[논문 리뷰] Multileader WAN Paxos: Ruling the Archipelago with Fast Consensus.

Ailidani Ailijiang, Aleksey Charapko외 2명|arXiv (Cornell University)|2017. 03. 27.

Distributed systems and fault tolerance참고 문헌 21인용 수 6

한 줄 요약

WPaxos는 유연한 큐럼을 사용하여 지리적으로 분산된 리더들 간에 객체 영역을 동적으로 분할하는 다중 리더 WAN Paxos 프로토콜로, WAN 통신을 최소화함으로써 저지연, 고처리량의 공감대를 달성한다. 적응형 객체 이전과 로컬 연산 최적화를 통해 EPaxos 대비 평균 지연 시간 18배, 중앙 지연 시간 65배 빠른 성능을 달성한다.

ABSTRACT

We present WPaxos, a multileader wide area network (WAN) Paxos protocol, that achieves low-latency high-throughput consensus across WAN deployments. WPaxos dynamically partitions the global object-space across multiple concurrent leaders that are deployed strategically using flexible quorums. This partitioning and emphasis on local operations allow our protocol to significantly outperform leaderless approaches, such as EPaxos, while maintaining the same consistency guarantees. Unlike statically partitioned multiple Paxos deployments, WPaxos adapts dynamically to the changing access locality through adaptive object stealing. The ability to quickly react to changing access locality not only speeds up the protocol, but also enables support for mini-transactions. We implemented WPaxos and evaluated it across WAN deployments using the benchmarks introduced in the EPaxos work. Our results show that WPaxos achieves up to 18 times faster average request latency and 65 times faster median latency than EPaxos due to the reduction in WAN communication.

연구 동기 및 목표

• 광역망(WAN) 환경에서 EPaxos와 같은 리더리스 공감대 프로토콜의 높은 지연 시간 문제를 해결하기 위해.
• 강력한 일致성 보장을 훼손하지 않으면서 지리적으로 분산된 시스템에서 처리량을 향상시키고 지연 시간을 줄이기 위해.
• 동적 액세스 국지성에 적응함으로써 미니 트랜잭션에 효율적으로 대응할 수 있도록 하기 위해.
• 다중 Paxos 인스턴스에서의 정적 분할의 한계를 극복하기 위해 런타임 유연성을 도입하기 위해.

제안 방법

• 액세스 국지성에 기반해 다수의 동시 리더들 간에 글로벌 객체 영역을 동적으로 분할한다.
• 최소한의 WAN 간 통신으로도 공감대를 달성할 수 있도록 가능한 탄력적인 큐럼을 활용한다.
• 변경되는 액세스 패턴에 대응해 리더들 간에 객체를 이전하는 적응형 객체 이전을 사용한다.
• 로컬 연산을 우선순위로 정함으로써 WAN 통신 의존도를 줄임으로써 성능을 최적화한다.
• 모든 연산이 글로벌 총순서로 정렬됨을 보장함으로써 강력한 일치성 보장을 유지한다.
• 직접 성능 비교가 가능하도록 EPaxos의 벤치마킹 프레임워크를 활용한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 다중 리더 Paxos 프로토콜은 WAN 환경에서 EPaxos와 같은 리더리스 프로토콜보다 상당히 낮은 지연 시간을 달성할 수 있는가?
• RQ2 변경되는 액세스 패턴 하에서 동적 객체 분할과 적응형 이전이 성능 향상에 얼마나 효과적으로 작용하는가?
• RQ3 다중 리더 공감대는 낮은 지연 시간을 유지하면서도 미니 트랜잭션을 얼마나 잘 지원할 수 있는가?
• RQ4 탄력적인 큐럼 구성이 일치성을 훼손하지 않으면서 WAN 통신을 얼마나 줄일 수 있는가?

주요 결과

• WPaxos는 WAN 배포 환경에서 EPaxos 대비 최대 18배 빠른 평균 요청 지연 시간을 달성한다.
• WPaxos의 중앙 지연 시간은 EPaxos 대비 65배 빠르며, 뚜렷한 성능 향상을 보여준다.
• 로컬 연산 우선순위와 적응형 객체 이전을 통해 데이터를 액세스 핫스팟과 일치시킴으로써 WAN 통신을 줄인다.
• 다중 리더와 동적 분할을 사용함에도 불구하고 WPaxos는 EPaxos와 동일한 강력한 일치성 보장을 유지한다.
• 액세스 국지성의 변화에 신속히 반응함으로써 효율적인 미니 트랜잭션 지원을 가능하게 한다.
• 성능 향상의 주요 원인은 알고리즘 최적화가 아니라 교차 데이터센터 통신 감소이다.