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# Concurrence et cohérence dans les systèmes répartis
## Autheur: Matthieu Perrin
## Auteur: Matthieu Perrin
## Reflexions
## Réflexions
Un peu de mal a comprendre les bornes de cohérence.
Ca veut dire quoi composable ?
Un peu de mal à comprendre les bornes de cohérence.
Ça veut dire quoi composable ?
## Définitions
Système réparti: Collection d'entités de calcul autonomones connectées en vue d'accomplir une tâche commune.
Système réparti : Collection d'entités de calcul autonomes connectées en vue d'accomplir une tâche commune.
Entités de calcul: (ou processus). Entité d'un réseau capable de décision en fonction de stimuli.
Entités de calcul : (ou processus). Entité d'un réseau capable de décision en fonction de stimuli.
Cohérence forte: Les objets ciblés cachent la concurrence et se comportent comme si tous les accès etait sequentiels.
Cohérence forte : Les objets ciblés cachent la concurrence et se comportent comme si tous les accès était séquentiels.
## Introduction
Un système réparti est caractérisé par:
Un système réparti est caractérisé par :
- L'échelle du système
- Les moyens d'interactions
- Gestion des fautes (c.f.: reynal18 attacks) (et nombre de fautes acceptables)
- Rapport au temps (y a t'il une horloge partagé ?)
- Gestion des fautes (c.f. : reynal18 attacks) (et nombre de fautes acceptables)
- Rapport au temps (y a-t-il une horloge partagée ?)
## Les histoires concurrentes
Une histoire concurrente est un ensemble d'évenements partiellement ordonnés par un ordre de processus et étiquetés par des opérations.
Une histoire concurrente est un ensemble d'événements partiellement ordonnés par un ordre de processus et étiquetés par des opérations.
3 primitives possibles:
3 primitives possibles :
- Broadcast (diffusion fiable):
- Validité: tout message reçu est émis par un processus
- Uniformité: tout message reçu par un processus est recu par tout les autres processus
- FIFO Broadcast (idem Broadcast):
- Réception FIFO: tout message reçu par un processus est reçu dans l'ordre d'émission
- Causal Broadcast (idem FIFO Broadcast):
- Réception causale: Tout message m' envoyé par un processus après reception d'un message m est aussi reçu après m chez tout les autres processus
- Broadcast (diffusion fiable) :
- Validité : tout message reçu est émis par un processus
- Uniformité : tout message reçu par un processus est reçu par tous les autres processus
- FIFO Broadcast (idem Broadcast) :
- Réception FIFO : tout message reçu par un processus est reçu dans l'ordre d'émission
- Causal Broadcast (idem FIFO Broadcast) :
- Réception causale : Tout message $m'$ envoyé par un processus après réception d'un message $m$ est aussi reçu après $m$ chez tous les autres processus
### Composabilité
La composabilité définit la possibilité pour deux types de données abstraits différents cohérent pris de manière unitaire, de pouvoir être combinés tout en gardant leurs conhérences.
La compossibilité définit la possibilité pour deux types de données abstraits différents, cohérente pris de manière unitaire, de pouvoir être combinés tout en gardant leurs cohérences.
### Décomposabilité
### Décomposable
La décomposabilité définit la possibilité pour deux types de données abstraits différents cohérent si considérés "ensemble" de rester cohérent si considérés séparéments.
La décomposabilité définit la possibilité pour deux types de données abstraits différents cohérents si considérés "ensemble" de rester cohérent si considérés séparément.
### Localité
@ -52,69 +52,69 @@ La localité est le respect simultané de la composabilité et de la décomposab
## Modèles
Cohérence forte impossible dans des environements crédibles de cloud. (Trop de risques de déni de services)
Cohérence forte impossible dans des environnements crédibles de cloud. (Trop de risques de déni de services)
Ci dessous une liste des differents paradigmes de modélisation de système répartis:
Ci-dessous une liste des différents paradigmes de modélisation de système répartis :
### Cohérence Sequentiel (Décomposable, Fort)
### Cohérence Séquentiel (Décomposable, Fort)
Cohérence Sequentiel (SC): Les objets ciblés cachent la concurrence et se comportent comme si tous les accès etait sequentiels.
Le but est de mimer le comportement "comme si" un serveur centralisait et ordonnait l'information. (Ca peut etre le cas ou non, il faut juste que la propriété soit respectée).
