Performance optimisation techniques for Conflict-free Replicated Data Types (CRDT)

Abstract

The research relevance is determined by the need for distributed data handling optimisation that does not cause conflicts during replication, since the introduction of such types of data leads to an increase in the need for their optimisation and performance. The study aims to develop techniques to improve the efficiency of various types of data with conflict-free replication. To achieve this goal, the methods of analysis and experimentation were used. The study results demonstrate that the use of certain optimised methods of conflict-free data types in replication leads to a significant improvement in efficiency and reduction of resource costs. The results show that caching and precomputation, asynchronous synchronisation, and local processing are the most effective methods for improving the efficiency of Conflict-free Replicated Data Types. It is established that the choice of a specific method for improving the performance of Conflict-free Replicated Data Types should be justified and based on a careful analysis of the requirements and characteristics of a particular distributed system. This takes into account user needs, data criticality, edit frequency, etc. The research includes the development and optimisation of synchronisation algorithms that significantly improve the performance of these types of data in distributed systems. The work includes simple software implementations for detailed analysis and study of methods for optimising the performance of data types in conflict-free replications. The introduction of distributed computing has made it possible to optimise the processes of data replication and synchronisation, which helps to reduce overheads and improve system performance. It is concluded that the study is of practical importance since the use of optimised conflict-free data types with replication in real distributed systems can improve their efficiency and reliability. The practical significance of the study lies in the possibility of applying optimised methods of data types with conflict-free replication in real distributed systems, which will increase their performance and ensure efficient operation under conditions of high load and limited resource potential.

Актуальність досліджуваної проблеми полягає у необхідності оптимізації роботи з розподіленими даними, що не викликають конфліктів при реплікації, оскільки введення таких типів даних призводить до збільшення потреби у їхній оптимізації та підвищенні продуктивності. Метою дослідження є розробка способів підвищення ефективності різних типів даних з реплікацією без конфліктів. Для досягнення мети були використані методи аналізу та експерименту. Результати дослідження демонструють, що застосування певних оптимізованих способів безконфліктних типів даних у реплікаціях призводить до значного покращення ефективності та зниження ресурсних витрат. За результатами було визначено, що методи кешування і попереднього обчислення, асинхроної синхронізації та локальної обробки є найефективнішими для покращення ефективності Conflictfree Replicated Data Types. Встановлено, що вибір конкретного методу для покращення продуктивності Conflict-free Replicated Data Types має бути обгрунтованим і здійснюватися на основі уважного аналізу вимог та характеристик конкретної розподіленої системи. Це враховує потреби користувачів, ступінь критичності даних, частоту редагування тощо. Дослідження включає розроблення та оптимізацію алгоритмів синхронізації, що значно підвищує продуктивність таких типів даних у розподілених системах. У роботі є прості програмні реалізації для детального аналізу та вивчення методів оптимізації продуктивності типів даних у реплікаціях без конфліктів. Впровадження розподіленого обчислення дозволило оптимізувати процеси реплікації та синхронізації даних, що сприяє зниженню накладних витрат та підвищенню швидкодії систем. Зроблено висновок про практичну важливість дослідження, оскільки використання оптимізованих безконфліктних типів даних з реплікацією у реальних розподілених системах може покращити їхню ефективність та надійність. Практичне значення дослідження полягає в можливості застосування оптимізованих методів типів даних з безконфліктною реплікацією у реальних розподілених системах, що дозволить підвищити їхню продуктивність та забезпечити ефективну роботу в умовах великої навантаженості та обмеженого ресурсного потенціалу.