Détecteurs de fautes pour réseaux dynamiques

P. Sens, L. Arantes, M. Bouillaguet

Projet REGAL

Plan

• Détecteurs de fautes non fiables• Implémentation asynchrone• Caractéristiques des réseaux dynamiques• Algorithmes• Performances

FLP 85

• Impossible de résoudre le consensus de façon déterministe– Asynchrone– Réseau fiable– 1 seul crash

• Idée : – Impossible de différencier un processus défaillant

d’un processus lent– La décision peut dépendre d’un seul vote

Contourner FLP 85

• Changer le problème– k-agreement [Cha90]

• Plusieurs valeurs peuvent être décidées

– Consensus probabiliste [BO83]• Des processus peuvent ne pas terminer

• Systèmes partiellement synchrones [DDS87]– Les bornes sont non connues, valables uniquement à partir d’un

moment– Algorithmique dépendante du système

• Les détecteurs de défaillances non fiables [CT96]– Algorithmique en asynchrone (indépendante du système)– Hypothèses plus facilement utilisables

Détecteur de défaillances

• Oracle local sur chaque nœud• Fournit une liste des processus suspectés

d’être défaillants• Informations non fiables

– Possibilité de fausses suspicions

p

rq

ts

u

s

s

s

s

s

s

LENT

r

r

r

Complétude : un processus défaillant doit être détecté comme défaillant

Justesse : un processus correct ne doit pas être considéré comme défaillant

Classes de détecteurs

• Complétude forte : – Il existe un instant à partir duquel tout processus défaillant est suspecté par

tous les processus corrects

• Justesse :– Forte : aucun processus correct n’est suspecté

– Faible : il existe au moins un processus correct qui n’est jamais suspecté

– Finalement forte : il existe un instant à partir duquel tout processus correct n’est plus suspecté par aucun processus correct

– Finalement faible : il existe un instant à partir duquel au moins un processus correct n’est suspecté par aucun processus correct

• Consensus résoluble avec ◊S• Impossible à implémenter en asynchrone

Justesse

Forte Faible Finalement forte Finalement faible

Complétude forte P S ◊P ◊S

Implémentations basées sur les temporisateurs

• Pinging

• Heartbeat

toDétecteur de q

p up

p down

p up

p

q

Détecteur de qp up

p down

p up

p

q

H

H

to

to

to

Implémentations asynchrones• [Mostefaoui03]• Hypothèses:

– Ensemble de processus connus – Réseau maillé / fiable – f crashs au maximum– pas de temporisateur

• Basé sur un mécanisme de requêtes-réponse• Principe nœud pi:

Envoyer requête aux n nœudsAttendre n-f réponsesConstruire l’ensemble des suspects

Réception requête :• Renvoyer l’ensemble des réponses recus

Caractéristiques réseaux dynamiques

• Nombre de nœuds inconnu• Graphe non complet• Mobilité

Modèle

• Nombre de nœuds inconnu• f fautes maximum• Chaque nœud possède un « range » de

transmission contenant au moins d nœuds (densité)

• Communication fiable• Hypothèse temporelle :

– Certains nœuds (les nœuds relais) doivent avoir la « Responsivness Property »: répondre parmi les premiers

F-covering network

1

2 3

4

5

67

89

range 1,2

range 5,6

range 9

range 3, 4

range 7, 8

Algorithmes (1)

• Variables du processus i:– range i– suspected i : ensemble des suspects– mistake i : les dernières erreurs– K i : la connaissance des voisins directs

Algorithmes (2)

Agrégation des réponsesAgrégation des suspectsAgrégation des erreurs

Exemple

Exemple

Exemple

Exemple

Preuve

• Preuve de <>S (voir rapport)• Nécessité de propriété de responsivness : « Il

existe dans chaque intersection au moins un nœud qui répond parmi les premiers »

Extension pour la mobilité

• Mobilité limitée : les propriétés de densité et « f-covering » doivent maintenue

• Idée : Lorsque la mobilité est détectée retirer le nœud des K du range source

Algorithme avec mobilité

Performances - Configurations

Performances – temps de détection

Performances – temps de détection

Performances – Justesse

Performances - Mobilité

Conclusion

• Problèmes ouverts :– F-covering trop « fort » : l’algorithme marcherait avec

des hypothèses plus faibles– Le consensus

• Perspectives :– Algorithme moins dépendant de la densité – Etendre la mobilité

Référence

• Titre :– Asynchronous Implementation of Failure Detectors

with partial connectivity and unknown participants

• Auteur :– Pierre Sens, Luciana Arantes, Mathieu Bouillaguet

• Rapport de recherche RR6088• hal.inria.fr