Le maintien de la cohérence dans les systèmes de stockage partiellement repliqués

par Masoud Saeida Ardekani

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Marc Shapiro.

Le jury était composé de Willy Zwaenepoel, Roberto Baldoni, Pierre Sutra, Douglas Terry, Maria Potop-Butucaru.


  • Résumé

    Dans une première partie, nous étudions la cohérence dans les systèmes transactionnels, en nous concentrant sur le problème de réconcilier la scalabilité avec des garanties transactionnelles fortes. Nous identifions quatre propriétés critiques pour la scalabilité. Nous montrons qu’aucun des critères de cohérence forte existants n’assurent l’ensemble de ces propriétés. Nous définissons un nouveau critère, appelé Non-Monotonic Snapshot Isolation ou NMSI, qui est le premier à être compatible avec les quatre propriétés à la fois. Nous présentons aussi une mise en œuvre de NMSI, appelée Jessy, que nous comparons expérimentalement à plusieurs critères connus. Une autre contribution est un canevas permettant de comparer de façon non biaisée différents protocoles. Elle se base sur la constatation qu’une large classe de protocoles transactionnels distribués est basée sur une même structure, Deferred Update Replication(DUR). Les protocoles de cette classe ne diffèrent que par les comportements spécifiques d’un petit nombre de fonctions génériques. Nous présentons donc un canevas générique pour les protocoles DUR.La seconde partie de la thèse a pour sujet la cohérence dans les systèmes de stockage non transactionnels. C’est ainsi que nous décrivons Tuba, un stockage clef-valeur qui choisit dynamiquement ses répliques selon un objectif de niveau de cohérence fixé par l’application. Ce système reconfigure automatiquement son ensemble de répliques, tout en respectant les objectifs de cohérence fixés par l’application, afin de s’adapter aux changements dans la localisation des clients ou dans le débit des requête.

  • Titre traduit

    Ensuring consistency in partially replicated data stores


  • Résumé

    In the first part, we study consistency in a transactional systems, and focus on reconciling scalability with strong transactional guarantees. We identify four scalability properties, and show that none of the strong consistency criteria ensure all four. We define a new scalable consistency criterion called Non-Monotonic Snapshot Isolation (NMSI), while is the first that is compatible with all four properties. We also present a practical implementation of NMSI, called Jessy, which we compare experimentally against a number of well-known criteria. We also introduce a framework for performing fair comparison among different transactional protocols. Our insight is that a large family of distributed transactional protocols have a common structure, called Deferred Update Replication (DUR). Protocols of the DUR family differ only in behaviors of few generic functions. We present a generic DUR framework, called G-DUR. We implement and compare several transactional protocols using the G-DUR framework.In the second part, we focus on ensuring consistency in non-transactional data stores. We introduce Tuba, a replicated key-value store that dynamically selects replicas in order to maximize the utility delivered to read operations according to a desired consistency defined by the application. In addition, unlike current systems, it automatically reconfigures its set of replicas while respecting application-defined constraints so that it adapts to changes in clients’ locations or request rates. Compared with a system that is statically configured, our evaluation shows that Tuba increases the reads that return strongly consistent data by 63%.


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