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Supervision des réseaux et services pair à pairPrésentation des travaux de Thèse

Guillaume Doyen

LORIA - Université Henri Poincaré

pour l’obtention duDoctorat en Informatique de l’université Henri Poincaré

Thèse dirigée par Olivier Festor et Emmanuel Nataf

Guillaume Doyen (LORIA - UHP) Supervision des réseaux et services P2P 12 décembre 2005 1 / 39

Plan de la présentation

1 ContexteLe modèle pair à pairLes tables de hachage distribuéesProblématique

2 Modélisation des informations de gestionExtension de CIM pour les réseaux et services P2PSupervision de la plate-forme Jxta

3 Monitorage de la performance des DHTsModèle d’abstraction orienté performanceApplication à la DHT Chord

4 Organisation du plan de supervisionConception d’une approche hiérarchiqueEvaluation de l’architecture de gestion sur Pastry

5 Conclusions et perspectives


Contexte








Contexte

Introduction

Définition du modèle pair à pair

Le terme pair à pair (P2P) désigne un modèle distribué où lesentités appelées pairs jouent le double rôle de client et serveur etinteragissent afin d’offrir à une communauté un service de manièredécentralisée.


Contexte Le modèle pair à pair

Caractéristiques et applications

Pur Hybride Centralisé

DécentralisationAuto-OrganisationConnectivité Ad HocRéseau virtuel

Domaines d’applicationPlate-formes de développementPartage et distribution de contenuCollaborationCalcul distribué


Contexte Les tables de hachage distribuées

Découverte et localisation de ressources

ProblèmeComment découvrir et accéder à des ressources dans l’environnementdynamique et décentralisé induit par le modèle P2P ?

Plusieurs solutions sont envisagées

Annuairecentralisé

Propagation parinondation

Table de hachagedistribuée



Principe

Distribution de la table de référence desressources

Fonction de hachage unique pour lespairs et les ressourcesRègle d’association entre les pairs et lesressourcesProcesssus de routagePeerId Lookup(ResourceId)

PropriétésFiabilitéPerformancePassage à l’échelleEquilibre de la charge et du traficTolérance aux fautesCoût de maintenance



Exemple de DHT : Chord

Déployé dans CFS, ConChord et DDNSTopologie en anneauChaque pair n héberge les clés ]precedent(n)]

Utilisation de fingersRoutage en log(N) sauts


Contexte Problématique

Problématique

Contexte actuelUtilisation dans des environnements contraints (entreprises,universités, administrations, . . . )Besoin d’assurer une qualité de service

Limites des approches standardsTrop centraliséesPassage à l’échelleGestion de la dynamique du modèle

Propositions existantes de supervision du modèle P2PApproches incitatives

Modèles économiquesSystèmes de confiance et de réputation

Gestion de la topologie virtuelleApproches intégrées au service

ObjectifConcevoir des paradigmes de gestion adaptée aux caractéristiques dumodèle P2P et compatibles avec les approches standard de la gestion


Modélisation des informations de gestion








Modélisation des informations de gestion Extension de CIM pour les réseaux et services P2P

Modélisation des informations de gestion

Choix et formalisme d’expression des objets gérés ?

Quoi gérer ?Quelles informations sont à intégrer dans un modèle del’information ?

Comment représenter ces informations ?Quel formalisme choisir pour exprimer un modèle de l’information ?

Notre contributionModèle de l’information

Générique à toute application P2PAbstraction complête des concepts du modèle P2P



Choix d’un formalisme d’expression des objets gérés

CIM : Le modèle commun de l’informationApproche standard proposée par le DMTFGestion des équipements, réseaux et servicesFormalisme orienté objet

Description graphique type UMLLangage support : MOF

Modèle de l’informationModèle CoreModèle Common

Schémas d’extension



Notre proposition [ICT’04]

Schéma d’extension de CIMConcepts communs à toutes les infrastructures P2P



Modèle de l’organisation


Modélisation des informations de gestion Supervision de la plate-forme Jxta

Application à la plate-forme Jxta [Sun 01]

ObjectifsValidation du modèle de l’informationMise en oeuvre d’une architecturecentraliséeProjet RNRT Safari

The Metering and Monitoring Project

Instrumentation de la plate-formeService de monitorageConsole d’administration distanteGestion de Jxta à travers Jxta



Spécialisation du modèle de l’information

AspectsOrganisationCommunicationServices

Instrumentation MMP

ProblèmeOù stocker les instancespartagées ?

