Constraint programming on hierarchical multiprocessor systems

Abstract

The work reported in this thesis is about constraint processing in the context of hierarchical multiprocessor systems, including distributed systems. More speci cally, it develops techniques and a system to help bringing the power available in today's multiprocessing networked systems into the constraint processing eld. Solving constraint speci ed problems is a process which lends itself naturally to parallelisation, as it usually implies going through very large search spaces, looking for a solution. Parallel constraint solving draws on the idea of dividing the search space among several workers, so the search may proceed faster, and thanks to the declarative nature of constraint programming, the parallelisation happens transparently as far as the user is concerned. However, to fully take advantage of the parallel computing power available, techniques must be developed to help ensure that the workers executing the search are kept busy at all times, which is an issue tackled by this work; RESUMO: Esta tese debruça-se sobre a programação por restrições no contexto dos sistemas multiprocessador hierárquicos, incluindo os sistemas distribuídos. Mais especificamente, o trabalho elaborado desenvolve as técnicas de resolução de problemas de satisfação de restrições recorrendo ao paralelismo. A actualidade do tema prende-se com a cada vez maior divulgação de que são objecto os sistemas multiprocessador que, juntamente com a omnipresença das redes de computadores, põe à nossa disposição uma capacidade de cálculo que necessita de ser posta a uso, o que tarda em acontecer. Nesta tese desenvolve-se um sistema que permite tirar partido desses recursos através do processamento de restrições A programação por restrições é um paradigma declarativo, em que o utilizador não tem de se preocupar com o controlo da computação, e a introdução de paralelismo nesta área pode realizar-se transparentemente. Por outro lado, o processo de pesquisa de soluções para problemas especificados por restrições adapta-se particularmente bem a ser paralelizado. Este tese apresenta uma abordagem _à resolução paralela de restrições, que junta paralelismo local, sob a forma de trabalhadores, com paralelismo distribuído, em que os actores são as equipas. O sistema construído, destinado a sistemas distribuídos de larga escala, que _é descrito e os seus resultados apresentados, inclui distribuição de trabalho, através de roubo de trabalho. Este funciona, localmente, sem a colaboração do roubado e, remotamente, com colaboração, num ambiente em que todas as equipas cooperam na procura da solução.