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Master Recherche Informatique 10.09.2004Vincent Gramoli RAMBO III Accélérer la reconfiguration d’un service de mémoire atomique en systèmes distribués.

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1 Master Recherche Informatique Vincent Gramoli RAMBO III Accélérer la reconfiguration d’un service de mémoire atomique en systèmes distribués Vincent Gramoli Advisor : Alexander A. Shvartsman Dept. Computer Science & Engineering - University of Connecticut Laboratoire de Recherche en Informatique - Universite Paris XI Orsay Vincent Gramoli

2 RAMBO III - Accélérer la reconfiguration d’un service de mémoire atomique en systèmes distribués Master Recherche Informatique Plan  Introduction  Etat de l’art  Prérequis  Intégration de Paxos dans RAMBO  Propriété d’atomicité  Idée de preuve  Conclusion 2

3 RAMBO III - Accélérer la reconfiguration d’un service de mémoire atomique en systèmes distribués Master Recherche Informatique Introduction  Contexte général  Consistance mémoire en systèmes distribués dynamiques asynchrones  Problématique  Accroître la tolérance aux pannes d’un service de mémoire atomique  Intégrer un algorithme de consensus pour la reconfiguration d’un service tolérant aux pannes  « Piggybacker » les messages et paralleliser les opérations parallelisables. Contexte et problématique 3

4 RAMBO III - Accélérer la reconfiguration d’un service de mémoire atomique en systèmes distribués Master Recherche Informatique 4  Données consistantes  Collection d’ensemble d’objets intersectés •Majorité (Upfal et al ) •Quorum + reconfiguration (Lynch, Shvartsman )  Accentuation du dynamisme •Configurations (Englert, Shvartsman ) •Nœuds (Lynch, Shvartsman RAMBO )  Paxos  Origines de Paxos •TR (Lamport 88) •Part-Time parliament (Lamport 98)  Formalisme •De Prisco MS thesis (2000) •Preuve de consensus (De Prisco et al. 2002) État de l’art Consistance des données et Paxos

5 RAMBO III - Accélérer la reconfiguration d’un service de mémoire atomique en systèmes distribués Master Recherche Informatique Prérequis Qu’est-ce que RAMBO ? 5  Service Reconfigurable de Mémoire Atomique pour Objets Basiques  au sein d’un réseau dynamique et en systèmes asynchrones  Disponibilité en présence de pannes  Réplication des objets  Consistance mémoire en présence de changements  Utilisation de configurations: •un ensemble de membres •un ensemble de quorums de lecture (R) •un ensemble de quorums d'écriture (W)  Tolérance aux défaillances  Reconfiguration changeant les membres et les quorums  Pas de violation d'atomicité en reconfiguration  Applications : Réseaux mobiles, P2P…

6 RAMBO III - Accélérer la reconfiguration d’un service de mémoire atomique en systèmes distribués Master Recherche Informatique Prérequis Comment fonctionne Paxos ? 6  Bulletin décret quorum B 1 d 1 B 2 d 2 B 3 d 1  Algorithme  « Le leader » crée un bulletin de vote et en informe les participants.  Les participants répondent le dernier ballot pour lequel ils ont votes.  Le leader attribue une valeur et la propose pour vote.  Soit le ballot est voté par une majorité soit on recommence.  3 règles  Bulletins uniques et ordonnés   i,j : Q i  Q j ≠ Ø  Si e  Q i alors Si  B j = max{B k : B k

7 RAMBO III - Accélérer la reconfiguration d’un service de mémoire atomique en systèmes distribués Master Recherche Informatique Intégration de Paxos dans RAMBO 1) Recouvrement de phases 7  Idée de départ  La reconfiguration se fait en 3 étapes (décision d’une configuration, demande de l’information puis propagation a la nouvelle configuration)  Observation leader Quorums ballot ack config. vote prop Quorums query tag leader  Finalement  Piggybacking des messages  Accélération de la reconfiguration en évitant deux échanges prop

8 RAMBO III - Accélérer la reconfiguration d’un service de mémoire atomique en systèmes distribués Master Recherche Informatique Intégration de Paxos dans RAMBO 2) Changement de configuration 8  Au début :  une seule configuration est installée  Reconfiguration :  « le » leader contacte un quorum de lecture et un d'écriture de chaque configuration installée, récupérant ainsi l’information a jour  « le » leader contacte un quorum d'écriture de la dernière configuration et de la nouvelle configuration les informant de •l’installation de cette dernière •la suppression éventuelle de l’avant-dernière configuration

9 RAMBO III - Accélérer la reconfiguration d’un service de mémoire atomique en systèmes distribués Master Recherche Informatique Propriété d'atomicité  Les opérations sont atomiques si un tel ordre partiel est respecte.  Aucune opération est précédée d’une infinité d’opérations  L’ordre partiel est consistant avec l’ordre externe d’invocations- réponses  Les opérations d'écriture sont totalement ordonnées et les opérations de lecture sont ordonnées par rapport aux écritures  Toute opération de lecture précédée d’une écriture renvoie la valeur de la dernière opération d'écriture la précédant

10 RAMBO III - Accélérer la reconfiguration d’un service de mémoire atomique en systèmes distribués Master Recherche Informatique Idée de preuve  On utilise des tags situés sur les répliquas de l’objet permettant d'étiqueter les opérations  Le client demande la dernière valeur (il contacte le porteur du plus grand tag).  Le client propage le « nouveau » tag et la « nouvelle » valeur  La propriété des quorums assure que le tag respecte un ordre partiel qui définit l’atomicité (linéarisation) des opérations. Demande des valeurs et tags de R3 Propagation de la nouvelle valeur et du nouveau tag de W1 1) Opérations de lecture/écriture

11 RAMBO III - Accélérer la reconfiguration d’un service de mémoire atomique en systèmes distribués Master Recherche Informatique Idée de preuve 2) Reconfiguration Installation d’une nouvelle configuration Les ensembles qui seront contactés sont a nouveau des quorums A. Installer une nouvelle configuration Configuration C'Configuration C

12 RAMBO III - Accélérer la reconfiguration d’un service de mémoire atomique en systèmes distribués Master Recherche Informatique Idée de preuve 2) Reconfiguration B. Enlever une configuration obsolete  Si chaque noeud conserve l’information d’une seule configuration la consistance peut être detruite. 1)L’opération d’écriture contacte un R de C 2)La reconfiguration s’effectue ajoutant C’ et supprimant C 3)L’opération d’écriture contacte un W de C  C’est pourquoi on supprime C en installant C’’ et non C’ Configuration CConfiguration C’Configuration C’’  La propriété des quorums est conservée : (R2’ U R2’’)  (W3’ U W2’’) ≠ Ø

13 RAMBO III - Accélérer la reconfiguration d’un service de mémoire atomique en systèmes distribués Master Recherche Informatique Conclusion  Contributions  Integration de Paxos dans RAMBO  Acceleration de l’operation de reconfiguration de RAMBO  Tolerance aux defaillances accrue  Perspectives  Comparer les differentes solutions proposees au probleme de l’ecriture sur une configuration obsolete.  Implementation sur un reseau de workstation  Paxos etant maintenant utiliser, etudier les benefices de l’utilisation de configurations intermediaires (celles proposees dans Paxos) Plus d’infos: 13


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