Diego Takashi Sato Pollyanna Fernandes Moreira SISTEMAS DISTRIBUÍDOS PROFESSOR VAGNER SACRAMENTO

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1 Um serviço escalável de busca P2P para aplicações da Internet Ion Stoica, Robert Morris, David Karger, M. Frans Kaashoek, Hari Balakrishnan MIT Laboratory for Computer Science Diego Takashi Sato Pollyanna Fernandes Moreira SISTEMAS DISTRIBUÍDOS PROFESSOR VAGNER SACRAMENTO

2 Tópicos abordados Motivação Cliente-servidor vs P2P Descentralização DHT Tabela de hash distribuída Chord funcionamento tabela de apontadores Inserções find_sucessor(id) stabilization() Conclusão Bibliografia 2

3 Motivação Crescente acessibilidade à informação (através da Internet) Popularização e disseminação de dispositivos capazes de processar e armazenar informação com conexão à Internet Problemas no compartilhamento P2P conhecidos, como atrasos altos, gerência inconsistente de nodos falhos ou que sairam Complexidade algoritmica das implementações existentes 3

4 Cliente-servidor vs P2P Cliente-Servidor P2P Servidor provê serviços a um cliente Eventualmente o servidor pode ser cliente de outro servidor Cliente recebe serviços de um servidor Capacidade simultânea de requisitar e fornecer serviços obrigatoriamente Não é, necessariamente, descentralizado 4

5 Cliente-servidor vs P2P 5

6 Descentralização Todos os nodos Possuem mesmas características Não há nodos com atribuições especiais Diferente de distribuição EasyCash (distribuído, mas não descentralizado) 6

7 DHT Tabela de hash distribuída Hash algoritmo que produz uma pequena quantidade de dados a partir de uma grande quantidade, geralmente limitado a um valor, de forma unidirecional (ou seja, não é possível obter a informação a partir do hash), com intuito de realizar verificações de integridade e checagem de duplicações. Problema como o tamanho do hash é limitado, é possível a geração de hashs iguais para dados diferentes, o que gera uma falha 7

8 DHT Tabela de hash distribuída Sistemas descentralizados Distribuídos manutenção do hash é dos nodos Descentralizado Escalável Tolerante a falhas 8

9 Chord Completamente descentralizado Balanço de carga Escalável Roteamento distribuído Robusto Camada de aplicação em rede de overlay (rede sobre rede) Utiliza algoritmo de hash SHA-1 Projeto desenvolvido pelo MIT (Massachusetts Institute of Technology) 9

10 Chord Nodos arranjados em círculo, denominado anel Chord Cada círculo tem 2^m nodos, e cada nodo recebe ID de 0 a 2^m 1, onde m é a quantidade de bits utilizados no hash Este ID representa a identificação do nodo na rede de overlay, e é o hash do conjunto IP e porta de conexão com o nodo. File System Block Store Block Store Block Store Chord Chord Chord 10 Client Server Server

11 Chord 11

12 Chord - funcionamento Rede de overlay Cada nodo possui ID Chave (no nodo de ID = chave ou no posterior mais próximo) 12

13 Chord - funcionamento Funções find_sucessor(id) Stabilization() create() join() stabilize() notify() fix_fingers() check_predecessor() 13

14 Chord - funcionamento Funções find_sucessor(id) // ask node n to find the successor of id n.find_successor(id) if (id (n, successor]) return successor; else // forward the query around the circle return successor.find_successor(id); 14

15 Chord - funcionamento 15

16 Chord tabela de apontadores Cada nodo mantém uma tabela de m entradas O n-ésimo termo da tabela contém um apontador para o termo 2^(n-1), ou seja, potências de 2 Exemplo: Entrada da tabela Ponteiro Intervalo de chaves 1 2^(1-1) = 1 [0,1) 2 2^(2-1) = 2 [1,2) 3 2^(3-1) = 4 [2,4) 4 2^(4-1) = 8 [4,8) m 2^(m-1) [2^(m-1),2^(m-1)) Isto garante que cada passo avance pelo menos metade do anel 16

17 Chord tabela de apontadores 17

18 Chord Inserções // create a new Chord ring. n.create() predecessor = nil; successor = n; // join a Chord ring containing node n. n.join(n ) predecessor = nil; successor = n.find_successor(n); 18

19 Chord - find_sucessor(id) // ask node n to find the successor of id n.find_successor(id) if (id (n, successor]) return successor; else n = closest_preceding_node(id); return n.find_successor(id); // search the local table for the highest predecessor of id n.closest_preceding_node(id) for i = m downto 1 if (finger[i] (n, id)) return finger[i]; return n; 19

20 Chord - stabilization() A estabilização é executada algumas vezes em intervalos de tempo relativamente definidos. Ela garante a reordenação dos nodos para garantir a integridade dos dados e performance da rede São utilizadas as funções anteriores: 1 um nodo ingressa na rede 2 a estabilização pergunta pelos predecessores dos sucessores dos nodos 3 o nodo sucessor do nodo atual é avisado da existência do novo nodo 4 este nodo que recebeu o aviso somente define o nodo ingressante como seu predecessor se não houver outro mais próximo 20

21 Chord - stabilization() // called periodically. verifies n s immediate // successor, and tells the successor about n. n.stabilize() x = successor.predecessor; if (x (n, successor)) successor = x; successor.notify(n); // n thinks it might be our predecessor. n.notify(n ) if (predecessor is nil or n (predecessor, n)) predecessor = n ; 21

22 Conclusão O Chord é simples de implementar Possui complexidade algorítmica independente de quantidade de nodos Garante a entrega da busca Equilíbrio de carga Escalabilidade Performance Disponibilidade Outros 22

23 Bibliografia Ion Stoica, Robert Morris, David Karger, M. Frans Kaashoek, Hari Balakrishnan. Chord: A Scalable Peer-to-peer Lookup Service for Internet Applications - MIT Laboratory for Computer Science 23

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