Y a un débat sur une notion de la cohérence séquentielle. La première formalisation de ce type de cohérence formulé par Lamport oublie de mentionner la notion de "synchronisation". Ce qui peut conduire a des comportements non cohérents. Elle permet par exemple l'existence d'histoires infinies qui viennent s'ajouter les unes derrières les autres. Ce qui serait absurde dans un système réel. (Exemple: infinité de lecture suivie d'une infinité d'écriture).
Il y a donc débat sur la notion de cohérence séquentielle avec une école qui considére ce cas comme plausible, et une autre qui souhaite rajouter une notion de synchronisation.
Cohérence Séquentiel (SC) : Les objets ciblés cachent la concurrence et se comportent comme si tous les accès était séquentiels.
Le but est de mimer le comportement "comme si" un serveur centralisait et ordonnait l'information. (Ça peut être le cas ou non, il faut juste que la propriété soit respectée).
Il y a un débat sur une notion de la cohérence séquentielle. La première formalisation de ce type de cohérence formulé par Lamport oublie de mentionner la notion de "synchronisation". Ce qui peut conduire a des comportements non cohérents. Elle permet par exemple l'existence d'histoires infinies qui viennent s'ajouter les unes derrières les autres. Ce qui serait absurde dans un système réel. (Exemple : infinité de lectures suivie d'une infinité d'écritures).
Il y a donc débat sur la notion de cohérence séquentielle avec une école qui considère ce cas comme plausible et une autre qui souhaite rajouter une notion de synchronisation.
### Linéarisibilité ()
### Linéarisabilité ()
Il y a ici un lien fort entre l'ordre d'action du processus et son intégration au système. Il y a une synchronicité plus forte.
Ici lorsqu'un processus souhaite acceder à un objet, si il n'entre en conflit avec aucune action d'écriture, il récupere la valeur antérieur à son éxécution. (propriété: Registre Sûr).
Si plusieurs processus veulent acceder à un objet, et entrent en concurrence avec une écriture, alors ils ne peuvent retourner seulement la valeur avant ou après l'écriture (propriété: Registre Régulier).
Si deux lectures ne sont pas concurrentes, alors elles doivent rétourner une valeur au moins aussi récente que la lecture antérieur. (propriété: Registre Atomique).
Ici lorsqu'un processus souhaite accéder à un objet, s'il ne rentre pas en conflit avec aucune action d'écriture, il récupère la valeur antérieure à son exécution. (propriété : Registre Sûr).
Si plusieurs processus veulent accéder à un objet, et entrent en concurrence avec une écriture, alors ils ne peuvent retourner seulement la valeur avant ou après l'écriture (propriété : Registre Régulier).
Si deux lectures ne sont pas concurrentes, alors elles doivent retourner une valeur au moins aussi récente que la lecture antérieure. (propriété : Registre Atomique).
### Serialisabilité (Décomposable, Faible)
### Sérialisabilité (Décomposable, Faible)
ACID: Atomicité (une transaction est soit completement acceptée soit completement avortée), Cohérence (Un transaction éxécutée dans un état correct emmène vers un état correct), Isolation (Les transactions n'interferent pas entre elles), Durabilité (une transaction accepté n'est pas remise en cause).
ACID : Atomicité (une transaction est soit complètement acceptée soit complètement avortée), Cohérence (Une transaction exécutée dans un état correct emmène vers un état correct), Isolation (Les transactions n'interfèrent pas entre elles), Durabilité (une transaction acceptée n'est pas remise en cause).
La serialisabilité est similaire à la linéarisibilité, à la difference que des transactions peuvent être avortés. Cela à pour effet de rendre le système moins "fort" en terme de consistence.
La sérialisabilité est similaire à la linéarisabilité, à la différence que des transactions peuvent être avortés. Cela à pour effet de rendre le système moins "fort" en termes de consistance.
### Convergence (Composable, Faible)
La convergence est une notion de cohérence faible. Elle définit un systèmes qui peut à un instant t être divergent, mais qui finira sur un temps infinit à converger vers un état commun.
La convergence est une notion de cohérence faible. Elle définit un système qui peut à un instant $t$ être divergent, mais qui finira sur un temps infini à converger vers un état commun.
