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他のプロセスに あたえる影響が少ない 実行時ミラーリングシステム
指導教官 千葉 滋 助教授 学籍番号 柳澤 佳里
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近年のミラーリングの要件 実行時 遠隔地 サーバー動作中に停止せずにバックアップを行う 隣の建物や離れた都市にバックアップを作成
サーバーは24時間アクセスがあるので停止は不可能 遠隔地 隣の建物や離れた都市にバックアップを作成 災害に対応する必要がある 火事のとき隣のビルにバックアップしてあれば…
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素朴な分散ミラーリングシステム ミラーリングの負荷は高い 大量のデータを転送しないといけない ストレージサーバー ネットワーク クライアント
ミラーリングのための処理が必要 流量制御しない 大量のデータを転送しないといけない Zebra [John H. Hartmanら ’95]は上の構成だが、 RAID1ではなく、RAID4である RAID1: ミラーリング RAID4: 2/3ずつ分散保存
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提案するシステム: The Tottotto Mirroring System
負荷が軽い遠隔地ミラーリングシステム The Tottotto Mirroring System 他のプロセス sender receiver ネットワーク File System File System OS OS 負荷の軽減法 スケジューリング 他のプロセスが忙しいとき、ミラーリングを休止 冗長な送信データの除去 同一ファイルへの上書きは最終更新のみ送信
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Tottottoのスケジューリング 他プロセスへの影響を推測し、自主的に休止 Kernelの改造が不要
単位時間あたりのミラーリング量(進捗状況)減少時 資源の競合が起きた場合には進捗状況が悪化 Mbuf使用量の増加時 Mbuf: BSD系Unixにあるプロセス間通信用バッファー ネットワーク混雑時にはmbuf使用量が増加 再送多発 Kernelの改造が不要
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Progress-based Regulationとの違い
Progress-based Regulation[Douceur’99](PR)の欠点 競合検出が遅い 検定により資源の競合を検出 Tottottoのアプローチ PRに加えMbuf使用量の変化でも動作制限 ネットワーク混雑時、サーバープロセスは多忙 Tottottoはサーバー用途を想定 再送が大量発生し、mbuf使用量が急増
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Tottottoでの 冗長な送信データの除去
ミラー再開時に不要データを除去 同一箇所への上書きは最終更新のみ必要 LFSの機構で使用量なしの領域を発見 LFS: ログ形式のファイルシステム ディスクイメージ(LFS) 送信対象 停止 冗長 再開 同一箇所
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実験 目的 Tottottoのスケジューリングの評価 Web Server sender WebServerへの影響が小さい程良い
CPU Priorityスケジューリングと比較 実験環境 ミラー元,ミラー先 AMD AthlonXP 2200+,DDR SDRAM 1GB, Intel Ethernet PRO/100S,NetBSD 1.6R Web Client AMD AthlonXP 2200+,DDR SDRAM 1GB, Intel Ethernet PRO/1000MT,FreeBSD 4.7R ミラー元 ミラー先 バックアップ 負荷 http_load Web client
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実験I: CGIのディスク負荷が大きい場合
実験方法 /usr/src以下からQUERY_STRINGに含まれる文字列を探すCGIを実行 実験結果 (fetch/sec) 0.40 0.35 0.30 0.25 1秒あたりの CGIの実行回数 スケジュール なし CPU Priority スケジュール あり ミラー なし
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実験II: CGIのディスク負荷が小さい場合
実験方法 LFS上のファイルにQUERY_STRINGで与えられた文字列を書き込む(上書き) 実験結果 (fetch/sec) 300 290 280 270 260 1秒あたりの CGIの実行回数 ミラー なし スケジュール なし CPU Priority スケジュール あり
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まとめと今後の課題 まとめ 今後の課題 他プロセスが忙しいとき休止するミラーリングシステムを提案
Progress-based Regulationにmbuf監視をつけ、早めに動作制限 実験ではディスク負荷が高いときにうまく動作制限される 今後の課題 Mbuf使用量を見ることの効果を確認 不要なデータを飛ばすことの効果を確認 さらに小さい単位でのスケジューリング
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付録: Progress-based Regulation
特徴 重要度の低いプロセスに対するスケジューリング スケジューラに報告された進捗状況で動作制限 検定により競合を検出 利点 Kernel改造不要 CPU以外の資源についても競合検知が可能 難点 競合検出が遅い 検定に足るデータが集まるまで動作制限不可 発表許可出願中
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付録: Log-structured FS ログ構造のファイルシステム 各々のデータをsegmentに分けて管理
Index Fileで各segmentの使用状況を把握可能 Disk残量が少なくなった場合、cleanerdがGCする 発表許可出願中
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