Colony : un système à cohérence hybride pour l'informatique collaborative en périphérie à haute disponibilité

Colony : a Hybrid Consistency System for Highly-Available Collaborative Edge Computing

• Auteur / Autrice : Ilyas Toumlilt
• Direction : Marc Shapiro
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 21/12/2021
• 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 : Sonia Ben Mokhtar
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Valérie Issarny, Annette Bieniusa
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Étienne Rivière, Sébastien Monnet
• DOI : 10.70675/b137b76fz1510z4758zbf14zd2f3a49a9658

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cohérence (informatique)

Antémémoire

Réseaux poste à poste (informatique)

Systèmes à paramètres répartis

Systèmes informatiques -- Mesures de sûreté

Mots clés libres

Systèmes distribués

Cohérence causale

Systèmes collaboratifs

Informatique au bord du réseau

Géo-réplication

Systèmes pair-à-pair

Distributed systems

Causal Consistency

Collaborative Computing

Edge Computing

Geo- Replication

Peer-to-Peer Systems

Résumé

La distribution et la réplication des données en périphérie du réseau apportent une réponse immédiate, une autonomie et une disponibilité aux applications de périphérie, telles que les jeux, l’ingénierie coopérative ou le partage d’informations sur le terrain. Cependant, les développeurs d’applications et les utilisateurs exigent les meilleures garanties de cohérence possibles, ainsi qu’un support spécifique pour la collaboration de groupe. Pour relever ce défi, Colony garantit la cohérence Transactional Causal Plus Consistency (TCC+) à échelle planétaire, en complément de l’isolation des instantanés au sein des groupes de périphérie. Pour favoriser le passage à l’échelle, la tolérance aux pannes et la sécurité, sa topologie de communication logique est arborescente, avec des racines répliquées dans le nuage principal, mais avec la possibilité de migrer un nœud ou un groupe. Malgré cette approche hybride, les applications bénéficient de la même sémantique partout dans la topologie. Nos expériences montrent que la mise en cache locale et les groupes collaboratifs améliorent considérablement le débit et le temps de réponse, que les performances ne sont pas affectées en mode hors ligne et que la migration est transparente.

Immediate response, autonomy and availability is brought to edge applications, such as gaming, cooperative engineering, or in-the-field information sharing, by distributing and replicating data at the edge. However, application developers and users demand the highest possible consistency guarantees, and specific support for group collaboration. To address this challenge, COLONY guarantees Transactional Causal Plus Consistency (TCC+) globally, dovetailing with Snapshot Isolation within edge groups. To help with scalability, fault tolerance and security, its logical communication topology is tree-like, with replicated roots in the core cloud, but with the flexibility to migrate a node or a group. Despite this hybrid approach, applications enjoy the same semantics everywhere in the topology. Our experiments show that local caching and peer groups improve throughput and response time significantly, performance is not affected in offline mode, and that migration is seamless.