Notre solutionUtilisation de deux vues

Vue localeVue globale



Schéma des différentes vues



Synthèse

Modèle de l’informationExtension de CIM pour les réseaux et services P2PGénérique à toute application P2PAbstraction des concepts

JXTASpécialisation et instanciation du modèle génériqueExpérimentation d’une architecture centraliséeDéveloppement d’une application de monitorage


Monitorage de la performance des DHTs








Monitorage de la performance des DHTs Modèle d’abstraction orienté performance

Problématique

Besoin de monitorer la performancePerformances statiques des DHTs

O(log(N)), O(1)

Travaux d’évaluationModèles analytiquesSimulations

Notre contribution [EUNICE’05]Evaluation par la mesureModèle de l’information

Fondé sur le modèle de métriques de CIMEtend notre modèle de l’information générique

Orienté performanceEvaluation dans un cadre de déploiement réel



Définition des unités de travail

Processus génériques à toute DHTProcessus de localisationProcessus de maintenanceProcessus d’insertion pour les nœuds et les clésProcessus de retrait pour les nœuds et les clés



Abstraction du processus de localisation



Modélisation du processus de localisation


Monitorage de la performance des DHTs Application à la DHT Chord

Application à la DHT Chord [MMNS’04]

Définition de métriquesDynamique de l’anneau

Fréquence d’insertion et de retrait des nœuds et des clésTemps de présence moyen

Performance du processus de localisation

Nombre moyen de sauts pour acheminer les requêtes

Equilibre des clés

Ecart des nœuds par rapport à la moyenne

Cohérence des tables de routageCohérence de l’anneauCohérence de la liste de suivantsCohérence des fingers



Modèle de l’information



Synthèse

Monitorage de la performance des DHTsNécessaire dans le cadre d’un déploiementAbstraction du fonctionnement d’une DHTDéfinition d’un ensemble de métriquesExtension de notre modèle de l’information générique

Instanciation sur ChordApplication à une infrastructure concrèteSpécialisation par l’intégration de métriques dédiées


Organisation du plan de supervision








Organisation du plan de supervision Conception d’une approche hiérarchique

Motivations

ProblématiqueNotre modèle de l’information

Qui crée les instances d’objets gérés ?Où sont stockées ces instances ?Qui y accède ?Comment y accède-t-on ?

Comment organise-t-on le plan de gestion ?

Plusieurs solutionsArchitecture centralisée

Contraire aux caractéristiques du modèle P2PSolution distribuée (P2P)

Complexe (synchronisation, autorité, . . . )

Notre proposition : une solution hybride



Notre proposition [GRES’05]

Organisation hiérarchique du plan de gestion

MotivationsStructure adaptée aufonctions d’aggrégation(Sum, Min, Count , . . . )Approche standard degestion

ContraintesDistribution du rôle degestionnaireEquilibre de la structureElection des gestionnairesMaîtrise de la profondeur



Principes de construction

1 Rôle des pairsFeuilles : agentsNœuds supérieurs auxfeuilles : gestionnaires

2 Identification : Service3 Construction par préfixe

commun4 Poids de nœuds5 Election des gestionnaires



Définition formelle

Tree definition1 P−1 ← ∅2 ∀L ∈ λ

3 ∀n ∈ N4 Qd1...dL ← Qd1...dL ∪ {n | n.Prefix(L) = d1 . . . dL}5 PL ← {Qd1...dL | Qd1...dL 6= ∅, 0 ≤ di < B, 1 ≤ i ≤ L}6 ∀P ∈ PL \ {PL ∩ PL−1}7 G← G ∪ {n | n ∈ P, n /∈ G,

n.Weight() = max(p.Weight(), p ∈ P)}



ExempleInitialisation

B = 4, D = 3P−1 = ∅, G = ∅

N = 0

G = {∅}P0 = {{001, 002, 003, 010, 012, 120, 123}}P0 \ {P0 ∩ P−1} = P0Election de 012

N = 1

G = {012}P1 = {{001, 002, 003, 010, 012}, {120, 123}}P1 \ {P1 ∩ P0} = P1Election de 002 et 120

