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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
28. April 2009 Strukturierte P2P Systeme 2
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Übersicht
Motivation strukturiert vs. unstrukturiert Hashing Chord BATON P-Grid CAN Fazit
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Motivation
effizientes Routing effiziente Suche garantierte Aufwandsabschätzungen durch Ausnutzung der Netzstruktur
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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
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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
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Chord
Ring Topologie Hashfunktion für
Knoten und Keys Zuordnung im
Uhrzeigersinn (Nachfolger)
Knoten
Keys
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Fingertabelle
Bitlänge der Hashwerte: m Maximal m Einträge in Fingertabelle Eintrag i: successor(n + 2i-1)
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Routing
Suche nach Key 11
Startet bei N15
N15
N2
N3
N8
N6N10
N9
N13
lookup(11)
N11
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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
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Routing
Fingertabelle N8:
N15
N2
N3
N8
N6N10
N9
N13
lookup(11)
i n+2i-1 succ(n+2i-1)
1 9 N9
2 10 N10
3 12 N13
4 0 N2N11
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Routing
Fingertabelle N10:
N15
N2
N3
N8
N6N10
N9
N13
lookup(11)
i n+2i-1 succ(n+2i-1)
1 11 N11
2 12 N13
3 14 N15
4 2 N2N11
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Join
Berechne Hash Beliebigen
Knoten n kontaktieren
n bestimmt Fingertabelle
N15
N2
N3
N8
N6N10
N9
N13
join(5)
N11
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BATON
Balanced Tree Structure for Peer-to-Peer Networks
balancierter Binärbaum Knoten identifiziert durch Level und Nummer Nummer = Position innerhalb Level
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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
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Join
h i j k l m n o
d e f g
b c
a
q r s
t
tp
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Routing
h i j k l m n o
d e f g
b c
a
p q r s t
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Bereichssuche
Wie normale Suche, aber nach einem Knoten dessen Bereich sich mit dem Suchbereich schneidet
Von gefundenem Knoten aus über Nachbarschaftsverweise
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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
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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
Bereichssuche von Knoten 1 zu Präfix 01 bis 10 über Nachbarschaftskanten
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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
Bereichssuche von Knoten 1 zu Präfix 01 bis 10 mit shower Algorithmus
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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)
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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
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Fazit
CAN unabhängig von der Größe des Netzes Chord und P-Grid soviel wie Hash lang BATON ungefähr 6*log(N/4)
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
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Fazit
Chord am schnellsten BATON etwas langsamer als Chord P-Grid im worst case am langsamsten CAN im Schnitt am langsamsten
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
28. April 2009 Strukturierte P2P Systeme 25
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Fazit
BATON und P-Grid unterstützen von sich aus Chord und CAN mit geeigneten
Hashfunktionen
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
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Vielen Dank für´s Zuhören