[論文レビュー] A Rollback in the History of Communication-Induced Checkpointing

Islene C. Garcia, Gustavo M. D. Vieira+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 20, 2017

Distributed systems and fault tolerance参考文献 22被引用数 10

ひとこと要約

この論文は、論理時計を用いた通信誘発型チェックポイントプロトコルにおいて、最近提案された最も効率的なプロトコルとして主張された FINE および Lazy-FINE チェックポイントプロトコルの効率性を挑戦する。両プロトコルが依然として無意味なチェックポイントを生成可能であることを証明し、それらの主張された最適性を無効にし、この分野における最先端の状態を、もはや最新のプロトコルではなく、古くからの HMNR（完全に情報化された）および Lazy-FI プロトコルへと回帰させる。

ABSTRACT

The literature on communication-induced checkpointing presents a family of protocols that use logical clocks to control whether forced checkpoints must be taken. Efficiency of these protocols is measured by how many forced checkpoints are needed to ensure no checkpoint will be useless to the application; the fewer forced checkpoints the better. For many years, HMNR, also called Fully Informed (FI), was the most complex and efficient protocol of this family. The Lazy-FI protocol applies a lazy strategy that defers the increase of logical clocks, resulting in a protocol with better efficiency for distributed systems where processes can take basic checkpoints at different rates. Recently, the Fully Informed aNd Efficient (FINE) protocol was proposed using the same control structures as FI, but with a stronger and, presumably better, checkpoint-inducing condition. FINE and its lazy version, called Lazy-FINE, would now be the most efficient checkpointing protocols based on logical clocks. This paper reviews this family of protocols, proves a theorem on a condition that must be enforced by all stronger versions of FI, and proves that both FINE and Lazy-FINE do not guarantee the absence of useless checkpoints. As a consequence, FI and Lazy-FI can be rolled back to the position of most efficient protocols of this family of index-based checkpointing protocols.

研究の動機と目的

• 論理時計に基づく最近のチェックポイントプロトコルの効率性に関する主張を再表現・再評価すること。
• すべての強化版 Fully Informed (FI) プロトコルが無意味なチェックポイントを回避するための必要条件を同定・形式化すること。
• FINE および Lazy-FINE プロトコルが無意味なチェックポイントの存在を保証しないことを証明すること。
• このインデックスベースの通信誘発型チェックポイントの家族において、HMNR（完全に情報化された）および Lazy-FI プロトコルを再び最も効率的なプロトコルとして回復すること。

提案手法

• 著者らは、より強力な FI プロトコルのいかなる変種でも無意味なチェックポイントを回避するために満たすべき必要条件を形式化する。
• 論理時計メカニズムを用いて、FINE および Lazy-FINE におけるチェックポイント誘発条件を分析する。
• FINE および Lazy-FINE が依然として無意味なチェックポイントを生成可能であることを示す反例を構築する。
• FINE および Lazy-FINE における論理時計の更新戦略が、チェックポイントの重複を防げないことを証明する。
• 同じ条件下で、FINE/Lazy-FINE と HMNR および Lazy-FI のチェックポイント動作を比較する。
• 形式的推論を用いて、FINE および Lazy-FINE において、無意味なチェックポイントの不在が保証されていないことを示す。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 以前の研究で主張されたように、FINE プロトコルは真に無意味なチェックポイントを排除できるのであろうか？
• RQ2 より強力な FI プロトコルのすべての変種が、無意味なチェックポイントを防止するために満たすべき必要条件は何か？
• RQ3 FINE および Lazy-FINE プロトコルは、現実的な通信パターン下でも依然として無意味なチェックポイントを生成可能であろうか？
• RQ4 FINE および Lazy-FINE が HMNR および Lazy-FI を上回るとされる効率性の向上は、実際の状況でも有効であろうか？
• RQ5 HMNR および Lazy-FI は、インデックスベースの通信誘発型チェックポイントの家族において、依然として最も効率的なプロトコルであろうか？

主な発見

• FINE および Lazy-FINE プロトコルは、元の主張とは異なり、無意味なチェックポイントの存在を保証しない。
• より強力な FI 変種が無意味なチェックポイントを排除するための必要条件が形式的に同定され、証明された。
• FINE および Lazy-FINE における論理時計の更新戦略は、重複するチェックポイントを防げない。
• 証明により、FINE および Lazy-FINE が、ロールバック回復において一切使われないチェックポイントを生成可能であることが示された。
• その結果、HMNR（完全に情報化された）および Lazy-FI プロトコルが、この分野における最も効率的なプロトコルとして再確立された。
• 本論文は、FINE および Lazy-FINE の効率性に関する主張が無効であると結論づけ、したがって、この分野における最先端の状態は、再び遡ることを余儀なくされた。