Personal Data Server Engine Design and performance considerations - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2012

Personal Data Server Engine Design and performance considerations

Serveurs personnels de données : conception et performance

Résumé

Mass-storage Secure Portable Tokens are emerging and provide a real breakthrough in the management of sensitive data. They can embed personal data and/or metadata referencing documents stored encrypted in the Cloud and can manage them under the holder’s control. As it develops and expands, mass on-board storage requires efficient embedded database techniques. These techniques are however very challenging to design due to a combination of conflicting NAND Flash constraints (for example the block-erase-before-page-rewrite constraint, or the limited number of erase cycles) and embedded system constraints (for example scarce RAM space available), disqualifying known state of the art solutions, as previous works overcome one constraint by relaxing the requirements of another (for instance, use a log in RAM to defer updates in NAND Flash). In this thesis, with embedded constraints in mind, we propose an alternative database engine that relies on two key concepts to specifically address this challenge: serialization and stratification of the complete database. A database fully organized sequentially precludes random writes and their negative side effects on Flash write cost. Then, the global stratification allows us to solve the inherent scalability issue of a serialized design and to maintain acceptable performance when this limit is reached, without abandoning the benefits of serialization in terms of random writes. We show the effectiveness of this approach through a comprehensive performance study.
L'émergence de dispositifs portables et sécurisés à large capacité de stockage promet une véritable avancée dans la gestion des données sensibles. Ces dispositifs peuvent héberger aussi bien des données personnelles que les métadonnées référençant des documents chiffrés stockés dans le nuage, et permettent d'en contrôler les droits d'accès. La mise à disposition de tels systèmes accroît le besoin en techniques efficaces de stockage et d'indexation pour les bases de données embarquées. Ces techniques sont très difficiles à concevoir en raison des contraintes de la Flash NAND (par exemple, l'effacement d'un bloc avant réécriture et le nombre limité de cycles d'effacement), auxquelles s'ajoutent celles des systèmes embarqués (par exemple, une très faible quantité de RAM disponible). Cette combinaison de contraintes disqualifie les travaux antérieurs de l'état de l'art qui surmontent l'une des contraintes en abaissant les exigences d'une autre (tel que l'usage d'un tampon en RAM pour différer les écritures en NAND). Dans cette thèse, nous proposons une nouvelle alternative spécifiquement conçue pour le monde embarqué et répondant aux contraintes correspondantes. Elle repose sur deux principes fondamentaux : la sérialisation et la stratification complète de la base de données. Une base de données entièrement séquentielle évite les écritures aléatoires et leurs effets déplorables sur les performances d'écriture de la Flash NAND. Ensuite, la stratification globale permet un passage à l'échelle en terme de performance des requêtes sans renoncer aux bénéfices de la sérialisation. Les résultats analytiques et expérimentaux montrent que cette nouvelle approche répond très bien aux exigences des systèmes embarqués.
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Dates et versions

tel-01185054 , version 1 (19-08-2015)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01185054 , version 1

Citer

Lionel Le Folgoc. Personal Data Server Engine Design and performance considerations. Databases [cs.DB]. université de Versailles Saint-Quentin, 2012. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01185054⟩
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