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La réplication dans les réseaux mobiles ad hoc

Présenté par :

H. BENKAOUHA

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IntroductionSystèmes 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

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Techniques de Tolérance aux fautes

Recouvrement / Reprise

Redondance Information : bits, Temps : refaire une action, Physique : matériel, processus)

Détection

Réplication

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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, …

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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.

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Et en environnement mobile?

La mobilité augmente le temps d’accès à une donnée => réduit la disponibilité => il faut répliquerLes contraintes rendent le système vulnérable => Risque de pannes augmente => Pour les tolérer il faut répliquerMais il faut gérer les contraintes de mobilité : énergie, bande passante, …Il faut un bon mécanisme de localisation.

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Réplication : Comment?

Comment dupliquer les données?Choix de stratégieOù placer les copies? => Choix des serveursQuand mettre à jour?

=> Problème de cohérence

Comment le client retrouvera le contenu?

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Réplication : La cohérence

Gestion des copies lors des mises à jour.Délai pour garantir la cohérenceSinon problème de temps de réponse globalPropagation immédiate : grand cohérence mais

coûteusePropagation retardée : coût faible mais faible

cohérence

Choix selon l’application distribuée

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Réplication : Défis à releverPartitionnementCas où aucune copie sur une partitionPrévoir le partitionnementCopie sur les futures partitionsLa cohérence?

L’énergieUn serveur trop sollicité => Bonne répartition des

demandesPrendre en considération le niveau de batterie

avant de répliquer

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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?

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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

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Stratégies de Réplication

Réplication pessimisteBloque les demandes lors des mises à jourGarantir une forte cohérence

Réplication optimisteAccéder à n’importe quel réplica à tout momentGarantir une disponibilité très élevée

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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 primaireQuorums

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Réplication optimiste

Pas de limite à la disponibilité

Utilisateur servi immédiatement

Nécessite une procédure de gestion de conflits

Plusieurs approches pour l’implémenter

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Classification pour Ad Hoc selon l’application

Protocoles sans mises à jourUne copie = donnée élémentairePas de mise à jour à une donnée élémentaireToutes les données de même taille

Protocoles avec mise à jourDérivés de la première classeMise à jour dans des intervalles constants

(périodique) ou des intervalles inconstants (apériodiques)

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Protocoles sans mise à jour

Un nœud détient la copie originaleDes réplicas placés sur d’autres nœudsAu bout d’une période les réplicas sont replacésNouvel 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

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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

réplicasUtilisation d’un protocole de cohérence

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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.

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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

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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.

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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)

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Exemple (4) suite

PijProbabilité qu’un nœud i envoie une demande

d’accès à une donnée j à une unité de temps : fréquence d’accès.

jTemps restant pour m.à.j. de j

TjPériode de m.à.j. de la donnée j. Valeur Stable.

tjTemps passé après la dernière m.à.j.