tables
Bienkowskiet al.[2℄ onsidera asuavidade(smoothness),ouseja,arazão entre o om-
primentodo maior e domenor intervalosdo espaço de endereçamento, um parâmetro
importante da rede. Esse parâmetro informa sobre a arga de armazenamento pois
grandes intervalosimpli amem maior armazenamento. Issoé válido jáque otrabalho
redistribuição dos intervalos, transferindo nós om intervalos pequenos para lo ais de
intervalos grandes, dividindo-os. A idéia é de nir o tamanho dos intervalos seguindo
parâmetros de sistema, ou seja, intervalos maiores que um determinado valor
T 1
sãoonsiderados longos,intervalosmenores quedeterminadovalor
T 2
(T 2 < T 1
)são on-siderados urtos e os demaisintervalos são onsiderados médios. Os nós que possuem
intervalos urtos saem então da rede eentram novamentees olhendo um identi ador
no meio domaior segmento en ontrado emum onjuntode nós pesquisados.
Oalgoritmopara balan eamento fun ionada seguinte forma:
1. São de nidos 3tamanhos de intervalos(short, middle e long)
2. A idéia é minimizaros intervalos grandes sem, ontudo, os deixar pequenos de-
mais.
3. O algoritmofun iona em i los, em ada i lo pro ura-se um onjunto linear de
pequenosintervalosparadeixararede. Assim adanósaidarede omuma erta
probabilidade evoltanomeio de um grande intervalodividindo-o.
4. O algoritmo fun iona diferentementepara diferentes nós. Se um nópequeno ou
médioresolve nãosairdarede,eleapenas parti ipaen aminhandoasmensagens
que hegam para ele.
Para realizara migração de nós para balan ear a arga o sistema pre isa ontatar
diversos nós aleatoriamente, o que determina o padrão de omuni ação do algoritmo.
Entretanto,as informaçõesde arga para tomadade de isãosão todas lo ais, ou seja,
um nónão depende de informaçõesde argados outrosnós para agir.
3.4 Ee tive load balan ing of peer-to-peer systems
O trabalho de Mondal et al. [20℄ fo ao balan eamento de arga envolvendo migração
e repli ação de itens dados em uma rede DHT de larga es ala (WAN). Mais espe i-
amente, se preo upa om redes peer-to-peer de ompartilhamento de arquivos. Tal
objetivo se diferen ia dos apresentados até o momento, pois nesse aso o re urso m
é o armazenamento de dados. O sistema é visto omo um onjunto de lusters de
nós e apartir dessavisão são onstruídasasté ni as de balan eamentointra- luster e
inter- luster. As máquinas presentes numa mesma rede lo al(LAN) são onsiderados
repli ação ou pela migração dos dados entre nós e lusters. Para tomar essa de isão
são analisados dados estatísti os que todonó da rede guarda. Por meio desses dados,
haves (itens de dados) que possuem grande pro ura podem então ser identi ados.
O trabalho não diz entretanto omo uma DHT pode lidar om repli ação de dados e
manter o sistema de bus a fun ionando e ientemente. O trabalhoé avaliado apenas
em relaçãoà migraçãode dados.
Opadrãode omuni ação éditadopela omuni ação entre vizinhosdentrode ada
luster. Os lusters vizinhostro aminformaçõesde arga. Seumlíderdete tarqueseu
luster possui argasuperioremmaisde10%emrelaçãoà argamédiadeseusvizinhos
ele se onsidera sobre arregado. Nesse aso, o líder sele iona os itens de dados que
podem estar sobre arregandoo luster e enviapara seus vizinhos es olhendo primeiro
os que possuem menor arga.
