Cohérence dans les systèmes de stockage distribués : fondements théoriques avec applications au cloud storage

Consistency in distributed storage systems : theoretical foundations with applications to cloud storage La conception des systèmes distribués est une tâche onéreuse : les objectifs de performance, d’exactitude et de fiabilité sont étroitement liés et ont donné naissance à des compromis complexes décrits par de nombreux résultats théoriques. Ces compromis sont devenus de plus en plus importants à mesure que le calcul et le stockage se sont déplacés vers des architectures distribuées. De plus, l’absence d’approches systématiques de ces problèmes dans les outils de programmation modernes les a aggravés — d’autant que de nos jours la plupart des programmeurs doivent relever les défis liés aux applications distribués. En conséquence, il existe un écart évident entre les abstractions de programmation, les exigences d’application et la sémantique de stockage, ce qui entrave le travail des concepteurs et des développeurs. Cette thèse présente un ensemble de contributions tourné vers la conception de systèmes de stockage distribués fiables, en examinant ces questions à travers le prisme de la cohérence. Nous commençons par fournir un cadre uniforme et déclarative pour définir formellement les modèles de cohérence. Nous utilisons ce cadre pour décrire et comparer plus de cinquante modèles de cohérence non transactionnelles proposés dans la littérature. La nature déclarative et composite de ce cadre nous permet de construire un classement partiel des modèles de cohérence en fonction de leur force sémantique. Nous montrons les avantages pratiques de la composabilité en concevant et en implémentant Hybris, un système de stockage qui utilise différents modèles pour améliorer la cohérence faible généralement offerte par les services de stockage dans les nuages. Nous démontrons l’efficacité d’Hybris et montrons qu’il peut tolérer les erreurs arbitraires des services du nuage au prix des pannes. Enfin, nous proposons une nouvelle technique pour vérifier les garanties de cohérence offertes par les systèmes de stockage du monde réel. Cette technique s’appuie sur notre approche déclarative de la cohérence : nous considérons les modèles de cohérence comme invariants sur les représentations graphiques des exécutions des systèmes de stockage. Une mise en œuvre préliminaire prouve cette approche pratique et utile pour améliorer l’état de l’art sur la vérification de la cohérence.