Hybride P2P-Netze. Hybride P2P-Netze - Jan Ritzenhoff

Transkript

1 Hybride P2P-Netze

2 Inhalt: 1. Einleitung und Motivation 2. Konzept des Hybriden P2P 3. Kosten und Parameter 4. Performance 5. Zusammenfassung

3 Einleitung und Motivation Einleitung und Motivation

4 P2P als Grundgedanke des Internets Die Ursprüngliche Konzipierung des Internets der späten 60er Jahre war ein Peer-To-Peer-System Sinn des ARPANETS war die gemeinsame Nutzung von Computern in einem USA weiten Netzwerk Jeder Host war gleichberechtigt Einleitung und Motivation

5 P2P als Grundgedanke des Internets Die Ursprüngliche Konzipierung des Internets der späten 60er Jahre war ein Peer-To-Peer-System Sinn des ARPANETS war die gemeinsame Nutzung von Computern in einem USA weiten Netzwerk Jeder Host war gleichberechtigt Einleitung und Motivation

6 P2P wandelt sich zu einem Client/Server System Mit zunehmender Verbreitung wuchs das Internet stark an und es gab immer mehr Nutzer, die jedoch nur Informationen konsumierten. Die Zahl der Netzteilnehmer, die Ressourcen bereitstellten wurde immer geringer Das Internet kippte um zu einem CS-System Einleitung und Motivation

7 P2P wandelt sich zu einem Client/Server System Für die meisten neuen Netzteilnehmern war es unmöglich mit ihrer geringen Bandbreite (meist Modemanschluss) Daten dem Netz bereitzustellen. Somit beherrschte die C/S-Struktur immer mehr das Internet und P2P wurde zunächst in den Hintergrund gedrängt. Einleitung und Motivation

8 P2P wird wieder interessant Mitte der 90er Jahre rückte der Wunsch der Clients, Daten untereinander auszutauschen wieder mehr in den Vordergrund, auch wenn der Inhalt nun nicht mehr zu wissenschaftlichen Zwecken diente. Einleitung und Motivation

9 P2P wird wieder interessant Nachdem zunächst nur Instant Messaging (ICQ) betrieben wurde stieg mit zunehmender Leistungsfähigkeit der Clients der Wunsch Musik und Bilder untereinander, eben P2P zu tauschen. Einleitung und Motivation

10 P2P wird wieder interessant Die meisten Knoten heutiger P2P-Systeme befinden sich meist am Rande des Netzwerks und sind zudem von dem DNS-System ausgeschlossen, da sie keine fixen IP-Adressen haben. Diese Knoten besitzen wertvolle meist brachliegende Speicherressourcen. Einleitung und Motivation

11 P2P Systeme kommen zurück P2P-Systeme machen sich diese Ressourcen zu Nutze, um das Bedürfnis der Nutzer nach Kommunikation und Datentausch zu befriedigen. Einleitung und Motivation

12 Formen eines P2P-Systems P2P-Applikationen müssen dezentralisierte Ressourcen finden und verwalten können Es gibt grundsätzlich zwei verschiedene Formen eines P2P-Netzwerks: hybrides P2P reines P2P Einleitung und Motivation

13 Konzept des Hybriden P2P Konzept des Hybriden P2P

14 Generelles Konzept eines hybriden P2P-Systems Hybride P2P-Netze haben einen oder meist mehrere zentrale Server, die das Netzwerk koordinieren. Das eigentliche Konzept besteht aus drei Schritten: Login Anfrage Download Konzept des Hybriden P2P

15 Login Policys Es gibt zwei verschiedenene Login-Methoden auch Login Policys genannt Batch Policy Incremental Policy Bei jedem Login wird dem Server eine Liste des gesamten Datenbestandes übergeben. Der Server nimmt diese Liste in seinen Index auf. Loggt sich der User aus, wird seine gesamte Liste aus dem Index des Servers gelöscht. Nur beim alleeersten Login wird dem Server eine Liste des gesamten Datenbestandes übergeben. Der Server nimmt diese Liste in seinen Index auf. Loggt der User sich aus, behält der Server die Liste seiner Daten Bei jedem erneuten Login wird nur eine Liste der offline neu hinzugekommenen bzw. gelöschten Daten übergeben. Der Server aktualisiert seinen Index. Konzept des Hybriden P2P

16 Server-Architekturen Chained Architecture Full Replication Architecture Hash Architecture Unchained Architecture Konzept des Hybriden P2P

17 Chained Architecture Prinzip: Kann der lokale Server die Anfrage nicht befriedigen, wird sie zum nächsten sog. Remoteserver weitergereicht bis genügend Einträge gefunden sind. Konzept des Hybriden P2P

18 Full Replication Architecture Prinzip: Jeder Server ist zu jedem Zeitpunkt im Besitz einer globalen Liste, mit den Daten aller User. Konzept des Hybriden P2P

19 Hash Architecture Prinzip: Hier werden jedem Server bestimmte Wörter zugewiesen. Jedes Suchwort wird also von einem anderen Server bearbeitet und die Ergebnisse am Ende zu einer Liste zusammengefasst dem User übergeben. Konzept des Hybriden P2P

20 Unchained Architecture Prinzip: Server sind nicht miteinander verbunden und unabhängig voneinander. Der User kann also nur auf die Daten jeweils eines Servers zugreifen. Konzept des Hybriden P2P

