo, representando a quinta etapa. A quarta e quinta etapas são executadas em paralelo no algoritmo CAN.

Ao fim desse procedimento, o novo membro passa então ter a capacidade de enviar e receber mensagens de atualizações no mundo virtual.

FIG. 5.22 Divulgação do novo espaço, ao novo membro e vizinhos do ocupante anterior.

As CDFs das figuras 5.23(a) e 5.23(c) exibem o 95º ponto percentual relativo ao custo com a divulgação do conjunto de vizinhos e espaço de coordenadas destinada ao novo membro na CAN 2D e 3D respectivamente. Por outro lado, as CDFs das figuras 5.23(b) e 5.23(d) exibem 95º ponto percentual relativo ao custo com a divulgação das novas coordenadas do ocupante anterior e do novo membro aos membros vizinhos de ambos. Em 95% dos casos, os vizinhos recebem as mensagens de divulgação em menos que 70ms e não dependem da quantidade de membros no mundo virtual e nem do tamanho da dimensão CAN. As divulgações requerem apenas envios de mensagens unicast entre o ocupante anterior e o novo membro e entre o ocupante anterior e o conjunto de vizinhos do ocupante anterior e do novo membro.

As CDFs da figura 5.23 denotam que 95% das mensagens de divulgação do conjunto de vizinhos e espaço de coordenadas ao novo membro e das mensagens de divulgação das novas realocações no espaço do novo membro e do ocupante anterior destinadas ao vizinhos do novo membro e membro anterior são recebidas em menos de 70ms independente da quantidade de participantes no mundo virtual e da dimensão CAN. Assim como na etapa 1 e 2, apenas mensagens unicast são

trocadas entre ocupante anterior e novo membro e entre ocupante anterior e o conjunto de vizinhos do ocupante anterior e do novo membro.

a) Atualização do novo membro CAN 2D b) Atualização dos vizinhos CAN 2D

c) Atualização do novo membro CAN 3D d) Atualização dos vizinhos CAN 3D

FIG. 5.23 Atualizações do espaço de coordenadas (novo membro e vizinhos).

5.1.10.4.3.5 RESUMO DAS ETAPAS PARA A ENTRADA DE MEMBROS NO MUNDO VIRTUAL

As etapas 1, 2, 4 e 5 são etapas que não dependem do uso da infra-estrutura CAN. Nessas etapas apenas trocas de mensagens unicast são efetuadas. O tempo total em 95% dos casos para a troca dessas mensagens não ultrapassa 90ms. Nessas etapas o aumento no tamanho da dimensão do protocolo CAN não causa nenhum efeito quanto à diminuição do tempo gasto por essas etapas. Por outro lado, na etapa 3 a utilização da infra-estrutura CAN é requerida e o aumento do tamanho

da dimensão CAN com um tamanho igual no número de participantes no mundo virtual reflete na redução do tempo total gasto para a execução dessa etapa.

5.1.10.4.3.6 CUSTO TOTAL PARA ENTRADA DE MEMBROS NO MUNDO VIRTUAL

a) Overhead para entrar no AVC - CAN 2D.

b) Overhead para entrar no AVC - CAN 3D.

As CDFs das figuras 5.24a) e 5.24b) representam o custo gasto por um membro para entrar no AVC a partir da infra-estrutura CAN. Tanto em uma CAN 2D quando em uma CAN 3D o custo é relativamente alto de acordo com os valores indicados para aplicações em tempo real segundo DIOT (1999), CHESHIRE (1996) e WLOKA (1995) para manter o realismo do sistema. No entanto, durante a fase de entrada no mundo virtual os membros não interagem com outros participantes do mundo e somente ao final da fase de entrada é iniciada a interação do novo membro com os demais membros do mundo. Assim, mesmo com um custo relativamente alto, a entrada de membros no mundo virtual não afeta o realismo do mundo virtual.