堅牢な分散システム構築のためのゲームチェンジャー(A game changer for building robust distributed systems)

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2023-10-23 スイス連邦工科大学ローザンヌ校(EPFL)

堅牢な分散システム構築のためのゲームチェンジャー(A game changer for building robust distributed systems)

分散システムにおける合意は、複数のコピーのデータを一貫して更新し、障害が発生してもデータを一致させるための基本的な問題の一つです。通常、リーダーとして機能するノードが更新を監視し、他のノードが障害時に引き継ぐようになっていますが、適切なタイムアウトを設定することが難しい問題があります。◆新しい「QuePaxa」プロトコルは、従来の合意プロトコルとは異なり、非同期型合意プロトコルを活用します。このプロトコルは、リーダーの障害やサービス拒否攻撃に強く、通常のネットワーク条件下で効率的に動作します。さらに、複数のリーダーが同時に協力して進行できるため、遅延が一貫性の問題を引き起こすことはありません。
◆ノイズの多いネットワークや通信遅延が高い状況でも頑強で、性能、信頼性、攻撃に対する脆弱性に関する懸念がある場所で新しい標準の合意プロトコルとなる可能性があります。

<関連情報>

QuePaxa: コンセンサスにおけるタイムアウトの専制から逃れる QuePaxa: Escaping the tyranny of timeouts in consensus

Pasindu Tennage,Cristina Basescu,Lefteris Kokoris-Kogias,Ewa Syta,Philipp Jovanovic,Vero Estrada-Galinanes,Bryan For
Association for Computing Machinary (ACM) Symposium on Operating Systems Principles (SOSP)  Published:23 October 2023
DOI:https://doi.org/10.1145/3600006.3613150

ABSTRACT

Leader-based consensus algorithms are fast and efficient under normal conditions, but lack robustness to adverse conditions due to their reliance on timeouts for liveness. We present QuePaxa, the first protocol offering state-of-the-art normal-case efficiency without depending on timeouts. QuePaxa uses a novel randomized asynchronous consensus core to tolerate adverse conditions such as denial-of-service (DoS) attacks, while a one-round-trip fast path preserves the normal-case efficiency of Multi-Paxos or Raft. By allowing simultaneous proposers without destructive interference, and using short hedging delays instead of conservative timeouts to limit redundant effort, QuePaxa permits rapid recovery after leader failure without risking costly view changes due to false timeouts. By treating leader choice and hedging delay as a multi-armed-bandit optimization, QuePaxa achieves responsiveness to prevalent conditions, and can choose the best leader even if the current one has not failed. Experiments with a prototype confirm that QuePaxa achieves normal-case LAN and WAN performance of 584k and 250k cmd/sec in throughput, respectively, comparable to Multi-Paxos. Under conditions such as DoS attacks, misconfigurations, or slow leaders that severely impact existing protocols, we find that QuePaxa remains live with median latency under 380ms in WAN experiments.

 

1603情報システム・データ工学
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