The problem of electing a unique leader is central to all distributed systems, including programmable matter systems where particles have constant size memory. In this paper, we present a silent self-stabilising, deterministic, stationary, election algorithm for particles having constant memory, assuming that the system is simply connected. Our algorithm is elegant and simple, and requires constant memory per particle. We prove that our algorithm always stabilises to a configuration with a unique leader, under a daemon satisfying some fairness guarantees (Gouda fairness [Gouda 2001]). We use the special geometric properties of programmable matter in 2D triangular grids to obtain the first self-stabilising algorithm for such systems. This result is surprising since it is known that silent self-stabilising algorithms for election in general distributed networks require $Ω(\log{n})$ bits of memory per node, even for ring topologies [Dolev et al. 1999].


翻译:选举唯一领导者是所有分布式系统的核心问题,包括粒子具有恒定大小内存的可编程物质系统。本文提出了一种静默自稳定、确定性、静态的选举算法,适用于具有恒定内存的粒子,假设系统是简单连通的。我们的算法优雅简洁,每个粒子仅需恒定内存。我们证明,在满足一定公平性保证(Gouda公平性[Gouda 2001])的守护进程下,该算法总能稳定到具有唯一领导者的配置。利用可编程物质在二维三角网格中的特殊几何性质,我们首次为此类系统实现了自稳定算法。这一结果令人惊讶,因为已知在一般分布式网络中,即使是环状拓扑,静默自稳定选举算法每个节点也需要$Ω(\log{n})$位内存[Dolev et al. 1999]。

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