21 Kosten und Parameter Kosten und Parameter

22 Kosten Bei jedem Login/Anfrage, die von einem Client gestellt wird, entstehen Kosten. Für jede Implementation eines Hybriden P2P-Systems muss individuell festgestellt werden, welche Serverarchitektur in Verbindung mit welcher Login-Policy gewählt wird, um die anfallenden Kosten so gering wie eben möglich zu halten. Es gibt 3 grundlegende Bereiche in denen Kosten anfallen: CPU Netzwerk Speicher Kosten und Parameter

23 Parameter User: Parameter Name FilesPerUser FracChange WordsPerFile WordsPerQuery CharPerWord QueryPerUserSec QueryLoginRatio QueryDownloadRatio ActiveFrac x r Standard-Wert Beschreibung Durchschnittliche Anzahl der Dateien pro User Durchschnittliche Anzahl der Dateien pro User, die offline geändert werden Durchschnittliche Wörter pro Dateiname Durchschnittliche Anzahl Keywords pro Anfrage Durchschnittliche Anzahl der Buchstaben pro Wort Durchschnittliche Anzahl Anfagen pro Sekunde pro User Verhältnis von Anfragen zu Logins pro Sekunde pro User Verhältnis von Anfragen zu Downloads pro Sekunde pro User Prozent der totalen Userpopulation di e zu jeder Zeit aktiv sind. Jede 100. Anfrage ist eine Anfrage mit bester SelectionPower Jede 400. Anfrage ist eine Anfrage mit bester Popularität Kosten und Parameter

24 Parameter System: Parameter Name LAN Bandbreite WAN Bandbreite CPU Speed NumServers MaxResults User-Server-Network Server-server-Net. Standard-Wert 80 Mb/s 8 Mb/s 800 MHz WAN LAN Beschreibung Bandbreite der LAN-Verbindung in Mb/s Bandbreite der WAN-Verbindung in Mb/s Geschwindigkeit des Prozessors in MHz Anzahl der Server im System Maximalanzahl der Ergebnisse einer Anfrage Netzwerktyp zwischen User und Server Netzwerktyp zwischen Server und Server Kosten und Parameter

25 Parameter Abgeleitete Parameter: Parameter Name ExServ ExTotalResults ExLocalResults ExRemoteResults UsersPerServer Beschreibung Erwartete Anzahl der Server, die benötigt werden, um eine Anfrage zu befriedigen Erwartete Anzahl der Ergebnisse die von allen Servern zurückgegeben werden Erwartete Anzahl der Ergebnisse die vom Lokalen Server zurückgegeben werden Erwartete Anzahl der Ergebnisse die von allen RemoteSevern zurückgegeben werden Anzahl der eingeloggten User pro Server Kosten und Parameter

26 Performance Performance

27 Verhältnis: Erfüllung Anfrage zu Anzahl Dateien MaxResults = 100 x = 1000 Performance

28 Verhältnis: beteiligte Server zu Anzahl Dateien/Server MaxResults = 100 x = 1000 Performance

29 Verhältnis: Unterstützte User zu QueryLoginRatio Performance

30 Limitierende Faktoren Server Architektur Unchained Unchained Chained Chained Hash Hash FR FR LoginPolicy incremental batch incremental batch incremental batch incremental batch Limitierender Faktor User-Server Verbindung über WAN User-Server Verbindung über WAN User-Server Verbindung über WAN User-Server Verbindung über WAN Server-Server Verbindung über LAN Server-Server Verbindung über LAN CPU / später WAN CPU / später WAN Performance

31 Zusammenfassung Zusammenfassung

32 Zusammenfassung Es gibt zwei verschiedenene Login-Methoden: Batch und Incremental Es gibt vier verschiedene Server-Architekturen: Chained, FullReplication, Hash und Unchained Architecture = 8 verschiedene Kombinationsmöglichkeiten Doch welche ist nun die beste? Zusammenfassung

33 Batch vs. Incremental IncrementalLogin Strategien übertreffen ihr BatchLogin Gegenststück In einem Netzwerk, welches eine obere Schranke durch eine Netzauslastung erfährt ist die IncrementalLoginPolicy stets überlegen, da bei gleichen Anfragekosten die Netzwerkkosten fürs Login bedeutend geringer ist. Beide LoginPolicies sind äußerst sensitiv, was eine Veränderung des Parameters QueryLoginRatio anbelangt. Zusammenfassung

34 Server-Architekturen Heutzutage ist der klare Sieger die Chained-Architecture, solange nicht die Bandbreite der WAN Netze stark ansteigt oder aber die Interessen der User sich stark differenzieren werden. Die Performance sinkt jedoch, wenn viele Server an der Bearbeitung einer Anfrage beteiligt sind. Die Hash-Architecture benötigt sehr hohe Server-Server Bandbreiten. Diese Architektur ist nur eine gute Wahl, wenn: Die Bandbreite der LAN-Netze stark anstiege. Der Einsatz in Systemen erfolgt, in denen mit Ids bzw 1-Wort-Anfragen gearbeitet wird. Die Full-Replication-Architecture hat vor allem in Sytemen einen klaren Vorteil, in denen sich das Interesse der User stark differenziert, oder aber MaxResults relativ hoch gesetzt ist. Die Unchained-Architecture ist eher nicht zu empfehlen, da sie relativ wenige Ergebnisse pro Anfrage liefert. Sie ist nur zu empfehlen, wenn entweder die Menge der Ergebnisse nicht von Interesse ist, oder aber keine Serverkommunikation vorhanden ist. Zusammenfassung