将值均匀分布到所有进程的算法

Question

我必须编写一个分布式系统，其中有四个进程在四个不同的节点上运行。分布式系统应该以以下方式工作：随机数生成器在每个进程中生成一个随机数。目标是通过进程之间的消息传递来平衡所有进程中的这些值。这样，进程 A 是服务器，它从所有进程中获取号码，然后命令它们将其号码的一部分发送到一个或多个其他进程，以使进程持有的所有号码保持平衡。例如，A 的计数是 30，B 的计数是 65，C 的计数是 35，D 的计数是 70。A 计算 30+65+35+70 = 200 除以 4 = 50。现在进程 A（服务器）知道谁拥有的更少高于平均水平，谁拥有超过平均水平。现在的问题是 A 如何决定谁发送什么号码给谁？以平衡所有进程的值。请注意，A 不能直接指示进程减少或增加其计数，例如它不能向 B 发送一条消息并告诉它减 15，然后再发送一条消息给 C 并告诉它增加 15。A 必须向 B 发送一条消息，告诉 B 减 15 然后发送一个向 C 发送消息并告诉它增加 15，或者换句话说，它告诉 B 将您的计数中的 15 发送给 C。提前致谢。扎基。

Answer 1

据我所知，没有特定的 recipe 或只有很好定义的模式来实现这种分布式系统（如果有材料提供论点指导，请参阅问题末尾的链接）。 这里涉及各种选择，这些选择将塑造最终系统、它的可扩展性、如何响应、如何稳定等等。

您将该问题标记为与语言无关。我相信好的概念比技术更重要，但最终必须做出选择，这样的系统太复杂了，无法用你不熟悉的语言构建。

我会使用 C# 构建它，因为它是我的主要开发语言，并使用面向 agile development 的技术。

1. 首先，我将尝试绘制一个宏观架构设计，突出涉及的参与者及其责任（但不涉及太多细节）。
2. 然后我将尝试编写第一个涉及两个节点的简单原型。
3. 当原型工作时，我会尝试找到弱点，让它在四个节点上工作。
4. 如果有问题，请迭代最后一点，直到它满足要求。

更详细地说，您甚至可以使用 原始套接字 构建它；但为简单起见，我建议您在 HTTP protocol 上找到您的系统（例如，使用 .NET BCL HttpListener 和 HttpClient 组件作为基础）进行通信：

1. 一组预定义的GET 消息可以在对等服务器之间执行同步。
2. POST 消息可用于交换随机数数据。

关于数字的生成，它打开了一个全新的世界。我会依赖像ANU Quantum Random Server 这样的外部服务（如果你可以计算一个活跃的互联网连接）。我知道你说过你有一个算法要实现，我提供了这个作为替代方案（我不知道这部分是否可以改变）。

至少，如果您将使用 .NET 框架，我建议您阅读 this article 和 this 关于 peer-to-peer。

Answer 2

您描述的问题称为分布式聚合。有许多解决方案适用于网络上的不同假设（连接了哪些节点？消息会丢失吗？）、计算函数（平均值？求和？）等等。可以在http://arxiv.org/abs/1110.0725 找到一个很好的概述，并参考您可以使用的算法。