Improvements of data replication algorithms In distributed storage systems

dc.contributor.authorSemeniuk Vadym V.
dc.contributor.authorСеменюк В. В.
dc.date.accessioned2026-10-05T07:31:24Z
dc.date.issued2026
dc.description.abstractAim of the study. The aim of this study is to develop and improve data replication algorithms for distributed storage systems, with a particular focus on environments that employ system sharding, where each shard operates as a replicated data system consisting of multiple processors. The research seeks to enhance data availability, reliability, and performance while ensuring consistency across distributed nodes. Methodology. The proposed algorithm is designed for distributed data storage systems in which shards jointly process client requests and transactions and are capable of interacting with other shards to support inter-shard transactions. The algorithm employs distributed consensus mechanisms and coordination protocols to manage client requests, execute consensus procedures, and handle node failures. The decision to use this approach is motivated by its ability to prevent asynchronous data replication scenarios, in which multiple replicas exist but one or more of them cannot be updated or accessed by clients. The algorithm was tested using a dataset containing detailed information about an organization’s employees, enabling the evaluation of replication behavior under realistic conditions. Results. The testing process demonstrated that the proposed data replication algorithm can efficiently distribute and synchronize data across distributed nodes. The results indicate a significant increase in data access speed, a reduction in latency, and improved consistency among replicas. Additionally, the experimental findings highlight the importance of selecting appropriate replication mechanisms based on specific requirements and constraints of the distributed database environment, including data consistency, network latency, resource utilization, and fault tolerance. Scientific novelty. The scientific novelty of this study lies in the improvement of data replication algorithms for sharded distributed storage systems through the integration of distributed consensus mechanisms that effectively mitigate the problem of asynchronous replication. The proposed approach enhances coordination between replicated shards and supports reliable transaction processing across distributed segments. Practical impact. The practical significance of the study is associated with the application of the proposed replication algorithm in real-world distributed database systems. By replicating data across multiple nodes, organizations can reduce the risks related to single points of failure and improve overall system performance. The integration of advanced data replication techniques enables organizations to meet the growing demands for data availability, reliability, and performance in today’s dynamic business environment.
dc.description.abstractengМета дослідження. Метою дослідження є розробка та вдосконалення алгоритмів реплікації даних для розподілених систем зберігання, з особливим акцентом на середовища, у яких застосовується шардінг системи, де кожен шард функціонує як реплікована система даних, що складається з кількох процесорів. Дослідження спрямоване на підвищення доступності, надійності та продуктивності даних за умови забезпечення узгодженості між розподіленими вузлами. Методологія. Запропонований алгоритм призначений для розподілених систем зберігання даних, у яких шарди спільно обробляють клієнтські запити та транзакції й здатні взаємодіяти з іншими шардами для підтримки міжшардових транзакцій. Алгоритм використовує механізми розподіленого консенсусу та протоколи координації для керування клієнтськими запитами, виконання процедур консенсусу та обробки відмов вузлів. Обґрунтування вибору цього підходу пов’язане з його здатністю запобігати сценаріям асинхронної реплікації даних, за яких існує кілька реплік, проте одна або декілька з них не можуть бути оновлені чи доступні для клієнтів. Алгоритм було протестовано з використанням набору даних, що містив детальну інформацію про працівників організації, що дало змогу оцінити поведінку реплікації в умовах, наближених до реальних. Результати. Процес тестування продемонстрував, що запропонований алгоритм реплікації даних здатний ефективно розподіляти та синхронізувати дані між розподіленими вузлами. Отримані результати свідчать про суттєве підвищення швидкості доступу до даних, зменшення затримок та покращення узгодженості між репліками. Крім того, експериментальні результати підкреслюють важливість вибору відповідних механізмів реплікації з урахуванням конкретних вимог і обмежень середовища розподіленої бази даних, зокрема узгодженості даних, мережевих затримок, використання ресурсів та відмовостійкості. Наукова новизна. Наукова новизна дослідження полягає в удосконаленні алгоритмів реплікації даних для шардованих розподілених систем зберігання шляхом інтеграції механізмів розподіленого консенсусу, які ефективно мінімізують проблему асинхронної реплікації. Запропонований підхід підвищує рівень координації між реплікованими шардами та забезпечує надійну обробку транзакцій між розподіленими сегментами. Практичне значення. Практичне значення дослідження пов’язане з можливістю застосування запропонованого алгоритму реплікації в реальних розподілених системах баз даних. Реплікація даних між кількома вузлами дає змогу організаціям зменшити ризики, пов’язані з єдиними точками відмови, та підвищити загальну продуктивність системи. Інтеграція сучасних методів реплікації даних дозволяє організаціям задовольняти зростаючі вимоги щодо доступності, надійності та продуктивності даних у сучасному динамічному бізнес-середовищі.
dc.identifier.citationSemeniuk, V. V. Improvements of data replication algorithms In distributed storage systems = Вдосконалення алгоритмів реплікації даних у розподілених системах зберігання / V. V. Semeniuk // Зб. наук. пр. НУК. – Миколаїв : Гельветика, 2026. – № 1 (504), т. 2. – С. 125–132.
dc.identifier.govdocDOI https://doi.org/10.15589/znp2026.1(503).2.15
dc.identifier.issn2311-3405 (Print)
dc.identifier.issn2313-0415 (Online)
dc.identifier.urihttps://eir.nuos.edu.ua/handle/123456789/13757
dc.language.isoen
dc.relation.ispartofseriesUDC 004.77
dc.subjectdata replication
dc.subjectdistributed databases
dc.subjectfault tolerance
dc.subjectscalability
dc.subjectavailability
dc.subjectlatency
dc.subjectsynchronization
dc.subjectconsensus algorithms
dc.subjectpartitioning
dc.subjectsharding
dc.subjectреплікація даних
dc.subjectрозподілені бази даних
dc.subjectвідмовостійкість
dc.subjectмасштабованість
dc.subjectдоступність
dc.subjectзатримка
dc.subjectсинхронізація
dc.subjectалгоритми консенсусу
dc.subjectпартиціювання
dc.subjectшардінг
dc.titleImprovements of data replication algorithms In distributed storage systems
dc.title.alternativeВдосконалення алгоритмів реплікації даних у розподілених системах зберігання
dc.typeСтаття

Files

Original bundle

Now showing 1 - 1 of 1
Loading...
Thumbnail Image
Name:
Semeniuk.pdf
Size:
584.57 KB
Format:
Adobe Portable Document Format