Présentation des travaux de Thèse Guillaume Doyen · Guillaume Doyen (LORIA - UHP) Supervision...
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Supervision des réseaux et services pair à pairPrésentation des travaux de Thèse
Guillaume Doyen
LORIA - Université Henri Poincaré
pour l’obtention duDoctorat en Informatique de l’université Henri Poincaré
Thèse dirigée par Olivier Festor et Emmanuel Nataf
Guillaume Doyen (LORIA - UHP) Supervision des réseaux et services P2P 12 décembre 2005 1 / 39
Plan de la présentation
1 ContexteLe modèle pair à pairLes tables de hachage distribuéesProblématique
2 Modélisation des informations de gestionExtension de CIM pour les réseaux et services P2PSupervision de la plate-forme Jxta
3 Monitorage de la performance des DHTsModèle d’abstraction orienté performanceApplication à la DHT Chord
4 Organisation du plan de supervisionConception d’une approche hiérarchiqueEvaluation de l’architecture de gestion sur Pastry
5 Conclusions et perspectives
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Contexte
Plan de la présentation
1 ContexteLe modèle pair à pairLes tables de hachage distribuéesProblématique
2 Modélisation des informations de gestionExtension de CIM pour les réseaux et services P2PSupervision de la plate-forme Jxta
3 Monitorage de la performance des DHTsModèle d’abstraction orienté performanceApplication à la DHT Chord
4 Organisation du plan de supervisionConception d’une approche hiérarchiqueEvaluation de l’architecture de gestion sur Pastry
5 Conclusions et perspectives
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Contexte
Introduction
Définition du modèle pair à pair
Le terme pair à pair (P2P) désigne un modèle distribué où lesentités appelées pairs jouent le double rôle de client et serveur etinteragissent afin d’offrir à une communauté un service de manièredécentralisée.
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Contexte Le modèle pair à pair
Caractéristiques et applications
Pur Hybride Centralisé
DécentralisationAuto-OrganisationConnectivité Ad HocRéseau virtuel
Domaines d’applicationPlate-formes de développementPartage et distribution de contenuCollaborationCalcul distribué
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Contexte Les tables de hachage distribuées
Découverte et localisation de ressources
ProblèmeComment découvrir et accéder à des ressources dans l’environnementdynamique et décentralisé induit par le modèle P2P ?
Plusieurs solutions sont envisagées
Annuairecentralisé
Propagation parinondation
Table de hachagedistribuée
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Contexte Les tables de hachage distribuées
Principe
Distribution de la table de référence desressources
Fonction de hachage unique pour lespairs et les ressourcesRègle d’association entre les pairs et lesressourcesProcesssus de routagePeerId Lookup(ResourceId)
PropriétésFiabilitéPerformancePassage à l’échelleEquilibre de la charge et du traficTolérance aux fautesCoût de maintenance
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Contexte Les tables de hachage distribuées
Exemple de DHT : Chord
Déployé dans CFS, ConChord et DDNSTopologie en anneauChaque pair n héberge les clés ]precedent(n)]
Utilisation de fingersRoutage en log(N) sauts
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Contexte Problématique
Problématique
Contexte actuelUtilisation dans des environnements contraints (entreprises,universités, administrations, . . . )Besoin d’assurer une qualité de service
Limites des approches standardsTrop centraliséesPassage à l’échelleGestion de la dynamique du modèle
Propositions existantes de supervision du modèle P2PApproches incitatives
Modèles économiquesSystèmes de confiance et de réputation
Gestion de la topologie virtuelleApproches intégrées au service
ObjectifConcevoir des paradigmes de gestion adaptée aux caractéristiques dumodèle P2P et compatibles avec les approches standard de la gestion
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Modélisation des informations de gestion
Plan de la présentation
1 ContexteLe modèle pair à pairLes tables de hachage distribuéesProblématique
2 Modélisation des informations de gestionExtension de CIM pour les réseaux et services P2PSupervision de la plate-forme Jxta
3 Monitorage de la performance des DHTsModèle d’abstraction orienté performanceApplication à la DHT Chord
4 Organisation du plan de supervisionConception d’une approche hiérarchiqueEvaluation de l’architecture de gestion sur Pastry
5 Conclusions et perspectives
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Modélisation des informations de gestion Extension de CIM pour les réseaux et services P2P
Modélisation des informations de gestion
Choix et formalisme d’expression des objets gérés ?
