A Scalable Content-Addressable Network

1. A Scalable Content-Addressable Network Sylvia Ratnasamy, Paul Francis, Mark Handley, Richard Karp, Scott Shenker Proceedings of ACM SIGCOMM ’01 Sections 3.3 – 3.6 Παρουσίαση: Τζιοβάρα Βασιλική

2. ΒελτιώσειςΣχεδίασης • Είδαμε στις προηγούμενες ενότητες, ότι κόμβοι που είναι γειτονικοί στο CAN μπορεί να απέχουν πολλά χιλιόμετρα και πολλά IP άλματα μεταξύ τους • Σε μια αναζήτηση: • μέση συνολική καθυστέρηση διάδοσης(average total latency)=μέσος αριθμός CAN hops * μέση καθυστ. διάδοσης κάθε hop • Προσπαθούμε να μειώσουμε είτε το μήκος του μονοπατιού, είτε την καθυστέρηση διάδοσης για κάθε hop • Η αύξηση του αριθμού των διαστάσεων μειώνει το μήκος του μονοπατιού • Η χρήση πολλών “realities” επίσης μειώνει το μήκος του μονοπατιού

3. Καλύτερες μετρικές δρομολόγησης • Ως αυτό το σημείο χρησιμοποιήθηκε ως μέτρο εκτίμησης η απόσταση των καρτεσιανών συντεταγμένων μεταξύ του κόμβου-πηγής και του κόμβου-προορισμού (μήκος μονοπατιού) • Μπορούμε να προχωρήσουμε σε μία βελτίωση που να αντικατοπτρίζει καλύτερα την IP τοπολογία των κόμβων: • Κάθε κόμβος υπολογίζει τον χρόνο RTT (Round-Trip-Time)σε επίπεδο δικτύου για καθένα από τους γείτονές του • Για συγκεκριμένο προορισμό, ένα μήνυμα προωθείται στο γείτονα με τη μέγιστη αναλογία προόδου ως προς το RTT • Ευνοούνται τα μονοπάτια με μικρή καθυστέρηση διάδοσης • Αποφεύγονται μεγάλα βήματα

4. Καλύτερες μετρικές δρομολόγησης • Αντίθετα με την αύξηση του αριθμού των διαστάσεων και τη χρήση πολλών “realities”, η δρομολόγηση που βασίζεται σε RTT, στοχεύει στη μείωση της καθυστέρησης διάδοσης μειώνοντας την καθυστέρηση κάθε βήματος κατά μήκος του μονοπατιού και όχι στη μείωση του μήκους μονοπατιού • Μέτρο εκτίμησης αποτελεσματικότηταςαυτής της routing τεχνικής: • per-hop latency= overall path latency path length

5. RTT-weighted routing • Χρήση τοπολογιών Transit-Stub • Μέση καθυστέρηση διάδοσης του δικτύου μεταξύ τυχαία επιλεγμένων κόμβων πηγής-προορισμού ~115 ms • n: μεταξύ 28 και 218 • Η δρομολόγηση με χρήση RTT, μειώνει την per-hop latency από 24% έως 40%, ανάλογα με τον αριθμό των διαστάσεων • Αν χρησιμοποιηθούν περισσότερες διαστάσεις, επιτυγχάνεται ακόμα μεγαλύτερη βελτίωση

6. Τοπολογικά ευαίσθητη κατασκευή του CAN δικτύου • Ο μηχανισμός κατασκευής του CAN αναθέτει κόμβους σε ζώνες τυχαία • Οι γείτονες ενός κόμβου στο CAN δεν έχουν αναγκαστικά “κοντινές”IP-διευθύνσεις • Οδηγούμαστε σε περίεργα σενάρια δρομολόγησης: • π.χ. Ένας κόμβος στο Berkley έχει τους γείτονές του στην Ευρώπη,έτσι ένα μονοπάτι σε κόμβο στο κοντινό Stanford μπορεί να περιλαμβάνει μακρινούς κόμβους στην Ευρώπη • Οι τεχνικές σχεδίασης που παρουσιάστηκαν στις παραπάνω ενότητες: • προσπαθούν να βελτιώσουν την επιλογή των μονοπατιών σε ένα υπάρχον δίκτυο • δεν επιχειρούν να βελτιώσουν το overlay δίκτυο • Τώρα προσπαθούμε να κατασκευάσουμε CAN τοπολογίες που να ταιριάζουν με τις IP τοπολογίες

