Tolerancia a fallas y gestión de carga en entornos federados

Existe una creciente demanda de sistemas online, especial-mente de aquellos que requieren procesamiento de informa-ción. Esta demanda sumada a las nuevas tecnologías de monitoreo (como por ejemplo las redes de sensores) impulsaron un nuevo tipo de aplicación que requiere bajas latencias y procesamie...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal:	Echaiz, Javier
Otros Autores:	Simari, Guillermo R.
Formato:	tesis doctoral
Lenguaje:	Español
Publicado:	2012
Materias:	Ciencias de la computación Sistemas distribuidos Gestión de carga Tolerancia a fallas DSMS
Acceso en línea:	http://repositoriodigital.uns.edu.ar/handle/123456789/2228
Aporte de:	Repositorio Institucional Universidad Nacional del Sur (UNS) de Universidad Nacional del Sur

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description	Existe una creciente demanda de sistemas online, especial-mente de aquellos que requieren procesamiento de informa-ción. Esta demanda sumada a las nuevas tecnologías de monitoreo (como por ejemplo las redes de sensores) impulsaron un nuevo tipo de aplicación que requiere bajas latencias y procesamiento continuo de grandes volúmenes de datos (los cuales arriban en forma de streams). El proce-samiento de streams constituye un paradigma de cómputo relacionado con SIMD que permite que algunos tipos de apli-caciones puedan explotar una forma de procesamiento para-lelo y puede emplearse en diferentes dominios, como por e-jemplo para la implementación de sistemas financieros, moni-toreo basado en sensores, sistemas militares, monitoreo de red, etc. Si bien los sistemas de gestión de bases de datos (DBMS) pueden utilizarse para implementar este tipo de apli-caciones, las restricciones de bajas latencias de procesa-miento y grandes volúmenes de datos a procesar los vuelve inadecuados. Una mejor alternativa son los sistemas de ges-tión de streams de datos, usualmente sistemas distribuidos de gestión de streams de datos (DSMS por su sigla en inglés) de-bido a que estas aplicaciones son inherentemente distribuidas y por lo tanto las soluciones distribuidas son naturales y proveen mejoras en cuanto a escalabilidad y performance. Esta tesis se enfoca en dos aspectos desafiantes pertenecien-tes al campo de los sistemas distribuidos en general y al de los DSMS en particular: (1) tolerancia a fallas capaz de re-sistir fallas a nivel de nodos y de red y (2) gestión de carga en sistemas federados. Nuestro enfoque al problema de la to-lerancia a fallas se basa en replicación capaz de enmascarar tanto las fallas a nivel de los nodos como a nivel de las redes. Nuestroprotocolo, denominado Disponibilidad y Consistencia Ajustable a las Aplicaciones (DCAA) puede manejar adecua-damente la relación entre disponibilidad y consistencia, man-teniendo (si es posible) la disponibilidad especificada por el usuario o la aplicación, pero produciendo (eventualmente) los resultados correctos. Al mismo tiempo, DCAA también trata de producir el menor número de resultados incorrectos (impre-cisos) que luego deberían requerir corrección. La principal diferencia entre DCAA y enfoques previos sobre tolerancia a fallas en el campo de los DSMS es que DCAA soporta al mismo tiempo diferentes restricciones en las aplicaciones, esto quiere decir que cada aplicación puede potencialmente tener distintas preferencias de disponibilidad y consistencia. Por otro lado presentaremos un nuevo protocolo de gestion de carga denominado Mecanismo de Precio Acotado (MPA), el cual permite que nodos autonomos (participantes colabora-tivos) compartan su carga sin la necesidad de contar con recursos suficientes para la operación durante picos de carga. MPA es un protocolo basado en contratos donde cada nodo practica una negociación offline y los participantes migran carga en tiempo de ejecución únicamente a nodos (pares) con los cuales mantienen un contrato (y pagan mutuamente de acuerdo al precio contratado). Este protocolo de gestión de carga ofrece incentivos que promueven la participación de los nodos y produce una buena distribución de carga (a nivel global del sistema). Los aportes mas importantes de nuestro enfoque por sobre trabajos previos basados en economías de cómputo son su estabilidad, predecibilidad, baja carga de procesamiento, privacidad y promoción de relaciones entre participantes, posibilitando que los mismos pueden crear y explotar estas relaciones privilegiadas. El protocolo MPA es general y por lo tanto puede utilizarse para la gestión de carga de cualquier entorno federado y no sólo bajo DSMS. Más aún, este nuevo protocolo de gestión de carga debe no sólo traba-jar en los típicos entornos colaborativos sino que también debe ser capaz de solucionar escenarios más reales, donde cada nodo (probablemente parte de diferentes organizaciones autónomas) juega bajo distintas reglas, tratando de maximi-zar su propia ganancia sin cooperar necesariamente con sus pares. Además de los modelos económicos existen varios tra-bjos basados en SLA (Service Level Agreements) para solucio-nar el problema de la gestión de carga cuando el entorno no es colaborativo. Mostraremos que los modelos SLA no proveen una solucion completa y que los acuerdos entre pares usual-mente proveen mejores resultados. Si bien esta tesis parece tener dos focos en lugar de uno, es importante notar que ata-caremos especialmente el problema de la gestión de carga en sistemas distribuidos federados. La relación entre este enfo-que y la tolerancia a fallas radica en los contratos negocia-dos: además de precio y tareas (carga), los contratos pueden incluir disponibilidad, característica que vuelve especialmente importante la tolerancia a fallas.

Tolerancia a fallas y gestión de carga en entornos federados

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