This item is provided by the institution :

Repository :
E-Locus Institutional Repository
see the original item page
in the repository's web site and access all digital files if the item*

2014 (EN)
Ένα κατανεμημένο σύστημα αποθήκευσης δεδομένων βασισμένο σε ομοιοτυπία LSM-δέντρων
A distributed key-value store based on replicated LSM-trees

Γαρεφαλάκης, Παναγιώτης Ι.

Μαγκούτης, Κωνσταντίνος
Μπίλας, Άγγελος
Πλεξουσάκης, Δημήτριος

Τα τελευταία χρόνια, τα κατανεμημένα συστήματα αποθήκευσης τα οποία προσφέρουν υψηλή διαθεσιμότητα αποτελούν αναπόσπαστο κομμάτι εφαρμογών που επεξεργάζονται μεγάλο όγκο δεδομένων. Εκδόσεις των εν λόγω συστημάτων αποθήκευσης που προσφέρουν χαλαρή συνέπεια δεδομένων έχουν γίνει δημοφιλείς λόγω της υψηλής διαθεσιμότητας τους, είναι όμως ακατάλληλες για εφαρμογές που απαιτούν ισχυρή συνέπεια. Στην εργασία αυτή περιγράφουμε το σχεδιασμό και την υλοποίηση του ACaZoo, ενός συστήματος αποθήκευσης δεδομένων που συνδυάζει ισχυρή συνέπεια με υψηλή απόδοση και διαθεσιμότητα. Το ACaZoo υποστηρίζει το δημοφιλές μοντέλο δεδομένων των Apache Casasandra και HBase και υλοποιεί συνεπή ομοιοτυπία δεδομένων (data replication) χρησιμοποιώντας πρωτόκολλα της οικογένειας Paxos καταγράφοντας τις αλλαγές δεδομένων που γίνονται σε ένα LSM-Tree. Το ACaZoo κλιμακώνεται χρησιμοποιώντας όλες τις διαθέσιμες ομάδες αντιγράφων (Ο-Α) και κατανέμει τα δεδομένα στις ΟΑ με βάση το πρωτεύων κλειδί. Η συγχώνευση δεδομένων στα LSM-Trees μπορεί να μειώσει δραστικά την απόδοση του συστήματος όταν λαμβάνει χώρα στον αρχηγό μιας ΟΑ. Το ACaZoo αντιμετωπίζει αυτό το πρόβλημα εκλέγοντας νέο αρχηγό πριν από κάθε τέτοια λειτουργία, μια μέθοδος που μπορεί να βελτιώσει την απόδοση έως και 60%. Για την περαιτέρω βελτίωση του χρόνου απόκρισης το ACaZoo δρομολογεί τις αιτήσεις από την πλευρά του πελάτη, μια διαδικασία η οποία μπορεί να καθυστερήσει την διάδοση των αλλαγών σε ένα μεγάλο και δυναμικό πληθυσμό πελατών. Αντιμετωπίσαμε αυτό το πρόβλημα προτείνοντας μια βελτιστοποιημένη έκδοση του συστήματος Zookeeper που κατανέμει ισότιμα τους πελάτες στους διακομιστές του. Για την πειραματική μας μελέτη χρησιμοποιήσαμε το Yahoo Cloud Serving Benchmark (YCSB) και συγκρίναμε την απόδοση του συστήματος μας με τα συστήματα NoSQL Oracle Database και Apache Cassandra. Τέλος μελετήσαμε την απόδοση του CassMail, ενός κλιμακώσιμου e-mail service, χρησιμοποιώντας το Casssandra και το ACaZoo. (EL)
Distributed highly-available key-value stores have emerged as important build¬ing blocks for data-intensive applications. Eventually-consistent versions of such stores have become popular due to their high availability ("always writeable") features; they are however unsuitable for many applications that require strong consistency. In this thesis we describe the design and implementation of ACaZoo, a key-value store that combines strong consistency with high performance and high availability. ACaZoo supports the popular column-oriented data model of Apache Cassandra and HBase. It implements strongly-consistent data replication using primary-backup atomic broadcast of a write-ahead log, recording data muta¬tions to a Log-structured Merge Tree (LSM-Tree). ACaZoo scales by horizontally partitioning the key space via consistent primary-key hashing over replica groups (RGs). LSM-Tree compactions can hamper performance, especially when they take place at RG primaries. ACaZoo addresses this problem by changing RG leadership prior to heavy compactions, a method that can improve throughput by up to 60% in write-intensive workloads. To further improve response time ACaZoo uses client-side routing of requests, which is known to complicate the propagation of configuration changes to a large and dynamic client population. We address this problem by proposing an optimized version of ZooKeeper that can load-balance issuing of change notifications across its servers. We evaluate ACaZoo using the Yahoo Cloud Serving Benchmark (YCSB) and compare it to Oracle's NoSQL Database and to Cassandra providing serial consistency via an extension of the Paxos algorithm. We further evaluate application performance using CassMail, a scalable e-mail service, over both ACaZoo and Cassandra. (EN)

Τύπος Εργασίας--Μεταπτυχιακές εργασίες ειδίκευσης

NoSQL databases
Distributed systems
Ομοιοτυπία δεδομένων



Σχολή/Τμήμα--Σχολή Θετικών και Τεχνολογικών Επιστημών--Τμήμα Επιστήμης Υπολογιστών--Μεταπτυχιακές εργασίες ειδίκευσης

*Institutions are responsible for keeping their URLs functional (digital file, item page in repository site)