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Key/value stores which are built on structured overlay networks often lack support for atomic transactions and strong data consistency among replicas. This is unfortunate, because consistency guarantees and transactions would allow a wide range of additional application domains to benefit from the inherent scalability and fault-tolerance of DHTs. The Scalaris key/value store supports strong data consistency and atomic transactions. It uses an enhanced Paxos Commit protocol with only four communication steps rather than six. This improvement was possible by exploiting information from the replica distribution in the DHT. Scalaris enables implementation of more reliable and scalable infrastructure for collaborative Web services that require strong consistency and atomic changes across multiple items.
Das Management von großen Datenmengen spielt eine immer wichtigere Rolle, wie aktuelle Entwicklungen in der Hochenergiephysik [2] zeigen. Für das DataGrid-Projekt zum Beispiel ist es notwendig, große Datenmengen auf mehrere Rechenzentren in Europa zu verteilen und die Daten untereinander zu synchronisieren. Auch innerhalb von Clustern gewinnen mit zunehmender Anzahl der Knoten Werkzeuge zur effizienten Synchronisation und Verteilung von Daten an Bedeutung. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein effizientes Verfahren zur Synchronisation von verteilten Verzeichnisstrukturen entwickelt und implementiert. Mit diesem Verfahren ist es möglich, unabhängige Änderungen an beliebigen Repositories gleichzeitig durchzuführen. Das Verfahren benötigt keine zentrale Instanz, wodurch eine gegenüber vielen existierenden Verfahren verbesserte Skalierbarkeit erreicht werden konnte. Dabei wurden Erkenntnisse aus der Graphentheorie eingesetzt und weiterentwickelt, um die Netzwerktopolo-gie und -handbreiten zwischen den Rechnern zu berücksichtigen. Durch die Verwendung einer Offline-Synchronisation werden Änderungen erst dann an andere Rechner propagiert, wenn der Nutzer dies anstößt. Das kann zum Beispiel nach einer abgeschlossenen Transaktion, die Änderungen an mehreren Dateien beinhaltet, angemessen sein.
Transactional DHT Algorithms
(2009)
We present a framework for transactional data access on data stored in a DHT. It allows to atomically read and write items and to run distributed transactions consisting of a sequence of read and write operations on the items. Items are symmetrically replicated in order to achieve durability of data stored in the SON. To provide availability of items despite the unavailability of some replicas, operations on items are quorum-based. They make progress as long as a majority of replicas can be accessed. Our framework processes transactions optimistically with an atomic commit protocol that is based on Paxos atomic commit. We present algorithms for the whole framework with an event based notation. Additionally we discuss the problem of lookup inconsistencies and its implications on the one-copy serializability property of the transaction processing in our framework.