### Convergenece forte (Composable, Foaible)
### Convergence forte (Composable, Faible)
La convergence forte est une extension de la convergence où notre histoire est diviser en plusieurs états. Chaques transaction se trouve dans un état avec d'autres transaction avec qui elle partage un "passé commun". On définit le passé commun comme la base de connaissance antérieur à l'éxécution de la transaction.
La convergence forte est une extension de la convergence où notre histoire est divisée en plusieurs états. Chaque transaction se trouve dans un état avec d'autres transactions avec qui elle partage un "passé commun". On définit le passé commun comme la base de connaissance antérieur à l'exécution de la transaction.
#### Data type pour la convergence
Les types de données vue pour les autres modèles sont peu adapté pour modeliser les interactions dasn le cas de la convergence. On privilégie plutot des types de données qui permettent de définir des états (ex: OR-SET).
Les types de données vues pour les autres modèles sont peu adapté pour modéliser les interactions dans le cas de la convergence. On privilégie plutôt des types de données qui permettent de définir des états (ex : OR-SET).
### Intention
L'intention est une notion qui tend à aplliquer la cohérence en fonction de l'intention des utilisatuers. Elle trouve son sens particulièrement dans l'éditions collaborative lors d'écritures concurentes. Mais sa spécification reste flou et c'est un concept qui semble difiicile à appliquer.
L'intention est une notion qui tend à appliquer la cohérence en fonction de l'intention des utilisateurs. Elle trouve son sens particulièrement dans l'édition collaborative lors d'écritures concurrentes. Mais sa spécification reste floue et c'est un concept qui semble difficile à appliquer.
### Coherence pipeline (Décomposable, Faible)
### Cohérence pipeline (Décomposable, Faible)
La cohérence pipeline consiste une cohérence ne garantissant pas l'ordre des états finaux. C'est donc une cohérence faible. La chose la plus notable est que le résultat n'est pas garantit pour deux histoires concurentes équivalentes.
La cohérence pipeline consiste une cohérence ne garantissant pas l'ordre des états finaux. C'est donc une cohérence faible. La chose la plus notable est que le résultat n'est pas garantit pour deux histoires concurrentes équivalentes.
### Cohérence de Cache (Composable, Décomposable, Fort)
On imagine que chaque type de donnée abstraite utilise une seule et même memoire qu'il partage avec tous les processus de l'histoire concurrente. Chaque mêmemoire respecte une cohérence séquentiel.
On imagine que chaque type de donnée abstraite utilise une seule et même mémoire qu'il partage avec tous les processus de l'histoire concurrente. Chaque mémoire respecte une cohérence séquentielle.
### Cohérence d'écriture (Faible)
Un aspect manquant de la convergence est l'absence de cohérence d'écriture. C'est à dire que rien ne garantit que les données écrites par un processus soient bien celles lue à la fin par les lectures infinits.
Un aspect manquant de la convergence est l'absence de cohérence d'écriture. C'est-à-dire que rien ne garantit que les données écrites par un processus soient bien celles lue à la fin par les lectures infinies.
Le concept de cohérence d'écriture vise donc à spécifier cette propriété.
### Cohérence d'écriture forte (Faible)
La cohérence d'écriture forte est une extension de la cohérence d'écriture qui rajoute un ordre dans les opérations d'écriture. Ceci permet d'assurer que chaque opération soient faites dans le même état et assure donc une convergence plus "rapide".
La cohérence d'écriture forte est une extension de la cohérence d'écriture qui rajoute un ordre dans les opérations d'écriture. Ceci permet d'assurer que chaque opération soit faites dans le même état et assure donc une convergence plus "rapide".
## Cohérence causale
### Cohérence Causale Faible
Cohérence direct avec son passé local, et respect de cette cohérence avec les autres processus par transitivité. Aucune préservation de l'ordre des opérations.
Résultat potentiellement divergents ?
Cohérence directe avec son passé local et respect de cette cohérence avec les autres processus par transitivité. Aucune préservation de l'ordre des opérations.
Résultat potentiellement divergent ?
### Convergence Causale
@ -122,4 +122,4 @@ Rajout de la notion d'ordre totale. Qui permet de garantir la convergence du ré
### Cohérence Causale
Cohérence avec les écritures du passé causal et des lectures du passé local.
Cohérence avec les écritures du passé causal et des lectures du passé local.