Strong consistency replication helps keep application logic simple and provides significant benefits for correctness and manageability. Unfortunately, the adoption of strongly-consistent replication protocols has been curbed due to their limited scalability and performance. To alleviate the leader bottleneck in strongly-consistent replication protocols, we introduce Pig, an in-protocol communication aggregation and piggybacking technique. Pig employs randomly selected nodes from follower subgroups to relay the leader's message to the rest of the followers in the subgroup, and to perform in-network aggregation of acknowledgments back from these followers. By randomly alternating the relay nodes across replication operations, Pig shields the relay nodes as well as the leader from becoming hotspots and improves throughput scalability. We showcase Pig in the context of classical Paxos protocols employed for strongly consistent replication by many cloud computing services and databases. We implement and evaluate PigPaxos, in comparison to Paxos and EPaxos protocols under various workloads over clusters of size 5 to 25 nodes. We show that the aggregation at the relay has little latency overhead, and PigPaxos can provide more than 3 folds improved throughput over Paxos and EPaxos with little latency deterioration. We support our experimental observations with the analytical modeling of the bottlenecks and show that the rotating of the relay nodes provides the most benefit for reducing the bottlenecks and that the throughput is maximized when employing only 1 randomly rotating relay node.


翻译:· 猪利用后续分组随机挑选的节点,向分组其他追随者传递领导者的信息,并在网络内汇总来自这些追随者的确认信息;不幸的是,由于在复制作业中随机交替中继节点,猪头顶住中继节点,防止其成为热点,改善可扩展性;我们用古典和平协议展示猪头,许多云计算服务和数据库都大力复制这种传统和平协议;我们执行和评价PigPaxos, 比较5至25个节点各组不同工作量下的Pegos和EPaxos协议,将领导者的信息传达给其他追随者,并进行从这些追随者那里获得的确认。我们显示,通过在复制作业中随机交替交替中继节点,猪头和头部都避免成为热点,提高可扩展性能;我们用经典和平协议展示猪头,许多云计算服务和数据库都大力复制。

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