A arga
L
de um nóP
é medida omo:L
P
= D × (CP U
P
÷CP U
T otal no cluster
)
(Dé o número de megabytes retornados)
Visão do Algoritmo: algumasaçõesprin ipaisdo algoritmo são:
•
De ne a distân iaT
entre 2 lusters omo sendo o tempo de omuni ação entre oslíderes de ada luster.•
Clusters om uma distân iaT
menor que determinado valor são onsiderados vizinhos.•
Lideressão responsáveis por oordenarasações do luster (Load-balan ing, sear- hing,et .).•
Lideres armazenam informações sobre seu próprio luster e sobre seus vizinhos quesãoatualizadas periodi amente.OBalan eamento de argade armazenamento érealizado em 2níveis:
Balan eamento Intra- luster: nesse modo, a tomada de de isão é entralizada, ou seja,
paresenviaminformaçõesparalíderqueresolvequandoagir. Em seguida,o1 o
nóo
que temmais arga manda arga (itensde dados) parao último quetem menos
arga, o 2 o
manda paraopenúltimoe assimpor diante.
Balan eamento Inter- luster: nessemodoasmigrações/repli açõessãorealizadasapenas
Nessa té ni a de balan eamento não são onsideradas questões de heterogeneidade dos
nós. Entretanto a avaliação da té ni a é feita om arga de distribuição de armazenamento
não uniformepor meio desimulações.
3.5 A s heme for load balan ing in heterogeneous
distributed hash tables
Otrabalho des ritoporGiakkoupis eHadzila os [9℄forne emaisumaté ni aparabalan ea-
mentode argaemDHTsdegrandees ala(WANs)fo adanobalan eamentodoespaçodeen-
dereçamento. Nesse asonãosãoutilizadasmigraçõesdeservidoresvirtuais,obalan eamento
o orre dinami amente quando um nó entra ou sai do sistema. Questõesde heterogeneidade
de nóssão onsideradas nessa té ni a.
São des ritos dois algoritmos de balan eamento dos segmentos de responsabilidade de
ada nó. Oprimeiroalgoritmoédire ionadoparaambienteshomogêneoseosegundo, quena
verdadeé umaadaptaçãodo primeiro, édire ionado para ambientes heterogêneos.
Visão do Algoritmo para ambientes homogêneos: A seguir estão algumas ações prin-
ipais do algoritmo para a entrada de um nó na rede. O pro esso de saída do nó é
semelhante e nãoserá des rito aqui.
•
São enviadas requisições para outros nós através do me anismo de bus a (loo- kup). Onúmero de requisições enviadas, entretanto, é propor ional ao tamanhodo segmento donó debootstrap.
•
O maior dos segmentos retornados ( ada nó é responsável por um determinado segmento do espaço de endereçamento) é dividido ao meio e uma dasmetades éasso iadaao novo nó quea abou deentrar narede.
Visão do Algoritmo para ambientes heterogêneo: Opro essoésemelhanteaodes rito
anteriormente. Novamente,nãoserádes ritoaquiopro essodesaídadonó,pelomesmo
motivo.
•
Cada nó tem um pesow
de nido omo umapotên ia de 2 que a entre 1 eW
(parâmetro do sistema).•
Cadanóéasso iado omumsegmento doespaçode havesqueépropor ionalao seupeso.•
São riados grupos virtuais que representam um onjunto de nós. O peso de um grupoG
,denominadow(G)
éa soma dospesos detodososnós dogrupo.•
É ne essário um me anismo de gerên ia de grupos para manipular entradas e saídasde nós.•
São enviadasrequisiçõespara gruposde nós através do me anismode bus a (lo- okup). O número de requisições enviadas é propor ional ao tamanho segmentototal formadopelogrupo do nóde bootstrap.
•
o novo nó éentãoasso iadoao grupodo maior dossegmentosretornados.Nãosão omentadas nades riçãodotrabalho questõesdedistribuiçãode arga, deforma
que foi onsideradauniformepara aanálisedo trabalho. A avaliaçãoda té ni afoirealizada
por meio demodelagemmatemáti a, onde foramanalisados osdois algoritmospropostos.
3.6 Distributed, se ure load balan ing with skew,
heterogeneity, and hurn
Ledlie e Seltzer[16℄des revemno seutrabalhoumaté ni aparabalan eamento de argaem
DHTs delargaes alaque onsideraaheterogeneidade dosnósde umarede, umadistribuição
nãouniformede argaealtadinami idade(entradaesaídadenós)narede. Emváriosoutros
trabalhos de balan eamento o objetivo prin ipal émanter o tamanho dossegmentos dosnós
o mais pare ido possível; a té ni a proposta, entretanto, se preo upa om o nível de arga
instantânea observada em ada nó, onsiderando nós heterogêneos. Dessa forma, a té ni a
de ne algumas métri as que permitem avaliar a arga de um nó. Mais espe i amente, é
utilizado umesquema de limiar paramedir essa arga.
