Dissertation Oldenburg, Universität Oldenburg 2023
Hochschulschrift
Data replication is an important research area, as reliable access to data makes up the base of most of the information technology services. High operation availabilities, low operation costs, and data consistency are the major conflicting targets in almost every research on data replication strategies. In this work, we proposed three data replication strategies which provide high operation availabilities and try to achieve strong data consistency with low operation costs. The strategies are: i) Semantic data replication (SDR). The SDR’s mechanism is to exploit data semantics and encoding techniques ii) Component-based highly available replication strategy (CbHaRS), it exploits operation types and a hybrid communication method– synchronous and asynchronous communication methods iii) Data replication strategy for the replicated service registry (DℜSℜ), it exploits a simple encoding scheme and a mapping method for efficient distribution of encoded values to the service registry nodes.
Datenreplikation ist ein wichtiges Forschungsgebiet, da ein zuverlässiger Zugriff auf Daten die Grundlage der meisten Dienste der Informationstechnologie bildet. Hohe Betriebsverfügbarkeit, niedrige Betriebskosten und Datenkonsistenz sind die Hauptzielkonflikte in fast jeder Forschung zu Datenreplikationsstrategien. In dieser Arbeit haben wir drei Datenreplikationsstrategien vorgeschlagen, die eine hohe Betriebsverfügbarkeit bieten und versuchen, eine starke Datenkonsistenz bei niedrigen Betriebskosten zu erreichen. Dies sind: i) Semantische Datenreplikation, ihr Mechanismus besteht darin, Datensemantik und Codierungstechniken zu nutzen. ii) Komponentenbasierte hochverfügbare Replikationsstrategie, sie nutzt Operationstypen und eine hybride Kommunikationsmethode. iii) Datenreplikationsstrategie für die replizierte Serviceverzeichnisse nutzt ein einfaches Kodierungsschema und eine Zuordnungsmethode für die effiziente Verteilung kodierter Werte an die Knoten des Serviceverzeichnisses.
IEEE Pacific Rim International Symposium on Dependable Computing (26. : 2021 : Online) 2021 IEEE 26th Pacific Rim International Symposium on Dependable Computing Piscataway, NJ : IEEE, 2021 (2021), Seite 37-46 1 Online-Ressource
Hochverfügbare Dienste können mit Hilfe von sogenannten Quorum Protokollen realisiert werden. Leider gestaltet sich die Anwendung von Quorum-Protokollen in realen Netzwerken als schwierig, da effiziente Quorum-Protokolle oft von einer bestimmten Graphenstruktur abhängen, die den von ihnen verwalteten Replikaten auferlegt sind. In dieser Arbeit zeigen wir, dass die Kosten- und Verfügbarkeits\-vorhersagen von Quorum-Protokollen oft ungenau sind, wenn sie in einem realen Netzwerk eingesetzt werden. Wir stellen den Mapping-Ansatz vor. Der Mapping-Ansatz erhöht die Genauigkeit der der Kosten- und Verfügbarkeits\-vorhersagen der meisten Quorum-Protokolle in realen Netzwerken. Da der Mapping-Ansatz sehr rechenintensiv ist, wird das k-nearest neighbors Verfahren benutzt, um die Verfügbarkeit der durch die Quoren Protokolle erbrachten Dienste vorherzusagen. Da selbst diese Technik bei bestimmten Netzwerkgrößen nicht praktikabel ist, werden zwei neue Quorum-Protokoll, namentlich das Circle-Protokoll und das Crossing-Protokoll, vorgestellt. Diese beiden Protokolle arbeiten direkt auf einem realen Netzwerk. Alle diese verschiedenen Techniken werden ausführlich analysiert und verglichen. Abschließend wird ein Algorithmus vorgestellt, der alle diese Techniken verwendet um das beste Quorum-Protokoll für ein gegebenes reales Netzwerk zu finden.
