Big Data Networking. Felipe Santos e Lucas Teixeira

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1 Big Data Networking Felipe Santos e Lucas Teixeira

2 Roteiro Big Data O que é? Motivação Aplicações Modelagem de comunicação para Big Data Problemas comuns Considerações de design Tecnologias Multipath Demonstração

3 Big Data - O que é? Big data é o termo usado para data sets tão grandes que técnicas de análise e processamento de dados convencionais se tornam inadequadas. Com o advento do aumento de uso de tecnologias, podemos encontrar big data em quase todas as áreas de conhecimento.

4 Big Data - Características Volume: Quanto mais dados, mais potencial e valor o data set terá. Variedade: O tipo do conteúdo junto a dados que auxiliam a análise dos dados Velocidade: A velocidade em que a informação ou dados estão sendo gerados

5 Big Data - Características Variabilidade: Inconsistência que pode ocorrer nos dados, tornando a análise mais difícil. Variabilidade Variedade! Veracidade: A qualidade dos dados obtidos, que pode variar bastante. Complexidade: Gerenciamento dos dados pode ser complexo: correlacionar dados.

6 Big Data - Aplicações As aplicações em big data se espalham, como dito por virtualmente todas as áreas de conhecimento onde ocorrem coleta de dados com auxílio de alguma tecnologia ou dispositivo.

7 Big Data - Aplicações Antes de citar as aplicações, alguns fatos: 4.4 zetabytes de informação no mundo A cada minuto: 2.5 milhões de shares no Facebook tweets 200 milhões de s 48h de video em upload no YouTube

8 Big Data - Aplicações Governos Censos, dados de tráfico, serviços de inteligência Ciência LHC produz 25 petabytes de dados por ano Pesquisas em genética: Projeto Genoma Indústria de Tecnologia Processamentos de transações Internet of Things (IoT)

9 Mas como lidar com essa imensidão de dados?

10 Big Data - Arquitetura de Sistema Métodos de computação centralizadas não são eficientes para lidar com o volume de dados, tanto em questão de processamento quanto de armazenamento. Solução: sistemas distribuidos.

11 Big Data - Arquitetura de Sistema Quando se lida com grandes quantidades de dados, o sistema deve possuir certas características: Resiliência de rede Soluções para problemas de congestionamento da rede Consistência é mais importante que latência Escalabilidade Particionamento de rede

12 Big Data - Resiliência Acesso à rede é uma prioridade No entanto, falhas sempre ocorrem O sistema deve considerar fontes diversas de falhas e ser desenhado de forma a contornar as falhas e continuar ativo Exemplo: Multipath

13 Big Data - Congestionamento Grande volume de dados -> congestionamento -> perda de pacotes -> retransmissão de dados Sistemas que lidam com big data devem ser projetados de forma a lidar com grandes cargas de transferência Solução: alta diversidade de caminhos de modo a mitigar o congestionamento. (Fibre Channel + Multipath)

14 Big Data - Consistência > Latência Sistemas de big data tendem a ser altamente síncronos: tarefas em paralelo Discrepância de performace entre nós pode gerar falhas Consistência entre as máquinas se torna importante O sistema não é sensível a latência, no entanto: tempo de execução na escala de minutos

15 Big Data - Escalabilidade A quantidade de dados gerados no mundo tende a aumentar de modo exponencial A questão é: como escalar seu sistema? Adicionar máquinas físicas Data warehouse Localidade pode ser um problema Re-projetar o sistema Este ponto é menos sobre escala absoluta e mais sobre o caminho para uma solução suficentemente escalável

16 Big Data - Particionamento de Rede Particionar a rede é importante para direcionar o tráfico de dados. Impede que a carga de trabalho gerada pelo tráfego impacte em outras tarefas do sistema.

17 Multipath Definição: múltiplos caminhos para acesso a um dispositivo de armazenamento Conceito: um dispositivo virtual lida trata o acesso a um dispositivo real por diversos caminhos.

18 Diagrama multipath

19 Multipath - por quê? Tolerância a falhas Balanceamento de carga Ganho de performance

20 Multipath - contexto Alguns discos/controladoras possuem duas portas.

21 Exemplo: Fibre Channel

22 Multipath - funcionamento O dispositivo virtual trata os pedidos de I/O para o dispositivo real Recebe pedido de I/O (read/write) Escalona o pedido (entre os caminhos, segundo política de roteamento: round-robin, prioridade, etc) Despacha o pedido (para um caminho disponível) ou falha/enfilera (não há caminhos disponíveis) Espera que a operação termine Responde o pedido de I/O

23 Multipath - funcionamento Kernel Utiliza device-mappers para mapear dispositivos reais em dispositivos reais Dispositivo virtual: /dev/mapper/mpath* Dispositivo(s) real(is): /dev/sd* (um dispositivo por caminho; muitos dipositivos por mapa)

24 Demonstração A demonstração utilizando QEMU cobrirá: Linha de comando do QEMU para simulação de multipath Descoberta de caminhos e configuração dos mapas Remoção de caminho e adição I/O em dispositivo single-path vs multipath

25 Perguntas?

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