Un système de publication/abonnement efficace et respectant l'ordre causale

A communication-efficient causal broadcast publish/subscribe system

• Auteur / Autrice : João Paulo de Araujo
• Direction : Pierre Sens, Luciana Arantes
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 05/04/2019
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Informatique, télécommunications et électronique de Paris (1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LIP6 (1997-....)
• Jury : Président / Présidente : Béatrice Bérard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christophe Cérin, Luiz Antonio Rodrigues
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : François Taïani, Matthieu Roy
• DOI : 10.70675/dd0f609az7683z4e26z8ae5z9a1175e85020

Mots clés

Mots clés contrôlés

PubSub

Routage (informatique)

Données -- Transmission

Arbres (théorie des graphes) -- Informatique

Mots clés libres

Publication/abonnement

Publication par sujet

Diffusion causale

Agrégation de messages

Topologie en hypercube

Arbre couvrant distribué

Publish/Subscribe

Topic-based

Causal Broadcast

Message Aggregation

Hypercube Topology

Distributed Spanning Tree

Résumé

La Publication/Abonnement (Publish/Subscribe, Pub/Sub) est un paradigme qui permet aux nœuds d'un système distribué de diffuser des informations de manière asynchrone. Cette thèse s'intéresse aux systèmes de Pub/Sub basés sur des sujets (topic-based), en adressant les problèmes de performances et de contention existant dans plusieurs approches reposant sur des arbres. Les solutions proposées utilisent la construction d'arbres couvrants regroupant les abonnés et dont les racines sont les émetteurs. Les arbres associés à différentes sources sont organisés différemment. La première contribution de la thèse propose un protocole de diffusion causal agrégeant des messages et dans lequel aucun temporisateur n'est nécessaire. Le protocole regroupe les messages en un seul message sans utiliser des temporisateurs en tirant parti du délai de livraison supplémentaire imposé à un nœud lorsque les messages sont reçus en dehors de l'ordre causal ainsi que des intersections existantes entre des arbres couvrants. La deuxième contribution est un système de Pub/Sub par sujet, VCube-PS, qui assure l'ordre de traitement causal des messages publiés sur un même sujet et gère efficacement la publication de messages sur des sujets très populaires (''hot topics''). Les résultats des simulations confirment que le protocole d'agrégation causale proposé réduit le trafic réseau ainsi que des latences de livraison, en limitant la contention de messages. Comparé à une approche utilisant un seul arbre par sujet, VCube-PS repartit mieux la charge lors de publications massives sur des ''hot topic''.

The Publish/Subscribe (Pub/Sub) paradigm enables nodes of a distributed system to disseminate information asynchronously. This thesis investigates how to provide a communication-efficient topic-based Pub/Sub system by addressing the problems of traffic overhead and message contention, present in several tree-based solutions. The proposed contributions build distributed spanning trees on top of a hypercube-like topology, such that the source of each message is the root of its own dynamically built spanning tree. Trees rooted at different nodes are differently organized. Initially, it is proposed a causal broadcast protocol which reduces network traffic by aggregating messages without the use of timers. It exploits the causal relation between messages and path intersections between different trees. Different from existing timer-based approaches, it does not increase delivery latency. The second contribution is a topic-based Pub/Sub system, VCube-PS, which ensures causal delivery order for messages published to the same topic and efficiently supports publication of messages to ''hot topics'', i.e., topics with high publication rates. Simulation results confirm that the proposed causal aggregation protocol reduces network traffic as well as delivery latencies since there is less message contention. Compared to an approach that uses one single tree per topic, VCube-PS performs better when there is a high publication rate per topic since it provides load balancing of publication.