Author : Riad Mokadem
Publisher :
ISBN 13 :
Total Pages : 184 pages
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Book Synopsis Signatures algébriques dans la gestion de structures de données distribuées et scalables by : Riad Mokadem
Download or read book Signatures algébriques dans la gestion de structures de données distribuées et scalables written by Riad Mokadem and published by . This book was released on 2006 with total page 184 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Les deux dernières décennies ont été marquées par l’apparition de nouveaux concepts architecturaux entraînant une évolution vers les systèmes distribués. C’est une conséquence de l’augmentation de la capacité de stockage des mémoires et de calcul et de l’arrivée de réseaux à haut débit, notamment locaux à 1Gb/s. La tendance dominante est le développement de nouveaux systèmes, dits d’abord: multi-ordinateur, Réseau de Stations de Travail et plus récemment, « Peer-to-Peer Computing » ou « Grid Computing ». Afin de tirer le meilleur profit des potentialités offertes, de nouvelles structures de données spécifiques aux données réparties sont nécessaires. Dans ce contexte, Les Structures de Données Distribuées et Scalables (SDDS) sont une nouvelle classe de structures introduites spécifiquement pour la gestion de fichiers sur un multi¬ ordinateur. Un fichier SDDS peut s'étendre dynamiquement, au fur et à mesure des insertions, d'un seul site de stockage à tout nombre de sites interconnectés disponibles en pratique. Les algorithmes d'adressages d'une SDDS sont conçus spécifiquement pour être scalables, notamment par absence d'un répertoire ou index central. La répartition de données est transparente pour l'application. Les données manipulées peuvent être entièrement en RAM distribuée afin d’être accessibles bien plus vite qu’à partir des disques. Plusieurs SDDS ont été proposées. Les plus connues sont celles basées sur le hachage, celui linéaire (LH*) notamment, et celles utilisant le partitionnement par intervalle (RP*). Un prototype appelé SDDS-2000a été construit vers l’année 2000 au CERIA pour expérimenter avec les SDDS sur les réseaux locaux des PC sous Windows. Dans ce système, on retrouve les fonctions de base de gestion de données telles que la création de fichiers, l’insertion d’enregistrements ou encore la possibilité de requêtes parallèles. En se basant sur SDDS-2000, notre Thèse a pour objectif la conception et l’implantation de nouvelles fonctions pour celui ci. Ces fonctions sont destinées à la sauvegarde de données sur le disque, un traitement plus efficace de mises à jour, le traitement de concurrence ainsi que celui de la recherche par le contenu (scans). Enfin, pour mieux répondre au contexte P2P, il nous fallait introduire une certaine protection de données stockées, au moins contre une découverte accidentelle de leurs valeurs. Ceci nous a conduit au problème intéressant de recherche de données par l’exploration directe de leur contenu encodé, sans décodage local. Nous avons basé l’ensemble de nos fonctions sur une technique nouvelle dite de signatures algébriques. Nous détaillons la théorie et notre pratique de signatures algébriques tout au long de cette Thèse. Ainsi, une sauvegarde sur disque n’écrit que les parties de la RAM modifiées depuis la dernière sauvegarde. Le contrôle de concurrence est optimiste, sans verrouillage, pour de meilleures performances d’accès. L’enregistrement mis à jour n’est envoyé au serveur que si la donnée est réellement modifiée. Puis, les données stockées sont suffisamment encodées pour rendre impossible toute découverte accidentelle de leurs valeurs réelles sur les serveurs. Nous les encodons à l’aide d’une variante de signatures algébriques, les signatures cumulatives. Notre encodage possède notamment des propriétés accélérant diverses recherches de chaînes de caractères, par rapport à celles explorant les mêmes données sans encodage. D’une manière un peu surprenante, certaines recherches se révèlent expérimentalement plus rapides que par des algorithmes fondamentaux bien connus, tels que celui de Karp-Rabin. Nous présentons des mesures de performance prouvant l’efficacité de notre approche. Notre système, appelé SDS-2005, a été dès lors annoncé sur DbWorld. Il est disponible sur le site du CERIA pour les téléchargements non commerciaux. Les détails de nos travaux ont fait l’objet de cinq publications dans des conférences internationales [LMS03, LMS05a, LMS05b, M06, LMRS06]. Notre prototype a également été montré à de nombreux visiteurs chercheurs. Il a fait l’objet d’une démonstration vidéo, diffusée notamment à Microsoft Research (Montain View, USA) et d’une présentation lors des journées académiques Microsoft. Dans notre mémoire, nous présentons d’abord l'état de l'art sur les SDDSs, en se basant sur celui de systèmes de fichiers distribués. Puis nous discutons l'architecture système de SDDS-2005. Celle-ci emploie notamment des structures de données spécifiques pour RAM, ainsi que des processus légers qui gèrent les traitements répartis à travers des files d'attente asynchrones. On présente ensuite le concept de signatures algébriques. Puis on détaille l’usage pour la sauvegarde d’un fichier SDDS et la mise à jour d’enregistrements. Nous discutons ensuite les signatures cumulatives. On décrit l’encodage de nos enregistrements. On présente les différents types de recherche par contenu non-clé (scans) dans notre système notamment la recherche par le préfixe et celle partielle d’une chaîne de caractère (ang pattern matching ou string search...) à travers plusieurs algorithmes alternatifs. Nous présentons un nouvel algorithme dit par n-Gramme semblant particulièrement simple d’usage et rapide On décrit aussi la recherche du plus grand préfixe et de la plus grande chaîne commune. Nous montrons que les signatures cumulatives sont particulièrement efficaces pour la recherche de longues chaînes telles que les images, les empreintes, les codes DNA...En réflexion sur les perspectives, on discute l’utilisation de ces signatures pour la compression différentielles lors des mises à jour distribuées des données ainsi que la protection contre la corruption silencieuse de données stockées. Puis nous discutons l’analyse expérimentale de notre système. Les mesures montrent la scalabilité de notre système ainsi que les temps d’exécution de nos différentes fonctions. On finit par des conclusions, perspectives et les références bibliographiques. Les annexes montrent nos principales publications (pour la convenance des membres anglophones de notre jury tout particulièrement). On y montre aussi la description de l’interface offerte aux applications par SDDS-2005, annoncée sur DbWorld.
