RAMBO III Acc

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RAMBO IIIAccélérer la reconfiguration dun
service de mémoire atomique en systèmes
distribués

• Vincent GramoliAdvisor Alexander A. Shvartsman
• v.gramoli_at_free.frDept. Computer Science
  Engineering - University of ConnecticutLaboratoir
  e de Recherche en Informatique - Universite Paris
  XI Orsay

Vincent Gramoli
10.09.2004
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Plan

• Introduction
• Etat de lart
• Prérequis
• Intégration de Paxos dans RAMBO
• Propriété datomicité
• Idée de preuve
• Conclusion

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Introduction
Contexte et problématique

• Contexte général
• Consistance mémoire en systèmes distribués
  dynamiques asynchrones
• Problématique
• Accroître la tolérance aux pannes dun service de
  mémoire atomique
• Intégrer un algorithme de consensus pour la
  reconfiguration dun service tolérant aux pannes
•  Piggybacker  les messages et paralleliser les
  opérations parallelisables.

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État de lart
Consistance des données et Paxos

• Données consistantes
• Collection densemble dobjets intersectés
• Majorité (Upfal et al. - 1987)
• Quorum reconfiguration (Lynch, Shvartsman -
  1997)
• Accentuation du dynamisme
• Configurations (Englert, Shvartsman - 2000)
• Nœuds (Lynch, Shvartsman RAMBO - 2002)

• 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)

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Prérequis
Quest-ce que RAMBO ?

• Service Reconfigurable de Mémoire Atomique pour
  Objets Basiques
• au sein dun 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

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Prérequis
Comment fonctionne Paxos ?

• 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.

• Bulletin
• 1 ID  Bi 
• 1 décret   di
• 1 quorum  Qi 
• des votants  votei  

Bulletin décret quorum
a d e
B1 d1

• 3 règles
• Bulletins uniques et ordonnés
• ? i,j Qi ? Qj ? Ø
• Si e ? Qi alors
• Si ? Bj maxBk BkltBi e ? votej
• alors di dj

b c e
B2 d2
a c d
B3 d1
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Intégration de Paxos dans RAMBO
1) Recouvrement de phases

• Idée de départ
• La reconfiguration se fait en 3 étapes (décision
  dune configuration, demande de linformation
  puis propagation a la nouvelle configuration)
• Observation

ballot
ack
query
config.
leader
Quorums
leader
Quorums
tag
vote
prop
prop

• Finalement
• Piggybacking des messages
• Accélération de la reconfiguration en évitant
  deux échanges

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Intégration de Paxos dans RAMBO
2) Changement de configuration

• 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 linformation a jour
•  le  leader contacte un quorum d'écriture de la
  dernière configuration et de la nouvelle
  configuration les informant de
• linstallation de cette dernière
• la suppression éventuelle de lavant-dernière
  configuration

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Propriété d'atomicité

• Les opérations sont atomiques si un tel ordre
  partiel est respecte.
• Aucune opération est précédée dune infinité
  dopérations
• Lordre partiel est consistant avec lordre
  externe dinvocations-réponses
• Les opérations d'écriture sont totalement
  ordonnées et les opérations de lecture sont
  ordonnées par rapport aux écritures
• Toute opération de lecture précédée dune
  écriture renvoie la valeur de la dernière
  opération d'écriture la précédant

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Idée de preuve
1) Opérations de lecture/écriture

• On utilise des tags situés sur les répliquas de
  lobjet permettant d'étiqueter les opérations
• Le client demande la dernière valeur (il contacte
  le porteur du plus grand tag).

Demande des valeurs et tags de R3

• Le client propage le  nouveau  tag et la
   nouvelle  valeur
• La propriété des quorums assure que le tag
  respecte un ordre partiel qui définit latomicité
  (linéarisation) des opérations.

Propagation de la nouvelle valeur et du nouveau
tag de W1
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Idée de preuve
2) Reconfiguration
A. Installer une nouvelle configuration
Installation dune nouvelle configuration
Configuration C'
Configuration C
Les ensembles qui seront contactés sont a
nouveau des quorums
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Idée de preuve
2) Reconfiguration
B. Enlever une configuration obsolete

• Si chaque noeud conserve linformation dune
  seule configuration la consistance peut être
  detruite.
• Lopération décriture contacte un R de C
• La reconfiguration seffectue ajoutant C et
  supprimant C
• Lopération décriture contacte un W de C
• Cest pourquoi on supprime C en installant C et
  non C

Configuration C
Configuration C
Configuration C

• La propriété des quorums est conservée (R2 U
  R2) ? (W3 U W2) ? Ø

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Conclusion

• Contributions
• Integration de Paxos dans RAMBO
• Acceleration de loperation de reconfiguration de
  RAMBO
• Tolerance aux defaillances accrue
• Perspectives
• Comparer les differentes solutions proposees au
  probleme de lecriture sur une configuration
  obsolete.
• Implementation sur un reseau de workstation
• Paxos etant maintenant utiliser, etudier les
  benefices de lutilisation de configurations
  intermediaires (celles proposees dans Paxos)
• Plus dinfos http//www.engr.uconn.edu/gramoli/t
  hesis/

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