Assim, ada nó tem informações da sua própria arga, e dos parâmetros que indi am
sobre arga ou subutilização de re ursos. Quem ontrola a quantidade da arga que ada nó
será responsável, entretanto, éum onjunto deservidores virtuaisasso iados a adanó. Para
es olher os identi adores dosservidores virtuais éfeita uma requisiçãode
k
identi adores.Esses identi adores são gerados seguindo uma té ni a de validação para aumentar a segu-
rançadosistema. Osidenti adoresdosnóssãogerados omumapartirdeumafunçãohash
e de umnúmero
x
erti ado por um entrode erti ação. Dessaformaapenasnós autori-zados podem gerar identi adores. Esses
k
identi adores sãoentão utilizados para riaçãodo onjunto de servidoresvirtuais de ada nó. Cada servidorvirtual riadoé posi ionadono
espaçodeendereçamentoseguindo umafunçãogulosaquebus aumaboalo alizaçãolevando
em onsideração omo arásua argaeadosseusvizinhos. ACriaçãode servidoresvirtuais
ontinua atéque ameta de argado nósejaatingida.
Visão do Algoritmo: Aseguirestãoalgumas açõesprin ipaisdo algoritmo paraa entrada
•
primeiro sãodeterminados oslimites de arga eobtidos osk
identi adores veri- áveis.•
emseguida, osnósresponsáveis poresses identi adores são onta tados.•
para adanó ontatado, umafunção gulosadetermina qualpermiteainserçãode umnovonó omummenor usto. Esse ustoébaseadonotamanhodoespaçodeendereçoque adanótem eda argaque adaumsuporta, onsiderando quenós
ommaisre ursos suportam mais argaque nós ommenos re ursos.
As informações do sistema ne essárias para realizar o balan eamento são obtidas por
meio de amostragem, uma vez que um onjunto de nós deve ser onsultado antes de um
novo servidorvirtualser riado. Alémdisso, até ni ades rita podeser empregadadeforma
passiva - riação de servidores virtuais a onte e apenas quando um nó entra na rede - ou
ativa- riaçãode novosservidoresemlo ais diferentespodea onte erperiodi amente. Nesse
último aso é ne essário realizar onsultas a identi adores periodi amente. Para avaliar a
té ni a foramrealizadas simulaçõesque utilizavamdistribuições nãouniformes de arga ede
apa idades dosnós.
3.7 Multitifa eted simultaneous load balan ing in
DHT-based P2P systems
Nessetrabalho,des rito por Abereretal. [1 ℄oprin ipal objetivoé obalan eamento de arga
de armazenamento e repli ação de dados. A té ni a proposta se baseia em um algoritmo
des entralizado que onstrói uma estrutura de dados distribuída responsável por adaptar o
parti ionamento do espaço de haves à distribuição de dados para al ançar balan eamento
de armazenamento de dados. Esse algoritmo também é apaz de seadaptar a mudanças na
distribuição dosdados, queé onseguidopor meiodoreparti ionamento doespaçode haves.
Umme anismopararealizaramanutenção nopro essode repli açãotambéméapresentado.
Como oalgoritmoédes entralizado,paraobterinformaçõesdo sistema, ada nófaz uma
amostragem em pou os outros nós paraobter informações. A partir dessas informações são
tomadas de isões lo ais, por exemplo, repli ar uma have em outra partição do espaço de
a ordo om onívelde sobre arga. Oalgoritmo trabalha sobre aDHT P-Grid. Abaixoserão
des ritas suasprin ipais ara terísti as.