Quoi gérer ?Quelles informations sont à intégrer dans un modèle del’information ?
Comment représenter ces informations ?Quel formalisme choisir pour exprimer un modèle de l’information ?
Notre contributionModèle de l’information
Générique à toute application P2PAbstraction complête des concepts du modèle P2P
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Modélisation des informations de gestion Extension de CIM pour les réseaux et services P2P
Choix d’un formalisme d’expression des objets gérés
CIM : Le modèle commun de l’informationApproche standard proposée par le DMTFGestion des équipements, réseaux et servicesFormalisme orienté objet
Description graphique type UMLLangage support : MOF
Modèle de l’informationModèle CoreModèle Common
Schémas d’extension
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Modélisation des informations de gestion Extension de CIM pour les réseaux et services P2P
Notre proposition [ICT’04]
Schéma d’extension de CIMConcepts communs à toutes les infrastructures P2P
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Modélisation des informations de gestion Extension de CIM pour les réseaux et services P2P
Modèle de l’organisation
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Modélisation des informations de gestion Extension de CIM pour les réseaux et services P2P
Modèle de l’organisation
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Modélisation des informations de gestion Supervision de la plate-forme Jxta
Application à la plate-forme Jxta [Sun 01]
ObjectifsValidation du modèle de l’informationMise en oeuvre d’une architecturecentraliséeProjet RNRT Safari
The Metering and Monitoring Project
Instrumentation de la plate-formeService de monitorageConsole d’administration distanteGestion de Jxta à travers Jxta
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Modélisation des informations de gestion Supervision de la plate-forme Jxta
Spécialisation du modèle de l’information
AspectsOrganisationCommunicationServices
Instrumentation MMP
ProblèmeOù stocker les instancespartagées ?
Notre solutionUtilisation de deux vues
Vue localeVue globale
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Modélisation des informations de gestion Supervision de la plate-forme Jxta
Spécialisation du modèle de l’information
AspectsOrganisationCommunicationServices
Instrumentation MMP
ProblèmeOù stocker les instancespartagées ?
Notre solutionUtilisation de deux vues
Vue localeVue globale
Guillaume Doyen (LORIA - UHP) Supervision des réseaux et services P2P 12 décembre 2005 16 / 39
Modélisation des informations de gestion Supervision de la plate-forme Jxta
Schéma des différentes vues
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Modélisation des informations de gestion Supervision de la plate-forme Jxta
Synthèse
Modèle de l’informationExtension de CIM pour les réseaux et services P2PGénérique à toute application P2PAbstraction des concepts
JXTASpécialisation et instanciation du modèle génériqueExpérimentation d’une architecture centraliséeDéveloppement d’une application de monitorage
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Monitorage de la performance des DHTs
Plan de la présentation
1 ContexteLe modèle pair à pairLes tables de hachage distribuéesProblématique
2 Modélisation des informations de gestionExtension de CIM pour les réseaux et services P2PSupervision de la plate-forme Jxta
3 Monitorage de la performance des DHTsModèle d’abstraction orienté performanceApplication à la DHT Chord
