Fast recovery in parallel state machine replication

• Ano de defesa: 2016
• Autor(a) principal: Mendizabal, Odorico Machado
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Instituição de defesa: Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul; Faculdade de Informática; Brasil; PUCRS; Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação
• Palavras-chave em Português: PROCESSAMENTO DISTRIBUÍDO; TOLERÂNCIA A FALHAS (INFORMÁTICA); INFORMÁTICA; CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
• Link de acesso: http://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/6879

A replicação máquina de estados é uma técnica bem estabelecida para desenvolvimento de sistemas tolerantes a faltas. Em parte, isso é explicado pela simplicidade da abordagem e sua garantia de consistência forte. O modelo de replicação máquina de estados tradicional baseia-se na execução sequencial de requisições para garantir consistência forte entre as réplicas. A sequencialidade da execução, no entanto, compromete a escalabilidade. Recentemente, algumas propostas sugeriram paralelizar a execução de algumas requisições visando um aumento na vazão. Apesar do sucesso da replicação máquina de estados paralela em obter alto desempenho, as implicações deste modelo em procedimentos de recuperação são desprezadas. Mesmo para a abordagem de replicação máquina de estados tradicional, poucos estudos têm considerado as questões envolvidas na recuperação de réplicas defeituosas. A motivação desta tese é elucidar os desafios e implicações no desempenho decorrentes de mecanismos de pontos de verificação e recuperação em replicação máquina de estados paralela. A tese também avança no estado-da-arte, propondo novos algoritmos para pontos de verificação e recuperação no contexto de replicação máquina de estados paralela. Criar pontos de verificação de forma eficiente em tais modelos é mais desafiador do que na replicação máquina de estados clássica porque deve-se considerar a execução concorrente de comandos. Nesta tese, nós revisitamos as técnicas para pontos de verificação em abordagens paralelas de replicação máquina de estados e comparamos o impacto destas no desempenho através de simulação. Além disso, nós propomos duas técnicas de ponto de verificação para um destes modelos paralelos. Recuperar uma réplica requer: (a) obter e instalar o estado de um ponto de verificação de uma réplica atualizada, e (b) recuperar e re-executar os comandos não refletidos no ponto de verificação. Técnicas paralelas para replicação máquina de estado tornam a recuperação de réplicas particularmente difícil uma vez que a vazão de processamento durante a execução normal (isto é, na ausência de falhas) é muito alta. Consequentemente, o registo de comandos que precisa ser re-executado é tipicamente grande, o que atrasa a recuperação. Nós apresentamos duas novas técnicas para otimizar a recuperação em replicação máquina de estados paralela. A primeira técnica permite que novos comandos sejam executados em paralelo com a re-execução dos comandos não refletidos no ponto de verificação. Isto ocorre antes da réplica estar completamente atualizada. A segunda técnica introduz recuperação de estado sob-demanda, permitindo que segmentos de um ponto de verificação possam ser recuperados apenas quando necessários, ou ainda, concorrentemente. Nós avaliamos o desempenho de nossas técnicas de recuperação usando um protótipo completo para replicação máquina de estados paralela e comparamos o desempenho destas técnicas com mecanismos tradicionais de recuperação em diferentes cenários.