29-30 Novembre 2007 Françoise André IRISA/Université Rennes1 Responsables du contrat : Jean-Marie Gilliot, Maria -Teresa Segarra GET / ENST-Bretagne/ Département.

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1 29-30 Novembre 2007 Françoise André IRISA/Université Rennes1 Responsables du contrat : Jean-Marie Gilliot, Maria -Teresa Segarra GET / ENST-Bretagne/ Département Informatique ReCoDEM : Réplication et Cohérence de Données en Environnement Mobile Contrat Orange FT R&D / ENST Bretagne

2 29-30 Novembre 2007 Plan Problématique, objectifs Éléments du service statique Architecture pour l'adaptation dynamique distribuée Conclusion

3 ReCoDEM 3 Problématique : Application Orange FTR&D Service de gestion de données multi-utilisateurs et multi- terminaux Partage de données entre communautés Adaptation des données aux terminaux en environnement multi-réseaux, fixes et mobiles (réseau cœur opérateur + « satellites »)‏ Réplication des données (avec cohérence) pour accès rapides et disponibilité (déconnexions terminaux) Adaptation dynamique aux réseaux Adaptation “statique” Réplication et Adaptation Dynamique

4 ReCoDEM 4 Environnement Réseau Wi-Fi maison ADSL GPRS Réseau cœur de l’opérateur Smart phone Raphaël PC maison Smart phone Karine Portable Chloé

5 ReCoDEM 5 Scénario Réseau Wi-Fi maison ADSL GPRS Réseau cœur de l’opérateur Réplique avec photo Réplique sans photo Portable Chloé Smart phone Raphaël PC maison

6 ReCoDEM 6 Utiliser la réplication pour la disponibilité et pour diminuer temps d'accès Service de placement des répliques Service d’accès aux répliques Service de cohérence Adaptation dynamique en fonction des ressources disponibles (réseaux et terminaux)‏ ex. si chute de bande passante, passer d'un protocole de cohérence forte à un protocole de cohérence faible ex. adapter format photos sur PDA « nature » des données ex. pas de réplication d'un compte bancaire sur terminal cyber-café

7 ReCoDEM 7 Démarche Expression du contexte requis/fourni pour la réplication Caractérisation des diverses implantations des services de réplication en fonction du contexte Architecture pour l'adaptation dynamique Architecture logicielle (à base de composants) Adaptation dynamique des services selon le contexte d'exécution courant ajout/suppression de composants modification des connexions entre composants changement d’implantation des composants

8 ReCoDEM 8 Plan Problématique, objectifs Éléments du service statique Description du contexte requis et fourni Service de réplication Architecture pour l'adaptation dynamique distribuée Conclusion

9 ReCoDEM 9 Description du contexte Différents formalismes existants Paires (clé, valeur)‏ Ontologies Retenu Méta modèle dérivé de COACH, « Component based open source architecture for distributed Telecom Applications. WP2 : Specification of the deployment and configuration », Juillet 2003. OBJECT MANAGEMENT GROUP, « Deployment and Configuration of Component-based Distributed Applications Specification », OMG TC Document ptc/2003-07-08, Boston, U.S.A., Juillet 2003. Approche déclarative

10 ReCoDEM 10 Système (service) de réplication Trois (sous) services principaux Placement, accès, cohérence Inspiré de S. Drapeau. RS2.7 : un canevas adaptable de services de duplication. Thèse de Doctorat, Institut National Polytechnique de Grenoble, 2003. V. Marangozova. Duplication et cohérence configurables dans les applications réparties à base de composants. Thèse de Doctorat, Université Joseph Fourier, 2003.

11 ReCoDEM 11 Hypothèses de travail Focalisation sur le service cohérence Pas de prise en compte des dépendances avec placement et accès Nombre et localisation des répliques sont fixes Donnée et variantes Pas de prise en compte des dépendances entre elles (i.e. pas de variante)

12 ReCoDEM 12 Service de gestion cohérence Opérations de lecture/écriture sur la réplique locale Un CM (« Consistency Manager » ) par réplique d'une donnée Collaboration avec autres CM selon un protocole de cohérence pour écritures Ensemble de composants CM distribués qui collaborent Collaboration entre CMs = protocole de cohérence particulier

13 ReCoDEM 13 Un exemple Réseau Wi-Fi maison Karine et Raphaël ADSL Réseau cœur de l’opérateur Smart phone Raphaël PC maison CM M CM E Protocole de cohérence forte Maître – esclave Envoi atomique des MàJ

14 ReCoDEM 14 Plan Problématique, objectifs Éléments du service statique Architecture pour l'adaptation dynamique distribuée Principe fondateur Dimension métier : le service de cohérence Dimension de contrôle : l'adaptation dynamique Conclusion

15 ReCoDEM 15 Le principe fondateur Regrouper les nœuds et les liens de communication fournissant le même contexte Environnement : constitué de sous-environnements Sous-environnement = nœuds (et liens) fournissant le même contexte Utiliser le protocole de cohérence le plus pertinent pour chaque sous-environnement Remplacement « à chaud » du protocole utilisé dans un ou plusieurs sous-environnements

16 ReCoDEM 16 Le principe fondateur : exemple Réseau Wi-Fi maison ADSL Réseau cœur de l’opérateur Smart phone Raphaël Portable Chloé PC maison Smart phone Karine GPRS CM maître CM escl Sous environnement A (cohérence forte)‏ CM Sous environnement B (cohérence faible)‏

17 ReCoDEM 17 Architecture générale du service Deux dimensions Métier = service de cohérence Contrôle = adaptation dynamique La dimension métier CMs implantant des protocoles de cohérence La dimension de contrôle Remplacement dynamique de protocoles de cohérence

