We propose an Edge-write architecture which replicates and distributes data in the wide area network. Our system performs eager update propagation for update requests for the corresponding secondary server, whereas it lazily propagates updates from other secondary servers. Our architecture resolves consistency problems caused by read/update decoupling in the conventional lazy update propagationbased system. Although there is possibility for version difference to be occurred among several replicas, our concurrency mechanism easily detects such temporal inconsistency and keeps all replica nodes to be eventually consistent. Our system also improves overall scalability by alleviating the performance bottleneck at the primary server in compensation for increased but bounded response time. Such relaxed consistency management enables a read request to choose whether to read the replicated data immediately or to refresh it. We use the age of a local data copy as the freshness factor so that a secondary server can make a decision for freshness control independently. As a result, our freshness-controlled edge-write architecture benefits by adjusting a tradeoff between the response time and the correctness of data.
본 논문은 대규모 인터넷 서비스를 위한 중앙화된 데이터 복제 방법에서 병목현상을 제거하고 확장성을 높이는 연구를 수행하였다. 본 논문에서 제안한 에지-쓰기 아키텍처 Edge-write architecture는 중앙화된 복제 방법의 장점을 살리되 사용자의 요청들이 중앙 서버가 아니라 분산된 복제 서버에서 수행될 수 있는 방법을 제공한다.
에지-쓰기 아키텍처에서 사용자 요청은 우선적으로 복제 서버에 전달된다. 복제 서버는 사용자 요청이 해당 서버에서 수행될 수 있는지 판단한다. 만약 사용자 요청이 데이터 쓰기 또는 최신의 데이터 읽기 요청이라면 복제된 데이터를 제공할 수 없으므로 중앙 서버로 사용자 요청을 전달아여 순차화하고 다시 리턴받는다. 이 과정에서 해당 사용자 요청에 선행하는 업데이트가 존재하는 경우 업데이트를 먼저 처리하여 복제 서버의 데이터를 최신의 값으로 갱신한 후 사용자 요청을 실행한다. 제안하는 방법은 실제 데이터 업데이트가 일어날 때까지 해당 쓰기 요청에 의존성을 갖는 요청들을 복제 서버에서 블럭킹함으로써 세션 일관성 모델을 충족시킨다. 또한 중앙 서버에서 실제 사용자 요청을 실행하거나 블럭하지 않고 순차화만을 시킴으로써 중앙 서버의 부하를 줄여 병목현상을 제고한다. 제안한 방법은 비록 모든 사용자의 업데이트를 즉시 반영하지 않지만, 각각의 사용자 요청이 필요로 하는 시점에 데이터를 갱신함으로써 불필요한 데이터 갱신 회수를 줄이면서도 사용자에게 최신의 데이터를 제공할 수 있다.
본 논문에서는 추가적으로 읽기 조건 완화를 위한 신선도 freshness 기법을 도입하였다. 각각의 데이터 오브젝트에 대하여 최종 업데이트로부터 경과한 시간을 측정하여 신선도 조건에 부합하는 경우 복제 데이터의 갱신 없이 즉시 제공하도록 함으로써 응답 시간과 시스템 부하를 줄일 수 있다. 본 논문에서는 다양한 실험 결과를 통해 신선도와 시스템 성능의 상관관계를 보였다. 높은 성능을 얻기 위해서는 신선도 조건을 완화하여야 하지만 본 시스템에서는 쓰기 갱신 요청을 통해 데이터의 신선도를 적절한 수준으로 유지할 수 있었다.
결과적으로, 본 논문에서 제안하는 에지-쓰기 아키텍처와 신선도 기반의 읽기 완화 기법은 데이터와 사용자 요청의 특성에 따라 높은 데이터 신선도를 유지하면서도 확장성과 고성능을 얻을 수 있음을 입증하였다.
