Design and implementation of a reliable and extensible storage server for a distributed persistent object oriented system
Conception et réalisation d'un service de stockage fiable et extensible pour un système réparti à objets persistants
Résumé
In this thesis, we describe the design and implementation of a reliable and extensible storage server. This work has been done in the framework of Sirac, a distributed system supporting persistent objects. The goal of Sirac is to supply services for the support of persistent distributed objects and for the construction of distributed applications. The key ideas that have oriented this study are the flexibility of the offered services and the cooperation among the subsystems. Flexibility, as made possible by the modular design, enhances performances, as applications only must pay the price of the services that they use. Cooperation (for example between the storage subsystem and the pager) allows the various modules to make informed decisions. In this thesis, we start out by presenting the state of the art in three directions. We first study the way how a big storage space can be presented to the applications. In the second part, we analyze the various implementations of reliable storage, focusing on atomicity. The third part shows how the newer systems achieve to reconcile both areas. In the third chapter, we present briefly the overall Arias system, with its various subsystems~: security, consistency, synchronization and storage. Within the services, we distinguish on one hand generic low level modules, which implement mechanism and on the other hand application specific high level modules, which define policy. Some subsystems are present in every Arias system, such as the consistency and the synchronization services, whereas others, such as security and storage services, are optional. In the fourth and fifth chapter, we zoom in on the storage service. The generic storage server is divided in two~: first the volume manager, whose purpose is to ensure the long term durability of the data, and second the generic logging service, which ensures the atomicity of the transactions. Our system has been implemented on top of AIX, and the communication among the various modules relies on the streams mechanism. The performances of our system are good, and approach the limits allowed by the hardware in favorable cases. Our future projects include the implementation of a vast range of specific logging protocols, the support for replicated volumes, and optimization of the volume manager.
Cette thèse décrit la conception et la mise en oeuvre d'un service de stockage fiable et extensible. Les travaux ont été faits dans le cadre de Sirac, un système réparti à objets persistants. L'objectif de Sirac est de fournir des services pour le support d'objets persistants répartis et pour la construction d'applications réparties. Les deux idées qui ont dirigé cette étude sont la souplesse des services offerts et la coopération entre les sous-systèmes. La souplesse, rendue possible par la conception modulaire du système, améliore les performances, étant donné que les applications doivent seulement payer le prix des services qu'elles utilisent. La coopération (par exemple entre le stockage et la pagination) permet aux différents modules de prendre des décisions en connaissance de cause. La thèse présente dans le second chapitre un état de l'art en trois parties. La première partie s'attache à étudier la manière dont un grand espace de stockage unique peut être présenté aux applications. La deuxième partie analyse la mise en oeuvre du stockage fiable en étudiant notamment différentes réalisations de l'atomicité. La troisième partie enfin montre comment ces deux aspects sont mariés dans les systèmes modernes. Dans le troisième chapitre, nous faisons un rapide tour d'horizon d'Arias et de ses différents sous-systèmes~: protection, cohérence, synchronisation et stockage. Au sein des différents services, nous distinguons d'un côté des modules génériques de bas niveau, et d'un autre côté des modules spécifiques aux applications. Les modules génériques mettent en oeuvre les mécanismes tandis que les modules spécifiques définissent la politique. Certains sous-systèmes sont toujours présents, comme la gestion de la cohérence et de la synchronisation, alors que d'autres, comme par exemple la gestion de la protection ou la gestion de la permanence, sont optionnels. Dans les quatrième et cinquième chapitres, nous nous concentrons sur le service de stockage. Le service générique de stockage est subdivisé en deux parties~: d'abord un gestionnaire de volume, qui assure la pérennité des données, et puis un service de journalisation, qui assure l'atomicité des transactions. Ce système a été mis en oeuvre au dessus d'AIX, et la coopération entre les différents modules s'appuie sur le mécanisme des streams. Les performances de notre système sont bonnes, et s'approchent des limites imposées par le matériel dans les cas favorables. Les projets futurs incluent la fourniture d'un vaste éventail de protocoles de journalisation spécifiques, le support de volumes dupliqués ainsi que l'optimisation du gestionnaire du volume.
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