P-Grid
Utiliza umaárvorede qualquer aridade (vamos onsiderar aqui umaárvorebinária) para
representaraestruturadebus as. Essaárvorepodeserdesbalan eadaparare etirin linações
tornelinearnopior aso,osautoresgarantemquenapráti aissonãoa onte e, permane endo
o pro esso de bus alogarítmi o nonúmero departições doespaço de haves.
Cadanóéasso iado omumafolhanaárvorebináriaepossuiasso iadoaeleum aminho,
que orresponde a uma string binária utilizada para realização das bus as. Assim, para
realização doroteamento é utilizadoumme anismodepre xo,paraisso, ada nóguardaum
onjunto de referên ias para o nó om o mesmo pre xo om ex eção do último bit, que é
invertido.
Paralidar oma onstruçãoda árvorede formaatorná-la exíveleadaptávelà distribu-
ição da arga são de nidas várias operações. Essas operações representam apenas possíveis
interações entre osnósdarede. Elas podemser ombinadas de diversas formasparase riar
estratégias de onstrução.
3.8 E ient, proximity-aware load balan ing for
DHT-based P2P systems
Nessetrabalho, Zhue Hu[36℄ pro uramresolveroproblema dedesbalan eamento observado
entre os nós de uma DHT omo expli ado na seção 2.4 . Além disso, nesse trabalho são
onsiderados informaçõesde proximidade entreosnóspara reduziros ustosde transferên ia
de arga. A distribuição de arga onsiderada pelo algoritmo é não uniforme. A té ni a
proposta utilizaa idéia deservidores virtuaise atransferên ia dessesservidoresentrenósda
rede paraatingiro nível debalan eamento desejado.
O esquema de balan eamento proposto é realizado em quatro etapas. Durante essas
quatro etapas são oletadas informações de arga/ apa idade e tomadas as de isões para
balan eamento. Paraobtenção das informaçõesde arga e apa idade de servidores virtuais
entreosnósé onstruídaumaestruturadedadosdistribuída. Essaestruturaéumaárvoreque
envolvetodoo espaçodeendereçamento deforma que,apósa onstruçãodaárvore, ada nó-
folhaesteja asso iadoaalgum servidorvirtual. Essaárvoretambéméutilizada pararealizar
atransferên iasde argaentreosnós,oquepermitequeessatransferên ia queindependente
dosistemadepesquisadaDHT.Éassumidoqueduranteopro essodebalan eamentoa arga
do sistemapermane eestável. Asquatro etapas sãodes ritasabaixo.
Load balan ing information agregation - LBI Obtém uma visão das distribuições de
arga e apa idade de todo o sistema por meio de um me anismo de agregação de
informação.
Node lassi ation Dea ordo omasinformaçõesobtidas na faseanterior ada nóé las-
Virtual server assignment - VSA Nessafase, é ini iado umpro esso de es olhadosser-
vidores virtuais que serão transferidos. Essa es olha é feita levando em onsideração
a arga e a apa idade de ada servidorvirtual, além dasinformações de proximidade
entre nós, de forma que seja possível, por meio de um algoritmo guloso, sele ionar os
servidores maispróximos quepermitam maior equilíbrio de arga oma transferên ia.
Virtual server transfering - VST Nessafaseo orremastransferên ias deservidores vir-
tuais om basenases olhasrealizadas naetapaanterior.
3.9 Simple load balan ing for distributed hash table
O trabalho des rito por Byers et al. [3℄. tenta, soba suposição de argauniformemente dis-
tribuída, balan eara argadeumsistema omumaté ni asimples. Emvezdesimplesmente
utilizar uma função hash paramapearumitemde dadosno espaçode endereçamento, omo
é omumente realizado em redes DHTs, duas ou mais funções são utilizadas, a partir dos
identi adores gerados os nós responsáveis são onta tados e é es olhido para armazenar o
item onó queestá om menos argano momento.