18 ReCoDEM 18 Architecture générale du service Regroupement pertinent des répliques en sous- environnement Fonction des qualités du réseau … Implantation pertinente d’un protocole pour chaque sous- environnement Adéquation type de protocole (cohérence forte, faible …) - type de sous-environnement Changement « à chaud » des protocoles, des sous- environnements Mécanismes pour décider de l'intérêt d'un changement Mécanismes pour exécuter les décisions Angle d'attaque : canevas logiciel

19 ReCoDEM 19 Terminologie Intra-environnement vs inter-environnement Dimension métier intra et inter-environnement Adaptation intra-environnement Remplacement du protocole de cohérence implanté par CMs dans un sous-environnement Adaptation inter-environnements Remplacement de(s) protocole(s) de cohérence implanté(s) par CM(s) dans des sous-environnements différents

20 ReCoDEM 20 Dimension métier intra- environnement Ensemble de composants (« Consistency Manager » ) distribués qui collaborent Collaboration entre CMs = protocole de cohérence particulier Un CM par réplique (d'une donnée) Opérations de lecture/écriture sur la réplique locale Selon le protocole de cohérence implanté par collaboration

21 ReCoDEM 21 Dimension métier inter- environnements Propagation des mises à jour réalisées au sein d'un sous-environnement aux autres en cohérence faible (de par la façon dont les sous- environnements sont construits)‏ Si vers sous-environnement en cohérence forte propagation à un point d'accès unique (composant « Gateway »)‏ Si vers sous-environnement en cohérence faible propagation directe aux CMs

22 ReCoDEM 22 Exemple 1 Sous environnement A (cohérence forte)‏ Sous environnement B (cohérence faible)‏ CM maître CM escl CM Gateway Inter-environnement (cohérence faible)‏

23 ReCoDEM 23 Exemple 2 CM maître CM escl Sous environnement A (cohérence forte)‏ CM Sous environnement B (cohérence forte)‏ Gateway Inter-environnement (cohérence faible)‏

24 ReCoDEM 24 Plan Problématique, objectifs Éléments du service statique Architecture pour l'adaptation dynamique distribuée Principe fondateur Dimension métier : le service de cohérence Dimension de contrôle : l'adaptation dynamique Conclusion

25 ReCoDEM 25 Dimension de contrôle Architecture à deux niveaux Cohérents avec la dimension métier Adaptation intra-environnement sur des CMs distribués ayant le même protocole Adaptation inter-environnements sur des CMs distribués ayant différents protocoles

26 ReCoDEM 26 Dimension de contrôle intra- environnement Un composant « Strategy Manager » par sous- environnement Spécialisant le canevas Dynaco Action d'adaptation Remplacement de l’implantation d'un composant

27 ReCoDEM 27 Architecture

28 ReCoDEM 28 Dimension de contrôle inter- environnements Problématique Actions d'adaptation sur des composants distribués dans différents sous-environnements Coordination de plusieurs prises de décision (une par « Strategy Manager ») Composants métiers doivent être cohérents à l'issue des actions d'adaptation Résultats existants Aceel : implante une coordination centralisée PBs : Passage à l'échelle, entités non accessibles...

29 ReCoDEM 29 Dimension de contrôle inter- environnements Composant « Coordinator » par sous- environnement Spécialisant le canevas Dynaco (dans une certaine mesure ?) Dialogue entre « Coordinators » pour mettre en place l'adaptation inter-environnement Adaptation dynamique distribuée

30 ReCoDEM 30 Dimension de contrôle inter- environnements CM maître CM escl CM Strategy Manager A Strategy Manager B Adaptation dynamique centralisée Adaptation dynamique distribuée Coordinator B Coordinator A Gateway CM

31 ReCoDEM 31 Fonctions du « Coordinator » : Quelques pistes Prise de décision Accord entre les « Coordinators » sur les nouveaux protocoles à utiliser (entre “deciders” des coordinateurs) Planification Définition des actions d'adaptation intra-environnement Exécution actions à destination du “strategy manager” Suivi de l'adaptation distribuée (protocole entre coordinateurs)

32 ReCoDEM 32 Conclusion Canevas logiciel d'adaptation dynamique d'un service de cohérence de données répliquées Plusieurs protocoles de cohérence pour une donnée répliquée dans différents contextes fournis par l'environnement Prise en compte des fluctuations des contextes Remplacement du (des) protocole (s) de cohérence utilisé (s)

33 ReCoDEM 33 Perspectives Dimension métier Prise en compte de dépendances entre services (placement, accès et cohérence) Prise en compte de la nature des données, des variantes de données Dimension de contrôle : adaptation dynamique distribuée Coordination de l'adaptation intra-environnement (en raison des dépendances entre services) inter-environnements (“coordinators” distribués)

34 ReCoDEM 34 Perspectives Etudier des techniques d'auto-adaptation Algorithmes d'apprentissage pour décider des adaptations Notion de « qualité » d'adaptation Contrats d'adaptation (ou d'évolution) Négociation de contrats

35 ReCoDEM 35 Annexe

36 ReCoDEM 36 Exemple

37 ReCoDEM 37 Décomposition de l'adaptation dans Dynaco 4 fonctions principales Observation de l'environnement d'exécution Décision de l’opportunité d’une adaptation et détermination d’une stratégie d’adaptation Planification des actions pour adapter le composant Ordonnancement et exécution des actions planifiées Séparation des diverses dépendances de l'adaptabilité vis-à-vis du composant et de la plate- forme