Implementação e Avaliação do Protocolo de Difusão Atômica Rápida a Despeito de Colisões
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2016 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFU |
Texto Completo: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/22447 http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2018.1147 |
Resumo: | State Machine Replication, is a common technique for achieving fault tolerance that can be implemented by Atomic Broadcast primitives. Atomic Broadcast is usually implemented by solving infinitely many instances of the well-known consensus problem. This approach has the disadvantage of forcing the concurrent broadcast of messages that have not yet been decided, causing them to be re-proposed in new instances, therefore delaying execution. Collision-fast algorithms, which deliver many messages within two message steps in good runs, exist, but either make assumptions that may be too restrictive; require a certain degree of clock synchronization among nodes; do not deal efficiently with failures or have not been experimentally evaluated. In this work we propose an architecture to implement the Collision-fast Atomic Broadcast algoritm as part of a distributed service, exploring the parallelism in today’s machines, and also evaluating the performance of this protocol in a variety of scenarios, comparing it with other two protocols (Paxos and Multi-Ring Paxos). Moreover, this work aims at improving the protocol to allow speculative execution of delivered commands and make it resilient to Byzantine failures. Finally, we conjecture the impossibility of Byzantine failure tolerant Collision-fast protocols. |
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Implementação e Avaliação do Protocolo de Difusão Atômica Rápida a Despeito de ColisõesImplementation and evaluation of the Collision-fast Atomic Broadcast protocolComputaçãoComputingSistemas DistribuídosDystributed SystemsAlgoritmosAlgorithmsConsenso DistribuídoDistributed ConsensusDifusão AtômicaAtomic BroadcastPaxosMulti Ring PaxosM-consensusCollision-fastReplicação de Máquinas de EstadoState Machine ReplicationConsenso BizantinoByzantine ConsensusSistemas distribuidos - ProtocolosCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOState Machine Replication, is a common technique for achieving fault tolerance that can be implemented by Atomic Broadcast primitives. Atomic Broadcast is usually implemented by solving infinitely many instances of the well-known consensus problem. This approach has the disadvantage of forcing the concurrent broadcast of messages that have not yet been decided, causing them to be re-proposed in new instances, therefore delaying execution. Collision-fast algorithms, which deliver many messages within two message steps in good runs, exist, but either make assumptions that may be too restrictive; require a certain degree of clock synchronization among nodes; do not deal efficiently with failures or have not been experimentally evaluated. In this work we propose an architecture to implement the Collision-fast Atomic Broadcast algoritm as part of a distributed service, exploring the parallelism in today’s machines, and also evaluating the performance of this protocol in a variety of scenarios, comparing it with other two protocols (Paxos and Multi-Ring Paxos). Moreover, this work aims at improving the protocol to allow speculative execution of delivered commands and make it resilient to Byzantine failures. Finally, we conjecture the impossibility of Byzantine failure tolerant Collision-fast protocols.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorDissertação (Mestrado)Replicação de Máquinas de Estados, uma técnica comum para se alcançar tolerância a falhas, pode ser implementada por meio de primitivas de Difusão Atômica (Atomic Broadcast). Difusão Atômica, por sua vez, é comumente implementada via algoritmos de Consensus: com infinitas instâncias de Consensus, totalmente ordenadas, decide-se por uma sequência de comandos a serem executados na máquina de estados replicada. Esta abordagem tem a desvantagem de forçar as propostas não decididas (comandos não entregues) a serem repropostas em novas instâncias, atrasando sua execução. Algoritmos que evitam tais problemas são denominados collision-fast e apresentam uma latência ótima de dois passos de comunicação. Os existentes, contudo, requerem um certo grau de sincronismo (Clock-RSM), ou não tratam falhas de forma eficiente (Mencius) ou ainda não foram avaliados experimentalmente (CFABCAST). Este trabalho objetiva primariamente a implementação do algoritmo Collision-fast Atomic Broadcast (CFABCAST), bem como uma avaliação de desempenho em relação ao modelo clássico de replicação de máquinas de estado baseado no Paxos, e a outro trabalho denominado Multi Ring Paxos. Além disso, este trabalho tem como objetivos adicionais, melhorar a eficiência do protocolo em sistemas que permitam execução especulativa e torná-lo resiliente a falhas bizantinas. Por fim, conjecturamos ser impossível existir um protocolo Collision-fast que tolere falhas bizantinas.Universidade Federal de UberlândiaBrasilPrograma de Pós-graduação em Ciência da ComputaçãoCamargos, Lásaro Jonashttp://lattes.cnpq.br/4297695725568502Alchieri, Eduardo Adilio Pelinsonhttp://lattes.cnpq.br/4885132018861296Faina, Luís Fernandohttp://lattes.cnpq.br/0242166091176964Vieira, Gustavo Maciel Diashttp://lattes.cnpq.br/9020007815886406Saramago, Rodrigo Queiroz2018-09-11T21:16:54Z2018-09-11T21:16:54Z2016-09-08info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfSARAMAGO, Rodrigo Queiroz. Implementação e Avaliação do Protocolo de Difusão Atômica Rápida a Despeito de Colisões. 2016. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2018. DOI http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2018.1147.https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/22447http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2018.1147porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFU2018-09-11T21:16:55Zoai:repositorio.ufu.br:123456789/22447Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2018-09-11T21:16:55Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false |
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SARAMAGO, Rodrigo Queiroz. Implementação e Avaliação do Protocolo de Difusão Atômica Rápida a Despeito de Colisões. 2016. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2018. DOI http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2018.1147. https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/22447 http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2018.1147 |
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