Oalgoritmo fun iona, então,da seguinteforma:
•
Umnó utiliza umasériede funçõeshash,h
1
(x), h
2
(x), h
3
(x), . . .
paraoitemx
e então ini ia várias operações debus a doespaço de haves, umapara ada ponto obtido.•
Ao ontatar os nós responsáveis por esses pontos é avaliado o nível de arga de ada ume é es olhidoo quepossuimenos arga para armazenaro itemx
.•
Pararealizarabus aporumpontopode-segerarbus asemparalelopara omtodasas funções hash utilizadas para armazenar o item. Entretanto, uma idéia menos ustosaem termos de omuni ação é adi ionar, na hora do armazenamento, apontadores dos
nós rejeitados (por estarem mais arregados) para o nó es olhido. Com esse nível de
indireção é possíveles olherapenasumdasfunçõesutilizadas erealizar a pesquisa.
•
Paramanter osapontadores, osautores assumem queos provedores do itemx
atuali- zarão arede periodi amente.Otrabalho analisado apresenta ainda alguma outrasformas deseaproveitar doesquema
de indireção paramelhorar obalan eamento do sistema. Maisespe i amente, propõeo uso
dasté ni astradi ionais debalan eamento omapontadores fazendoaligaçãoentre oslo ais
3.10 A thermal-dissipation-based approa h for
balan ing data load in DHTs
Otrabalho deRie heetal. [25℄propõeumalgoritmoparalidar ombalan eamento de arga
de número de itensde dados, ouseja, a argade umnóé medida omoasoma dositens que
ele armazena. Para um sistema om N nós o ideal é que ada nó possua uma fração
1
N
dos itens de todoo sistema. A idéia doalgoritmo é utilizar ummapeamento dopro esso naturalde dissipação térmi a emmateriais, ouseja, onsidera a arga omo energia térmi ae a rede
de nós omoo material noqual a energia se espalha. Dessaforma, ada nó que per ebe que
sua argaaumentou ompartilha-a omosseusvizinhosimediatos. Porexemplo,ossu essores
e prede essores no aso de uma rede Chord, ou as regiões adja entes no aso de uma rede
CAN.
Umamodi ação da estruturada redeChord é proposta omo objetivo de prover maior
apa idadeparabalan eamentoemaiortolerân iaafalhas. Amodi ação onsisteemmanter
maisdeumnóresponsávelpelagerên iadeumintervalo. Nesse aso, o onteúdodestinadoa
determinado intervaloé distribuídoentreosnósresponsáveisporele, ouseja,esse onteúdoé
repli ado em ada umdosnósquegeren iam ointervalo. Paramantera gerên iadeitens de
dadosedenúmerosdenósporintervalo adanótemumponteiropara omuni ação om ada
um dos outros gerentes do intervalo. Essa nova estrutura laramente torna maior o tráfego
na rede.
Devidoàfalta deuniformidade nageração de identi adores omfunçõeshash, é omum
nasDHTsapresençadeintervalosmenoresqueoutros. Devidoaesse fatootrabalhodes rito
onsidera que osnós podemes olher diretamente sualo alização no espaçode endereços, ou
seja,umnópodedeslo ar-senoespaçodeendereçamento paratornaroseusegmentomaiorou
menor. Comissosepretende ontrolaronúmerodeelementosporintervaloeassim,melhorar
o balan eamento de arga. Podemos per eber, dessa forma,que os autores onsideram uma
distribuição de argauniforme.
Visão geraldo algoritmo.
•
Éde nido oparâmetrof
querepresenta onúmero mínimodenósquedevemgeren iar umintervalo.•
Todo nó queentra narede é apresentado a umnó queinformaa todososnós daquele intervaloa suapresença.•
Obalan eamento de argafun iona daseguinte forma:
2f
nós om argaex essiva: se2f
diferentesnósresponsáveisporumintervaloti-Maisque
f
nósemumintervalo: Seumintervalo ommaisquef
emenosque2f
nósnãoestásobre arregado,épossíveltransferiralgunsdessesnósparaintervalos
omtambémmaisde
f
nósde formaque,ao atingir2f
nós, ointervalopossaserdividido. paraissonós ompou a argadevemperiodi amenteinformarsuasitu-
açãopara outros nósde diferentes intervalos. Emboramen ionem que issopode
serrealizadopela ngertable, osautores não dãomaisdetalhesdopro edimento.
A arga de nós de umintervalo é omparada oma argade nóslo alizados em