N = 2

G = {012, 002, 120}P2 = {{001, 002, 003}, {010, 012}, {120, 123}}P2 \ {P2 ∩ P1} = {{001, 002, 003}, {010, 012}}Election de 001 et 010




B = 4, D = 3P−1 = ∅, G = ∅

ConstructionN = 0


N = 1


N = 2





B = 4, D = 3P−1 = ∅, G = ∅

ConstructionN = 0

G = {∅}P0 = {{001, 002, 003, 010, 012, 120, 123}}P0 \ {P0 ∩ P−1} = P0

Election de 012N = 1


N = 2





B = 4, D = 3P−1 = ∅, G = ∅

ConstructionN = 0


N = 1


N = 2





B = 4, D = 3P−1 = ∅, G = ∅

ConstructionN = 0


N = 1G = {012}P1 = {{001, 002, 003, 010, 012}, {120, 123}}P1 \ {P1 ∩ P0} = P1

Election de 002 et 120N = 2





B = 4, D = 3P−1 = ∅, G = ∅

ConstructionN = 0


N = 1G = {012}P1 = {{001, 002, 003, 010, 012}, {120, 123}}P1 \ {P1 ∩ P0} = P1Election de 002 et 120

N = 2





B = 4, D = 3P−1 = ∅, G = ∅

ConstructionN = 0



N = 2G = {012, 002, 120}P2 = {{001, 002, 003}, {010, 012}, {120, 123}}P2 \ {P2 ∩ P1} = {{001, 002, 003}, {010, 012}}

Election de 001 et 010




B = 4, D = 3P−1 = ∅, G = ∅

ConstructionN = 0



N = 2G = {012, 002, 120}P2 = {{001, 002, 003}, {010, 012}, {120, 123}}P2 \ {P2 ∩ P1} = {{001, 002, 003}, {010, 012}}Election de 001 et 010


Organisation du plan de supervision Evaluation de l’architecture de gestion sur Pastry

Mise en oeuvre de notre algorithme [DSOM’05]

ProblèmeNotre algorithme ne peut être exécuté que de manière centralisée

Connaissance de l’ensemble des pairs

SolutionDistribution de l’algorithme à travers trois protocoles

Protocole d’insertionProtocole de départProtocole de maintenance

Exécuté par les gestionnaires

Utilisation du modèle P2P



Implantation

Plate-forme JavaFreePastry 1.4JMX RI 1.2

Instrumentation des noeudsServices de découverte et de maintenanceTables de routage

Architecture des noeuds



EvaluationCoût moyen d’insertion d’un noeud

0

5

10

15

20

25

30

35

0 5 10 15 20

Individual insertion cost (with nodes’ weight)Individual insertion cost (without nodes’ weight)



Synthèse

Proposition d’organisationApproche hiérarchique Gestionnaire/AgentRespect des caractéristiques du modèle P2PFonctionnement distribué

Implantation et évaluationFondé sur la DHT PastryValidation de la propositionFonctionnelle sur des petites communautésLimites induites par le poids


Conclusions et perspectives









Synthèse des contributions

Modèle de l’informationExtension de CIMGénérique à toute applicationAbstrait les concepts des communautés P2P

Instanciation sur JXTAMise en œuvre d’une architecture de gestion centraliséeDéveloppement d’une application de supervision

Monitorage de la performance des DHTsAbstraction du fonctionnementDéfinition de métriquesExtension de notre modèle de l’informationApplication à Chord

Modèle d’organisation du plan de gestionOrganisation hiérarchiqueRespect des caractéristiques du modèle P2P

PastryEvaluation sur de petites communautésLimites de la métrique de poids



Perspectives

Modèle de l’informationDéploiement distribué (DHT, . . . )Soumission au DMTF

Supervision de la plate-forme JXTARobustesse et optimisationsMise en œuvre d’actions de contrôleProposition d’intégration au sein de la plate-forme

Monitorage de la performance des DHTsGénéralisation des abstraction (maintenance, insertion et retrait)Implantation sur des infrastructures existantes

Modèle d’organisation du plan de gestionEvaluation à grande échelleApplication de fonctions de gestion

Perspective à moyen termeUtilisation du P2P pour la supervision


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