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Differentiated Consistency for Worldwide Gossips

Authors :
Davide Frey
Achour Mostefaoui
Matthieu Perrin
Pierre-Louis Roman
Francois Taiani
the World Is Distributed Exploring the tension between scale and coordination (WIDE)
Inria Rennes – Bretagne Atlantique
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-SYSTÈMES LARGE ÉCHELLE (IRISA-D1)
Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA)
Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Gestion de Données Distribuées (LS2N - équipe GDD)
Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes (LS2N)
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Centrale de Nantes (Nantes Univ - ECN)
Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes université - UFR des Sciences et des Techniques (Nantes univ - UFR ST)
Nantes Université - pôle Sciences et technologie
Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université - pôle Sciences et technologie
Nantes Université (Nantes Univ)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique)
Nantes Université (Nantes Univ)
Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)
ANR-16-CE25-0005,OBrowser,Applications décentralisées sur navigateurs(2016)
ANR-20-CE25-0002,ByBloS,Au-delà des Blockchains : Modules de construction pour les applications à grande échelle zero-confiance multi-utilisateurs(2020)
Source :
IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems, IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems, 2022, 34 (1), pp.1-15. ⟨10.1109/TPDS.2022.3209150⟩
Publication Year :
2023
Publisher :
Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), 2023.

Abstract

International audience; Eventual consistency is a consistency model that favors liveness over safety. It is often used in large-scale distributed systems where models ensuring a stronger safety incur performance that are too low to be deemed practical. Eventual consistency tends to be uniformly applied within a system, but we argue a demand exists for differentiated eventual consistency, e.g. in blockchain systems.We propose UPS to address this demand. UPS is a novel consistency mechanism that works in pair with our novel two-phase epidemic broadcast protocol GPS to offer differentiated eventual consistency and delivery speed. We propose two complementary analyses of the broadcast protocol: a continuous analysis and a discrete analysis based on compartmental models used in epidemiology. Additionally, we propose the formal definition of a scalable consistency metric to measure the consistency trade-off at runtime. We evaluate UPS in two simulated worldwide settings: a one-million-node network and a network emulating that of the Ethereum blockchain. In both settings, UPS reduces inconsistencies experienced by a majority of the nodes and reduces the average message latency for the remaining nodes.

Details

ISSN :
21619883 and 10459219
Volume :
34
Database :
OpenAIRE
Journal :
IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems
Accession number :
edsair.doi.dedup.....3d24de6c390950a39797950a10577ab7