Exploiting node capacity in DHTs: Node aware Load balancing

Peer-to-peer systems overcome the limitations of centralized client-server model systems when it comes to scalability, fault tolerance and infrastructural costs. These systems grew in popularity over the years ever since services like Napster and Gnutella appeared. However, what many P2P systems lack is the awareness of a individual node capacity when it comes to their load balancing strategies in structured overlays. Nodes are assumed to be equal in terms of their capacity in famous DHT protocols like Kademlia and Chord. In practical systems today, this is not true. Nodes can have different total bandwidth, processing power, storage latency and more. This "blind" approach to load balancing can lead to nodes potentially fail from overload and an overall decline of performance. Solutions for unstructured overlays exist but their translation to structured overlays is often not trivial. In this thesis, we propose a variant of Kademlia that can be aware of node capacity, applies an appropriate load balancing strategy according to a node’s capacity and is in the middle of the design space when it comes to structure.Nos sistemas ponto-a-ponto onde nós não têm vista total do sistema, não é trivial distribuir carga de acordo com as capacidades de cada nó individual. Estratégias de balanço de carga de acordo com a capacidade de cada nó individual podem não só melhorar a eficiência para nós com maior capacidade, como também evitar sobrecarregar nós, potencialmente evitando algumas falhas. Para sobreposições não estruturadas existem este tipo de estratégias, mas a sua tradução para sobreposições estruturadas não é trivial. Estas estratégias podem quebrar propriedades, perdendo garantias e potencialmente outros beneficios, piorando o desempenho no sistema em de melhorar. Nesta tese, propomos uma variante de Kademlia, que usa uma estratégia de balanceamento de carga ciente das capacidades dos nós do sistema e que situa-se no meio do espaço de desenho em termos de estrutura