4 Organisation du plan de supervisionConception d’une approche hiérarchiqueEvaluation de l’architecture de gestion sur Pastry
5 Conclusions et perspectives
Guillaume Doyen (LORIA - UHP) Supervision des réseaux et services P2P 12 décembre 2005 19 / 39
Monitorage de la performance des DHTs Modèle d’abstraction orienté performance
Problématique
Besoin de monitorer la performancePerformances statiques des DHTs
O(log(N)), O(1)
Travaux d’évaluationModèles analytiquesSimulations
Notre contribution [EUNICE’05]Evaluation par la mesureModèle de l’information
Fondé sur le modèle de métriques de CIMEtend notre modèle de l’information générique
Orienté performanceEvaluation dans un cadre de déploiement réel
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Monitorage de la performance des DHTs Modèle d’abstraction orienté performance
Définition des unités de travail
Processus génériques à toute DHTProcessus de localisationProcessus de maintenanceProcessus d’insertion pour les nœuds et les clésProcessus de retrait pour les nœuds et les clés
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Monitorage de la performance des DHTs Modèle d’abstraction orienté performance
Abstraction du processus de localisation
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Monitorage de la performance des DHTs Modèle d’abstraction orienté performance
Modélisation du processus de localisation
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Monitorage de la performance des DHTs Application à la DHT Chord
Application à la DHT Chord [MMNS’04]
Définition de métriquesDynamique de l’anneau
Fréquence d’insertion et de retrait des nœuds et des clésTemps de présence moyen
Performance du processus de localisation
Nombre moyen de sauts pour acheminer les requêtes
Equilibre des clés
Ecart des nœuds par rapport à la moyenne
Cohérence des tables de routageCohérence de l’anneauCohérence de la liste de suivantsCohérence des fingers
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Monitorage de la performance des DHTs Application à la DHT Chord
Modèle de l’information
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Monitorage de la performance des DHTs Application à la DHT Chord
Synthèse
Monitorage de la performance des DHTsNécessaire dans le cadre d’un déploiementAbstraction du fonctionnement d’une DHTDéfinition d’un ensemble de métriquesExtension de notre modèle de l’information générique
Instanciation sur ChordApplication à une infrastructure concrèteSpécialisation par l’intégration de métriques dédiées
Guillaume Doyen (LORIA - UHP) Supervision des réseaux et services P2P 12 décembre 2005 26 / 39
Organisation du plan de supervision
Plan de la présentation
1 ContexteLe modèle pair à pairLes tables de hachage distribuéesProblématique
2 Modélisation des informations de gestionExtension de CIM pour les réseaux et services P2PSupervision de la plate-forme Jxta
3 Monitorage de la performance des DHTsModèle d’abstraction orienté performanceApplication à la DHT Chord
4 Organisation du plan de supervisionConception d’une approche hiérarchiqueEvaluation de l’architecture de gestion sur Pastry
5 Conclusions et perspectives
Guillaume Doyen (LORIA - UHP) Supervision des réseaux et services P2P 12 décembre 2005 27 / 39
Organisation du plan de supervision Conception d’une approche hiérarchique
Motivations
ProblématiqueNotre modèle de l’information
Qui crée les instances d’objets gérés ?Où sont stockées ces instances ?Qui y accède ?Comment y accède-t-on ?
Comment organise-t-on le plan de gestion ?
