La réplication dans les réseaux mobiles ad hoc

1. La réplication dans les réseaux mobiles ad hoc Présenté par : H. BENKAOUHA

2. Introduction • Systèmes distribués sujets à des pannes • Un système tolérant aux fautes • Délivrer ses services même en présence des fautes • Pas de méthodes de tolérance aux fautes valables dans l‘absolu. • Méthodes adaptées à des hypothèses particulières

3. Techniques de Tolérance aux fautes • Recouvrement / Reprise • Redondance • Information : bits, • Temps : refaire une action, • Physique : matériel, processus) • Détection • Réplication

4. Réplication : Définition • Ou Duplication • Dupliquer une ressource en plusieurs images • Sauvegarde sur différents serveurs. • Représenter un seul objet : L’initial • Image = réplica = copie • Ressource : donnée, service, code, …

5. Réplication : Pourquoi? • Elever le degré de Tolérance aux Pannes • Disponibilité. • Fiabilité de l’information • Temps d’accès à l’information • Eviter la surcharge du système : Réduire le coût du trafic dans le réseau • Possibilité de traitement parallèle de requêtes.

6. Et en environnement mobile? • La mobilité augmente le temps d’accès à une donnée => réduit la disponibilité => il faut répliquer • Les contraintes rendent le système vulnérable => Risque de pannes augmente => Pour les tolérer il faut répliquer • Mais il faut gérer les contraintes de mobilité : énergie, bande passante, … • Il faut un bon mécanisme de localisation.

7. Réplication : Comment? • Comment dupliquer les données? • Choix de stratégie • Où placer les copies? => Choix des serveurs • Quand mettre à jour? • => Problème de cohérence • Comment le client retrouvera le contenu?

8. Réplication : La cohérence • Gestion des copies lors des mises à jour. • Délai pour garantir la cohérence • Sinon problème de temps de réponse global • Propagation immédiate : grand cohérence mais coûteuse • Propagation retardée : coût faible mais faible cohérence • Choix selon l’application distribuée

9. Réplication : Défis à relever • Partitionnement • Cas où aucune copie sur une partition • Prévoir le partitionnement • Copie sur les futures partitions • La cohérence? • L’énergie • Un serveur trop sollicité => Bonne répartition des demandes • Prendre en considération le niveau de batterie avant de répliquer

10. Réplication : Conception d’un protocole • A quel moment un nœud devra déclencher le processus de réplication? • Quels sont les critères de sélection des serveurs de réplicas? • Comment un nœud trouvera un serveur? • Comment assurer une disponibilité élevée? • Comment assurer la cohérence?

11. Réplication : Critères de performance • Coût de réplication : nb de serveurs. • Coût de m.à.j. : nb de sauts pour exécuter requête • Coût de stockage : nb d’enregistrements sur un serveur • Disponibilité : pourcentage de tentatives réussies d’accès aux données • Cohérence : consistency

12. Stratégies de Réplication • Réplication pessimiste • Bloque les demandes lors des mises à jour • Garantir une forte cohérence • Réplication optimiste • Accéder à n’importe quel réplica à tout moment • Garantir une disponibilité très élevée

13. Réplication pessimiste • Une seule copie fortement disponible • Mise à jour pour les autres • Accès interdit à une copie pendant la mise à jour • Les techniques : • Copie primaire • Quorums

14. Réplication optimiste • Pas de limite à la disponibilité • Utilisateur servi immédiatement • Nécessite une procédure de gestion de conflits • Plusieurs approches pour l’implémenter

15. Classification pour Ad Hoc selon l’application • Protocoles sans mises à jour • Une copie = donnée élémentaire • Pas de mise à jour à une donnée élémentaire • Toutes les données de même taille • Protocoles avec mise à jour • Dérivés de la première classe • Mise à jour dans des intervalles constants (périodique) ou des intervalles inconstants (apériodiques)

16. Protocoles sans mise à jour • Un nœud détient la copie originale • Des réplicas placés sur d’autres nœuds • Au bout d’une période les réplicas sont replacés • Nouvel emplacement déterminé sur la base : • Des fréquences d’accès aux données • La topologie du réseau • Donnée accessible si le nœud demandeur : • Détient la copie originale ou un réplica •  nœud à un certain nb de sauts qui détient l’originale ou une réplica

17. Protocoles avec mise à jour • M.à.j. réalisée par le nœud qui a l’originale. • Après m.à.j. les réplicas inaccessibles. • Protocole de m.à.j. périodique : • Allouer un réplica sur la base de la fréquence d’accès, délai de m.à.j. et périodicité de m.à.j. • Protocole de m.à.j. apériodique : • Données modifiées à tout moment. • Modifs. sur l’originale puis propagation sur les réplicas • Utilisation d’un protocole de cohérence

18. Exemple (1) de protocole de réplication : SAF • Static Access Frequency • Alloue périodiquement C données. • La copie est chargé selon son propre besoin => Pas de mécanisme pour la création des copies. • Se base sur l’ordre décroissant des fréquences d’accès. • Connexion avec le nœud détenteur de l’originale! • Un nœud qui veut accéder à un réplica diffuse une requête sur le réseau.

19. Exemple (2) de protocole de réplication : DAFN • Dynamic Access Frequency and Neighbourhood • En 2 étapes. • Etape 1 : SAF. • Un nœud ayant une copie et l’originale est chez son voisin => suppression de la copie • 2 nœuds voisins ayant la même copie => suppression de la copie ayant la fréquence min. • Espace de copie supprimée réalloué

20. Exemple (3) Amélioration de DAFN • Diminuer l’effet du partitionnement. • Condition supplémentaire pour supprimer une copie : lien radio stable. • Chaque nœud connaît sa localisation, vitesse, direction => GPS • DAFN-S1 et DAFN-S2 • Différence dans le calcul du seuil de stabilité des liens radios.

21. Exemple (4) Rajout de mise à jour • E-DAFN • Version mise à jour périodique. • Les réplicas sur des nœuds non reliés au nœud détenant l’originale seront invalidées. • Fonctionne de la même façon que DAFN sauf qu’il utilise une valeur d’une variable PT au lieu des fréquences • PT = Pij j – Pij (Tj – tj)

22. Exemple (4) suite • Pij • Probabilité qu’un nœud i envoie une demande d’accès à une donnée j à une unité de temps : fréquence d’accès. • j • Temps restant pour m.à.j. de j • Tj • Période de m.à.j. de la donnée j. Valeur Stable. • tj • Temps passé après la dernière m.à.j.