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Self-Stabilizing Services for Emulating distributed shared memory on Message Passing Platforms

Self-Stabilizing Services for Emulating Distributed Shared M...

引用

作者： ROBERT GUSTAFSSON CHALMERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

学位级别：硕士

We use self-stabilization techniques to construct a distributed service for shared memory emulation on message passing platforms. We are the first to implement and practically evaluate the self-stabilizing algorithm for atomic shared memory emulation developed by Dolev, Petig and Schiller, which in turn is the first al- gorithm of its kind to address privacy, malicious behaviour and self-stabilization. Furthermore, we have used techniques from the Self-Stabilizing Reconfiguration paper by Dolev et al. to create a mechanism for performing a virtually synchronous global reset of the entire system to deal with transient faults. With a firm analytical basis, these algorithms provide the tools needed to deal with arbitrary starting configurations and recover to legal behaviour within a bounded time. To show the applicability and correctness in practice, we have created an evaluation environment using PlanetLab. The evaluation shows that our imple- mentation of the self-stabilizing version of the Coded shared Atomic memory al- gorithm (CAS) scales very well both in terms of the number of servers and in terms of the number of concurrent clients. It is shown to have only a constant overhead compared to the traditional CAS algorithm. Furthermore, the evaluation shows that it scales well with respect to data object size too-the system shows almost no slowdown for data objects up to 512 KiB, and is only slightly slower for data objects up to 1 MiB. Last but not least, the evaluation reveals that the global reset mechanism, which is the worst case scenario for handling transient faults, is as fast as a few client operations. For systems with up to 20 servers, the global reset is done within a few seconds. The same techniques used in this project can also be used to create a multitude of other self-stabilizing services and algorithms, such as self-stabilizing Paxos and self-stabilizing Virtual Synchrony to name a few.

关键词： distributed systems distributed shared memory emulation self-stabilizing algorithms

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