Plusieurs solutionsArchitecture centralisée
Contraire aux caractéristiques du modèle P2PSolution distribuée (P2P)
Complexe (synchronisation, autorité, . . . )
Notre proposition : une solution hybride
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Organisation du plan de supervision Conception d’une approche hiérarchique
Notre proposition [GRES’05]
Organisation hiérarchique du plan de gestion
MotivationsStructure adaptée aufonctions d’aggrégation(Sum, Min, Count , . . . )Approche standard degestion
ContraintesDistribution du rôle degestionnaireEquilibre de la structureElection des gestionnairesMaîtrise de la profondeur
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Organisation du plan de supervision Conception d’une approche hiérarchique
Principes de construction
1 Rôle des pairsFeuilles : agentsNœuds supérieurs auxfeuilles : gestionnaires
2 Identification : Service3 Construction par préfixe
commun4 Poids de nœuds5 Election des gestionnaires
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Organisation du plan de supervision Conception d’une approche hiérarchique
Définition formelle
Tree definition1 P−1 ← ∅2 ∀L ∈ λ
3 ∀n ∈ N4 Qd1...dL ← Qd1...dL ∪ {n | n.Prefix(L) = d1 . . . dL}5 PL ← {Qd1...dL | Qd1...dL 6= ∅, 0 ≤ di < B, 1 ≤ i ≤ L}6 ∀P ∈ PL \ {PL ∩ PL−1}7 G← G ∪ {n | n ∈ P, n /∈ G,
n.Weight() = max(p.Weight(), p ∈ P)}
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Organisation du plan de supervision Conception d’une approche hiérarchique
ExempleInitialisation
B = 4, D = 3P−1 = ∅, G = ∅
N = 0
G = {∅}P0 = {{001, 002, 003, 010, 012, 120, 123}}P0 \ {P0 ∩ P−1} = P0Election de 012
N = 1
G = {012}P1 = {{001, 002, 003, 010, 012}, {120, 123}}P1 \ {P1 ∩ P0} = P1Election de 002 et 120
N = 2
G = {012, 002, 120}P2 = {{001, 002, 003}, {010, 012}, {120, 123}}P2 \ {P2 ∩ P1} = {{001, 002, 003}, {010, 012}}Election de 001 et 010
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Organisation du plan de supervision Conception d’une approche hiérarchique
ExempleInitialisation
B = 4, D = 3P−1 = ∅, G = ∅
ConstructionN = 0
G = {∅}P0 = {{001, 002, 003, 010, 012, 120, 123}}P0 \ {P0 ∩ P−1} = P0Election de 012
N = 1
G = {012}P1 = {{001, 002, 003, 010, 012}, {120, 123}}P1 \ {P1 ∩ P0} = P1Election de 002 et 120
N = 2
G = {012, 002, 120}P2 = {{001, 002, 003}, {010, 012}, {120, 123}}P2 \ {P2 ∩ P1} = {{001, 002, 003}, {010, 012}}Election de 001 et 010
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Organisation du plan de supervision Conception d’une approche hiérarchique
ExempleInitialisation
B = 4, D = 3P−1 = ∅, G = ∅
ConstructionN = 0
G = {∅}P0 = {{001, 002, 003, 010, 012, 120, 123}}P0 \ {P0 ∩ P−1} = P0
Election de 012N = 1
G = {012}P1 = {{001, 002, 003, 010, 012}, {120, 123}}P1 \ {P1 ∩ P0} = P1Election de 002 et 120
N = 2
G = {012, 002, 120}P2 = {{001, 002, 003}, {010, 012}, {120, 123}}P2 \ {P2 ∩ P1} = {{001, 002, 003}, {010, 012}}Election de 001 et 010
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Organisation du plan de supervision Conception d’une approche hiérarchique
ExempleInitialisation
B = 4, D = 3P−1 = ∅, G = ∅
ConstructionN = 0
G = {∅}P0 = {{001, 002, 003, 010, 012, 120, 123}}P0 \ {P0 ∩ P−1} = P0Election de 012
N = 1
G = {012}P1 = {{001, 002, 003, 010, 012}, {120, 123}}P1 \ {P1 ∩ P0} = P1Election de 002 et 120
N = 2
G = {012, 002, 120}P2 = {{001, 002, 003}, {010, 012}, {120, 123}}P2 \ {P2 ∩ P1} = {{001, 002, 003}, {010, 012}}Election de 001 et 010
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Organisation du plan de supervision Conception d’une approche hiérarchique