Highly available services can be implemented by means of so-called quorum protocols. Unfortunately, applying quorum protocols in real-world physical networks turns out to be difficult since efficient quorum protocols often depend on a particular graph structure imposed on the replicas managed by it. In this work, we show that the cost and availability predictions of the operations provided by quorum protocols are often not accurate when they are executed in a real-world physical network. We present the mapping approach, the mapping approach increases the accuracy of the cost and availability predictions of most quorum protocols on real-world networks. The mapping approach is used to analyze multiple existing quorum protocols when applied on real-world networks. As the mapping approach is computational expensive, the k-nearest neighbors algorithm is novelly employed to predict availability of the services facilitated by the quorum protocols when used on a real-world network. As even this technique is infeasible at certain network sizes two new quorum protocol, namely the Circle Protocol and the Crossing Protocol, are presented that directly work on the real-world network of arbitrary size. All these different techniques are extensively analyzed and compared. Concluding, an algorithm is presented that uses all these techniques to find the best quorum protocol for a given real-world network.
Hochverfügbare Dienste können mit Hilfe von sogenannten Quorum Protokollen realisiert werden. Leider gestaltet sich die Anwendung von Quorum-Protokollen in realen Netzwerken als schwierig, da effiziente Quorum-Protokolle oft von einer bestimmten Graphenstruktur abhängen, die den von ihnen verwalteten Replikaten auferlegt sind. In dieser Arbeit zeigen wir, dass die Kosten- und Verfügbarkeits\-vorhersagen von Quorum-Protokollen oft ungenau sind, wenn sie in einem realen Netzwerk eingesetzt werden. Wir stellen den Mapping-Ansatz vor. Der Mapping-Ansatz erhöht die Genauigkeit der der Kosten- und Verfügbarkeits\-vorhersagen der meisten Quorum-Protokolle in realen Netzwerken. Da der Mapping-Ansatz sehr rechenintensiv ist, wird das k-nearest neighbors Verfahren benutzt, um die Verfügbarkeit der durch die Quoren Protokolle erbrachten Dienste vorherzusagen. Da selbst diese Technik bei bestimmten Netzwerkgrößen nicht praktikabel ist, werden zwei neue Quorum-Protokoll, namentlich das Circle-Protokoll und das Crossing-Protokoll, vorgestellt. Diese beiden Protokolle arbeiten direkt auf einem realen Netzwerk. Alle diese verschiedenen Techniken werden ausführlich analysiert und verglichen. Abschließend wird ein Algorithmus vorgestellt, der alle diese Techniken verwendet um das beste Quorum-Protokoll für ein gegebenes reales Netzwerk zu finden.
Highly available services can be implemented by means of so-called quorum protocols. Unfortunately, applying quorum protocols in real-world physical networks turns out to be difficult since efficient quorum protocols often depend on a particular graph structure imposed on the replicas managed by it. In this work, we show that the cost and availability predictions of the operations provided by quorum protocols are often not accurate when they are executed in a real-world physical network. We present the mapping approach, the mapping approach increases the accuracy of the cost and availability predictions of most quorum protocols on real-world networks. The mapping approach is used to analyze multiple existing quorum protocols when applied on real-world networks. As the mapping approach is computational expensive, the k-nearest neighbors algorithm is novelly employed to predict availability of the services facilitated by the quorum protocols when used on a real-world network. As even this technique is infeasible at certain network sizes two new quorum protocol, namely the Circle Protocol and the Crossing Protocol, are presented that directly work on the real-world network of arbitrary size. All these different techniques are extensively analyzed and compared. Concluding, an algorithm is presented that uses all these techniques to find the best quorum protocol for a given real-world network.
Gesellschaft für Informatik (51. : 2021 : Online) Informatik 2021 Berlin : Gesellschaft für Informatik e.V., 2021 (2021), Seite 57-66 1 Online-Ressource (1870 Seiten)
