计算机科学 > 信息论
[提交于 2025年6月30日
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标题: 关于环形网络中编码分布式计算的最优性
标题: On the Optimality of Coded Distributed Computing for Ring Networks
摘要: 我们考虑一个基于环形通信网络的编码分布式计算问题,其中 $N$个计算节点以环形拓扑排列,每个节点只能与距离常数 $d$以内的邻居进行通信。 为了缓解交换中间值时的通信瓶颈,我们提出了新的编码分布式计算方案,这些方案利用了环形拓扑和冗余计算(即每个映射函数由 $r$个节点计算)。 考虑了两种典型情况:全收集(所有节点需要从所有输入文件映射的所有中间值)和全对全(每个节点需要从其他节点获取一组不同的中间值)。 对于全收集情况,我们提出了一种基于连续逆向拼车的新编码方案,其中节点传输每个包含两个消息的编码数据包,这两个消息沿同一路径向相反方向传输。 理论反证证明,当 $N\gg d$时,我们的方案在通信负载、计算负载 $r$ 和广播距离 $d$之间达到了最优权衡。 对于全对全情况,我们没有简单地重复全收集方案,而是根据中间值与目标节点的接近程度来精确传递中间值,以减少不必要的传输。 我们推导了最优通信负载的信息论下限,并证明在 $N\gg r$时,我们的方案在循环放置下是渐近最优的。 最优性结果表明,在基于环的网络中,冗余计算$r$仅在减少通信负载方面带来加性增益,而广播距离$d$则带来乘性增益。
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