ExempleInitialisation
B = 4, D = 3P−1 = ∅, G = ∅
ConstructionN = 0
G = {∅}P0 = {{001, 002, 003, 010, 012, 120, 123}}P0 \ {P0 ∩ P−1} = P0Election de 012
N = 1
G = {012}P1 = {{001, 002, 003, 010, 012}, {120, 123}}P1 \ {P1 ∩ P0} = P1Election de 002 et 120
N = 2
G = {012, 002, 120}P2 = {{001, 002, 003}, {010, 012}, {120, 123}}P2 \ {P2 ∩ P1} = {{001, 002, 003}, {010, 012}}Election de 001 et 010
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Organisation du plan de supervision Conception d’une approche hiérarchique
ExempleInitialisation
B = 4, D = 3P−1 = ∅, G = ∅
ConstructionN = 0
G = {∅}P0 = {{001, 002, 003, 010, 012, 120, 123}}P0 \ {P0 ∩ P−1} = P0Election de 012
N = 1G = {012}P1 = {{001, 002, 003, 010, 012}, {120, 123}}P1 \ {P1 ∩ P0} = P1
Election de 002 et 120N = 2
G = {012, 002, 120}P2 = {{001, 002, 003}, {010, 012}, {120, 123}}P2 \ {P2 ∩ P1} = {{001, 002, 003}, {010, 012}}Election de 001 et 010
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Organisation du plan de supervision Conception d’une approche hiérarchique
ExempleInitialisation
B = 4, D = 3P−1 = ∅, G = ∅
ConstructionN = 0
G = {∅}P0 = {{001, 002, 003, 010, 012, 120, 123}}P0 \ {P0 ∩ P−1} = P0Election de 012
N = 1G = {012}P1 = {{001, 002, 003, 010, 012}, {120, 123}}P1 \ {P1 ∩ P0} = P1Election de 002 et 120
N = 2
G = {012, 002, 120}P2 = {{001, 002, 003}, {010, 012}, {120, 123}}P2 \ {P2 ∩ P1} = {{001, 002, 003}, {010, 012}}Election de 001 et 010
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Organisation du plan de supervision Conception d’une approche hiérarchique
ExempleInitialisation
B = 4, D = 3P−1 = ∅, G = ∅
ConstructionN = 0
G = {∅}P0 = {{001, 002, 003, 010, 012, 120, 123}}P0 \ {P0 ∩ P−1} = P0Election de 012
N = 1G = {012}P1 = {{001, 002, 003, 010, 012}, {120, 123}}P1 \ {P1 ∩ P0} = P1Election de 002 et 120
N = 2
G = {012, 002, 120}P2 = {{001, 002, 003}, {010, 012}, {120, 123}}P2 \ {P2 ∩ P1} = {{001, 002, 003}, {010, 012}}Election de 001 et 010
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Organisation du plan de supervision Conception d’une approche hiérarchique
ExempleInitialisation
B = 4, D = 3P−1 = ∅, G = ∅
ConstructionN = 0
G = {∅}P0 = {{001, 002, 003, 010, 012, 120, 123}}P0 \ {P0 ∩ P−1} = P0Election de 012
N = 1G = {012}P1 = {{001, 002, 003, 010, 012}, {120, 123}}P1 \ {P1 ∩ P0} = P1Election de 002 et 120
N = 2G = {012, 002, 120}P2 = {{001, 002, 003}, {010, 012}, {120, 123}}P2 \ {P2 ∩ P1} = {{001, 002, 003}, {010, 012}}
Election de 001 et 010
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Organisation du plan de supervision Conception d’une approche hiérarchique
ExempleInitialisation
B = 4, D = 3P−1 = ∅, G = ∅
ConstructionN = 0
G = {∅}P0 = {{001, 002, 003, 010, 012, 120, 123}}P0 \ {P0 ∩ P−1} = P0Election de 012
N = 1G = {012}P1 = {{001, 002, 003, 010, 012}, {120, 123}}P1 \ {P1 ∩ P0} = P1Election de 002 et 120
N = 2G = {012, 002, 120}P2 = {{001, 002, 003}, {010, 012}, {120, 123}}P2 \ {P2 ∩ P1} = {{001, 002, 003}, {010, 012}}Election de 001 et 010
Guillaume Doyen (LORIA - UHP) Supervision des réseaux et services P2P 12 décembre 2005 32 / 39
Organisation du plan de supervision Conception d’une approche hiérarchique
ExempleInitialisation
B = 4, D = 3P−1 = ∅, G = ∅
ConstructionN = 0
G = {∅}P0 = {{001, 002, 003, 010, 012, 120, 123}}P0 \ {P0 ∩ P−1} = P0Election de 012
N = 1G = {012}P1 = {{001, 002, 003, 010, 012}, {120, 123}}P1 \ {P1 ∩ P0} = P1Election de 002 et 120
N = 2G = {012, 002, 120}P2 = {{001, 002, 003}, {010, 012}, {120, 123}}P2 \ {P2 ∩ P1} = {{001, 002, 003}, {010, 012}}Election de 001 et 010
