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Lehrstuhl Informatik III: Datenbanksysteme Achim Landschoof

28. April 2009 Strukturierte P2P Systeme 1

Strukturierte P2P Systeme

Achim LandschoofBetreuerin: Dipl.-Inf. Jessica Müller



Übersicht

Motivation strukturiert vs. unstrukturiert Hashing Chord BATON P-Grid CAN Fazit



Motivation

effizientes Routing effiziente Suche garantierte Aufwandsabschätzungen durch Ausnutzung der Netzstruktur



strukturiert vs. unstrukturiert

unstrukturiert Verteilung Key-Daten-Tupel unabhängig von

Topologie Suche mittels Flooding oder Random-Walks

strukturiert Topologie bestimmt Verteilung gezielte Suche Verweise vorgegeben



Hashing

Eingabe beliebiger Länge wird auf Ausgabe fester Länge abgebildet

Jeder Hashwert möglich Ausgabe sieht aus wie zufällig kleine Änderung an Eingabe führt zu völlig

neuem Hashwert Alternativ ordnungserhaltende Hashfunktion



Chord

Ring Topologie Hashfunktion für

Knoten und Keys Zuordnung im

Uhrzeigersinn (Nachfolger)

Knoten

Keys



Fingertabelle

Bitlänge der Hashwerte: m Maximal m Einträge in Fingertabelle Eintrag i: successor(n + 2i-1)



Routing

Suche nach Key 11

Startet bei N15

N15

N2

N3

N8

N6N10

N9

N13

lookup(11)

N11



Routing

Fingertabelle N15:

N15

N2

N3

N8

N6N10

N9

N13

lookup(11)

N11

i n+2i-1 succ(n+2i-1)

1 0 N2

2 1 N2

3 3 N3

4 7 N8



Routing

Fingertabelle N8:

N15

N2

N3

N8

N6N10

N9

N13

lookup(11)


1 9 N9

2 10 N10

3 12 N13

4 0 N2N11



Routing

Fingertabelle N10:

N15

N2

N3

N8

N6N10

N9

N13

lookup(11)


1 11 N11

2 12 N13

3 14 N15

4 2 N2N11



Join

Berechne Hash Beliebigen

Knoten n kontaktieren

n bestimmt Fingertabelle

N15

N2

N3

N8

N6N10

N9

N13

join(5)

N11



BATON

Balanced Tree Structure for Peer-to-Peer Networks

balancierter Binärbaum Knoten identifiziert durch Level und Nummer Nummer = Position innerhalb Level



BATON Baum

h i j k l m n o

d e f g

b c

aLevel 0

Level 1

Level 2

Level 3

Knoten j: Level = 3, Nummer = 3, Vater = e, linkesKind = null, rechtesKind = r, linkerNachbar = b, rechterNachbar = rlinke Routing Tabelle:

Knoten linkeKind

rechteKind

untereGrenze

obereGrenze

1 i null null ilower

iupper

2 h p q hlower

hupper

Knoten linkeKind

rechteKind

untereGrenze

obereGrenze

1 k null null klower

kupper

2 l null null llower

lupper

3 n s t nlower

nupper

rechte Routing Tabelle:

p q r s t



Join

h i j k l m n o

d e f g

b c

a

q r s

t

tp



Routing

h i j k l m n o

d e f g

b c

a

p q r s t



Bereichssuche

Wie normale Suche, aber nach einem Knoten dessen Bereich sich mit dem Suchbereich schneidet

Von gefundenem Knoten aus über Nachbarschaftsverweise



P-Grid

1 32 4 65

00

0 1

1101 10

1:600:1

1:500:1

0:211:5

1:401:3

0:310:4

0:210:4Datenpräfi

x00

Datenpräfix

01

Datenpräfix

01

Datenpräfix

10

Datenpräfix

11

Datenpräfix

11

XP:xP

Knoten XRoutingtabelle Präfix P zu Knoten x

Daten mit Präfix P

Routing von Knoten 6 zu Präfix 00



P-Grid

1 32 4 65

00

0 1

1101 10

1:600:1

1:500:1

0:211:5

1:401:3

0:310:4

0:210:4Datenpräfi

x00

Datenpräfix

01

Datenpräfix

01

Datenpräfix

10

Datenpräfix

11

Datenpräfix

11

XP:xP


Daten mit Präfix P

Bereichssuche von Knoten 1 zu Präfix 01 bis 10 über Nachbarschaftskanten



P-Grid

1 32 4 65

00

0 1

1101 10

1:600:1

1:500:1

0:211:5

1:401:3

0:310:4

0:210:4Datenpräfi

x00

Datenpräfix

01

Datenpräfix

01

Datenpräfix

10

Datenpräfix

11

Datenpräfix

11

XP:xP


Daten mit Präfix P

Bereichssuche von Knoten 1 zu Präfix 01 bis 10 mit shower Algorithmus



CAN (0,1)

(0,0) (1,0)

(1,1)

(0; 0; 0,25; 0,25)

(0,25; 0;0,5; 0,25)

(0,5; 0; 0,75; 0,5)

(0; 0,75; 0,5; 1)

(0; 0,25;0,5; 0,5)

(0,5; 0,5;0,75; 0,75)

(0,5; 0,75;0,75;1)

(0,75; 0,5;1; 1)

(0,75; 0;1; 0,5)

(0; 0,5; 0,5; 0,75)



Fazit

Systeme haben unterschiedliche Stärken Wahl hängt vom Einsatzgebiet ab

Chord BATON P-Grid CAN

Verweise logN logN logN d

Join logN logN logN dN1/d+dlogN

einfache Suche

logN logN logN dN1/d

Bereichssuche X * logN logN + Y logN + Y YdN1/d

N: Anzahl Knoten, X: Anzahl Keys bei BereichssucheY: Anzahl Knoten auf denen sich die Keys befinden, d: Anzahl Dimensionen



Fazit

CAN unabhängig von der Größe des Netzes Chord und P-Grid soviel wie Hash lang BATON ungefähr 6*log(N/4)




einfache Suche






Fazit

Chord am schnellsten BATON etwas langsamer als Chord P-Grid im worst case am langsamsten CAN im Schnitt am langsamsten




einfache Suche






Fazit

BATON und P-Grid unterstützen von sich aus Chord und CAN mit geeigneten

Hashfunktionen




einfache Suche






Vielen Dank für´s Zuhören

lehrstuhl informatik iii: datenbanksysteme achim landschoof 28. april 2009 strukturierte p2p systeme...

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