故障率の変動を考慮した空間冗長度の時間畳み込みによるクラスタシステムの高信頼化

考虑故障率波动的空间冗余的时间卷积提高集群系统的可靠性

基本信息

批准号：
18650010
负责人：
中村宏
金额：
$ 2.11万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

(1)時間畳み込み方式の体系化:平成18年度に行った故障率が空間的にのみ変動する場合の体系化を、故障率が時間的にも変動する場合に拡張して体系化を試みた。時空間上での論理的な冗長度は、過去の状態保存で用いた空間冗長ベクトルにも依存し、K重故障に対応するためにはK種類の異なる空間冗長ベクトルが必要となる。故障率が時間的に変動しない場合は、このベクトルは静的に決定され実行中に変更する必要はない。しかし、故障率が時間的に変動する場合には、過去(K-1)回の状態保存で用いた(K-1)種類の空間冗長ベクトルと現在の故障率から、最適な空間冗長ベクトルを求め、実行中に動的に変更する必要がある。この最適なベクトルは、K=2の時は全探索で解を見つけることは出来るが、一般のKに対して解くのは難しいこともわかった。故障率の時間変動に制約がないことがその困難さのひとつの理由である。(2)性能・信頼性評価:まず、平成18年度に開発したシミュレータの高速化を行った。その後、全探索で解を見つけられるK=2の場合の性能・信頼性評価をこのシミュレータを用いて行い、提案手法の有効性に関して検討を行った。次に、実システムでの評価を目指し、Webサーバとデータベースサーバのプロトタイプ実装を行った。データベースサーバに冗長性を導入する場合、サーバ間の無矛盾性を維持するために、既存のデータベースサーバを改造する必要がある。そこで、複数の無改造のデータベースサーバに対して複数のクエリを並行に実行させても無矛盾性を維持できる新しい実行方式を提案した。実システムを用いた評価では、任意の故障率を与えることが難しいため、性能評価を中心に行ったが、性能低下の大きな要因となる、同一データアイテムへの複数の更新が行なわれた場合でも無矛盾性が維持され、しかも高いスループットの達成もできた。

(1)时间卷积方法的系统化：我们尝试将故障率仅在空间上变化的情况系统化，这是在2006年完成的，将其扩展到故障率也在时间上变化的情况。空间和时间上的逻辑冗余还取决于用于保存过去状态的空间冗余向量，并且需要K个不同类型的空间冗余向量来处理K个严重故障。如果故障率不随时间变化，则该向量是静态确定的并且不需要在执行期间改变。然而，当故障率随时间波动时，需要根据过去(K-1)个状态保存中使用的(K-1)种空间冗余向量和当前故障率来计算最优空间冗余向量。执行过程中动态变化。结果发现，当K=2时，可以通过穷举搜索找到这个最优向量，但很难求解出通用的K。其困难的原因之一是对故障率的时间变化没有限制。 (2)性能和可靠性评估：首先，我们加快了2006年开发的模拟器的速度。之后，我们使用该模拟器评估了K=2情况下的性能和可靠性，通过穷举搜索可以找到解决方案，并检验了该方法的有效性。接下来，我们实现了一个原型网络服务器和数据库服务器，目的是在真实系统中对其进行评估。当数据库服务器引入冗余时，需要修改现有的数据库服务器以保持服务器之间的一致性。因此，我们提出了一种新的执行方法，即使在针对多个未修改的数据库服务器并行执行多个查询时也能保持一致性。在使用实际系统的评估中，很难给出任意的故障率，因此我们专注于性能评估，但即使对同一数据项进行多次更新（这是性能下降的主要原因），也能保持一致性并提高吞吐量也达到了。