Tesis
Replicação máquina de estados paralela com escalonamento híbrido
Fecha
2021-12-08Registro en:
BURGOS, Aldênio de Vilaça. Replicação máquina de estados paralela com escalonamento híbrido. 2021. 84 f., il. Dissertação (Mestrado em Informática)—Universidade de Brasília, Brasília, 2021.
Autor
Burgos, Aldênio de Vilaça
Institución
Resumen
A crescente demanda por aplicações confiáveis e com tempos de resposta cada vez mais
baixos vem estimulando as pesquisas sobre o desempenho de serviços tolerantes a falhas
há vários anos. Sabemos que projetar aplicações que toleram falhas é fundamental, mas
não é suficiente. Uma aplicação confiável cujo tempo de resposta ultrapasse a tolerância
(cada vez mais curta) de seus clientes pode ser tão destrutiva para os negócios quanto
uma aplicação não confiável.
A técnica de Replicação Máquina de Estados (RME), lançada em 1990 e utilizada
na implementação de serviços confiáveis, trás consigo um efeito colateral. Em sua forma
clássica, ela elimina qualquer tipo de concorrência ou paralelismo no atendimento das
requisições dos clientes.
Há anos que os principais fabricantes de microprocessadores têm procurado aumentar
o desempenho de seus equipamentos, pelo aumento de sua capacidade de paralelismo, adi-
cionando cada vez mais núcleos de processamento em suas arquiteturas multi-core. Por
conseguinte, o comportamento sequencial da RME clássica tornou-se uma séria desvan-
tagem. Isso abriu o caminho para um vasto esforço de pesquisa no sentido de aumentar
o desempenho desses serviços replicados, e assim surgiu a Replicação Máquina de Es-
tados Paralela (RMEP). A ideia principal desta abordagem é separar os comandos em
conflitantes e não conflitantes, de forma a permitir que comandos não conflitantes sejam
executados em paralelo. Dois comandos conflitam quando acessam uma mesma variável
e pelo menos um deles altera o seu estado.
Nas últimas duas décadas surgiram novas técnicas, algoritmos e estudos no sentido
de aperfeiçoar a RMEP. Um aspecto fundamental destas soluções é como escalonar as
requisições dos clientes de modo a permitir que uma parte delas seja executada em pa-
ralelo nas réplicas do serviço. Neste contexto, esta dissertação de mestrado propõe uma
abordagem de RMEP que utiliza um método de escalonamento híbrido, com o objetivo
de aumentar o desempenho do sistema pelo aumento do seu paralelismo. O método
desenvolvido é chamado híbrido pois deriva do aperfeiçoamento de uma combinação de
dois proeminentes métodos de escalonamento para RMEP anteriores, o antecipado e o
tardio.
vi
O primeiro tem um desempenho excelente com cargas de trabalho com predominância
de comandos não conflitantes, porém esse desempenho cai abruptamente na medida que
aumentamos a taxa de conflitos. Já o segundo, que supera o primeiro na medida que a taxa
de conflitos cresce, tem em seu funcionamento um fator limitante do desempenho quando
a taxa de conflitos é reduzida visto que utiliza um paralelizador único para gerenciar
as dependências dos comandos. A abordagem híbrida proposta neste trabalho busca
agrupar as vantagens de cada uma destas abordagens. Experimentos realizados mostram
que a abordagem híbrida apresentou um desempenho superior aos de seus antecessores
em diversas cargas de trabalho, além de eliminar as limitações anteriormente elencadas.
Também foi realizado um estudo de caso sobre a aplicação de uma RMEP, com o método
de escalonamento híbrido, em sistemas de Blockchain.