7. Τοπολογικά ευαίσθητη κατασκευή του CAN δικτύου • Υποθέτουμε την ύπαρξη ενός συνόλου μηχανημάτων π.χ. DNS servers που λειτουργούν ως σταθμοί-ορόσημα (landmarks) στο Ίντερνετ • Με βάση τις σχετικές αποστάσεις των CAN κόμβων από αυτό το σύνολο σταθμών, κάνουμε ένα είδος «κατανεμημένης ανάθεσης σε κάδους» • Κάθε κόμβος: • Εκτιμά τον RTT χρόνο για κάθε σταθμό του συνόλου • Ταξινομεί τους σταθμούς με αύξουσα σειρά των χρόνων RTT • Άρα με βάση τους υπολογισμούς καθυστέρησης, κάθε κόμβος έχει μια διάταξη σταθμών • Για m σταθμούς → m! δυνατές διατάξεις

8. Τοπολογικά ευαίσθητη κατασκευή του CAN δικτύου • Ανάλογα, χωρίζουμε τον χώρο συντεταγμένων σε m! τμήματα ίσου μεγέθους και καθένα αντιστοιχεί σε μια μόνο διάταξη • Τρόπος διαχωρισμού σε m! τμήματα: • Θεωρούμε μια σταθερή κυκλική διάταξη των διαστάσεων (π.χ. xyzxyzx…) • Χωρίζουμε το χώρο σε mτμήματα κατά μήκος της 1ης διάστασης • Κάθε τμήμα χωρίζεται σε m-1τμήματα στη 2η διάσταση • Κάθε τμήμα χωρίζεται σε m-2τμήματα στην 3η διάσταση κ.ο.κ. • Προηγουμένως, η εισαγωγή νέου κόμβου γινόταν σε τυχαίο σημείο σε ολόκληρο το χώρο συντεταγμένων • Τώρα, γίνεται σε τυχαίο σημείο σε αυτό το τμήμα του χώρου που σχετίζεται με τη διάταξη των σταθμών του

9. Τοπολογικά ευαίσθητη κατασκευή του CAN δικτύου • Το σκεπτικό είναι ότι κοντινοί τοπολογικά κόμβοι είναι πιθανό να έχουν την ίδια διάταξη σταθμών και συνεπώς θα τοποθετηθούν στο ίδιο τμήμα στο χώρο συντεταγμένων. Συνεπώς, γείτονες στο χώρο συντεταγμένων πιθανόν να βρίσκονται τοπολογικά κοντά στο Ίντερνετ • Μέτρο εκτίμησης αυτής της τεχνικής ανάθεσης σε κάδους: • Latency stretch= Latency on the CAN network Average latency on the IP network

10. Τοπολογικά ευαίσθητη κατασκευή του CAN δικτύου • m= 4 σταθμοί • Τοποθετημένοι σε τυχαία σημεία, με μόνο περιορισμό να απέχουν τουλάχιστον 5 hops μεταξύ τους • Σημαντική βελτίωση με χρήση αυτής της τεχνικής • Όμως, η κατανομή των κόμβων στο χώρο δεν είναι ομοιόμορφη: κάποιες περιοχές «πυκνοκατοικημένες» • Μη ομοιόμορφη κατανομή φόρτου • Η χρήση τεχνικών εξισορρόπησης φόρτου, όπου ένας υπερφορτωμένος κόμβος παραδίδει ένα μέρος του χώρου του σε έναν λιγότερο φορτωμένο, εξαλείφει αυτό το πρόβλημα