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Organisation du plan de supervision Evaluation de l’architecture de gestion sur Pastry
Mise en oeuvre de notre algorithme [DSOM’05]
ProblèmeNotre algorithme ne peut être exécuté que de manière centralisée
Connaissance de l’ensemble des pairs
SolutionDistribution de l’algorithme à travers trois protocoles
Protocole d’insertionProtocole de départProtocole de maintenance
Exécuté par les gestionnaires
Utilisation du modèle P2P
Guillaume Doyen (LORIA - UHP) Supervision des réseaux et services P2P 12 décembre 2005 33 / 39
Organisation du plan de supervision Evaluation de l’architecture de gestion sur Pastry
Implantation
Plate-forme JavaFreePastry 1.4JMX RI 1.2
Instrumentation des noeudsServices de découverte et de maintenanceTables de routage
Architecture des noeuds
Guillaume Doyen (LORIA - UHP) Supervision des réseaux et services P2P 12 décembre 2005 34 / 39
Organisation du plan de supervision Evaluation de l’architecture de gestion sur Pastry
EvaluationCoût moyen d’insertion d’un noeud
0
5
10
15
20
25
30
35
0 5 10 15 20
Individual insertion cost (with nodes’ weight)Individual insertion cost (without nodes’ weight)
Guillaume Doyen (LORIA - UHP) Supervision des réseaux et services P2P 12 décembre 2005 35 / 39
Organisation du plan de supervision Evaluation de l’architecture de gestion sur Pastry
Synthèse
Proposition d’organisationApproche hiérarchique Gestionnaire/AgentRespect des caractéristiques du modèle P2PFonctionnement distribué
Implantation et évaluationFondé sur la DHT PastryValidation de la propositionFonctionnelle sur des petites communautésLimites induites par le poids
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Conclusions et perspectives
Plan de la présentation
1 ContexteLe modèle pair à pairLes tables de hachage distribuéesProblématique
2 Modélisation des informations de gestionExtension de CIM pour les réseaux et services P2PSupervision de la plate-forme Jxta
3 Monitorage de la performance des DHTsModèle d’abstraction orienté performanceApplication à la DHT Chord
4 Organisation du plan de supervisionConception d’une approche hiérarchiqueEvaluation de l’architecture de gestion sur Pastry
5 Conclusions et perspectives
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Conclusions et perspectives
Synthèse des contributions
Modèle de l’informationExtension de CIMGénérique à toute applicationAbstrait les concepts des communautés P2P
Instanciation sur JXTAMise en œuvre d’une architecture de gestion centraliséeDéveloppement d’une application de supervision
Monitorage de la performance des DHTsAbstraction du fonctionnementDéfinition de métriquesExtension de notre modèle de l’informationApplication à Chord
Modèle d’organisation du plan de gestionOrganisation hiérarchiqueRespect des caractéristiques du modèle P2P
PastryEvaluation sur de petites communautésLimites de la métrique de poids
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Conclusions et perspectives
Perspectives
Modèle de l’informationDéploiement distribué (DHT, . . . )Soumission au DMTF
Supervision de la plate-forme JXTARobustesse et optimisationsMise en œuvre d’actions de contrôleProposition d’intégration au sein de la plate-forme
Monitorage de la performance des DHTsGénéralisation des abstraction (maintenance, insertion et retrait)Implantation sur des infrastructures existantes
Modèle d’organisation du plan de gestionEvaluation à grande échelleApplication de fonctions de gestion
Perspective à moyen termeUtilisation du P2P pour la supervision
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