Cross-device data management, data sharing and collaboration

Abstract

Popular cloud storage providers offer features such as anytime-anywhere access, automated file synchronization and storage maintenance as well as file sharing and online collaboration, where users can share and work on documents simultaneously while viewing each other’s changes in real-time. While convenient, these services come with a critical privacy cost. In exchange for using these services, users inevitably provide the service provider access to personal information including a subset (or all) of their personal data collections, and/or information about their social and working relationships with other users. An increasing number of high-profile cloud storage incidents involving data leakage, data loss, intentional deletion of user files, and systematic sifting and analysis of user data does little to alleviate privacy concerns.In this thesis, we present “On Our Own” (O3), a social link based private storage cloud for decentralized collaboration. O3 provides a global, unified view of a user’s distributed data collection from any device, user-controlled replication of data across devices, transparent remote access, and support for non-restrictive conflict management. Furthermore, it allows users to share and collaborate on collections of files (shared folders) with others, in a decentralized manner, without the need for intermediaries (such as public cloud storage servers) to intervene. Thus, users can keep their working relationships (who they work with) and what they work on private from third parties. Additionally, we present O3REAL, which, by enhancing O3, introduces a novel approach for building peer-to-peer real-time collaborative applications. It uses a reliable broadcast channel mechanism for network communication, but at the same time provides for persistent storage management of collaborative documents using the filesystem interface of a POSIX compliant filesystem.Using benchmarks and traces from real workloads, we experimentally evaluate O3 and O3REAL and demonstrate that the system scales linearly when synchronizing increasing numbers of concurrent users, while performing on-par with the ext4 non-version-tracking filesystem. Finally, we demonstrate that O3REAL scales well for real-time collaboration use-cases. For example, with 33 users simultaneously collaborating on a document in real time over a WAN with a 50ms link delay, the average perceived latency is approximately 54ms, which is very close to the optimal baseline.

Οι δημοφιλείς πάροχοι υπηρεσιών νέφους προσφέρουν δυνατότητες όπως πρόσβαση σε δεδομένα οποιαδήποτε στιγμή και από οποιαδήποτε τοποθεσία, αυτόματο συγχρονισμό αρχείων σε πολλαπλές συσκευές, χωρίς ο χρήστης να επιβαρύνεται με την διαχείριση και την συντήρηση του εξοπλισμού. Επιπροσθέτως, παρέχεται η δυνατότητα κοινής χρήσης αρχείων και απομακρυσμένης συνεργασίας, όπου οι χρήστες μπορούν να μοιράζονται και να εργάζονται σε έγγραφα ταυτόχρονα, ενώ βλέπουν τις αλλαγές του άλλου σε πραγματικό χρόνο. Παρά την αδιαμφισβήτητη αξία των παραπάνω υπηρεσιών, αυτές παρέχονται με σημαντικό κόστος όσον αφορά στην ιδιωτικότητα των χρηστών. Σε αντάλλαγμα για τη χρήση αυτών των υπηρεσιών, οι χρήστες παρέχουν αναπόφευκτα πρόσβαση, στον πάροχο των υπηρεσιών, σε προσωπικές πληροφορίες, συμπεριλαμβανομένου ενός υποσυνόλου (ή ολόκληρης) της προσωπικής τους συλλογής δεδομένων ή/και πληροφορίες σχετικά με τις κοινωνικές και εργασιακές σχέσεις τους με άλλους χρήστες. Ένας αυξανόμενος αριθμός περιστατικών όπως διαρροή δεδομένων, απώλεια δεδομένων, σκόπιμη διαγραφή αρχείων χρηστών και συστηματική ανάλυση δεδομένων των χρηστών δεν βοηθούν στην μείωση των προβληματισμών σχετικά με την παροχή των προσωπικών δεδομένων σε παρόχους υπηρεσιών νέφους.Σε αυτή την διατριβή παρουσιάζεται το σύστημα διαχείρισης δεδομένων “On Our Own” (O3). Το O3 είναι ένα σύστημα αποθήκευσης αρχείων, που επιτρέπει την αποκεντρωμένη συνεργασία στους χρήστες του. Το O3 παρέχει την ίδια εικόνα της κατανεμημένης συλλογής δεδομένων ενός χρήστη σε οποιαδήποτε συσκευή, συγχρονισμό των δεδομένων στις πολλαπλές συσκευές του, πρόσβαση στα δεδομένα από οποιαδήποτε συσκευή, και ανίχνευση και επίλυση αντικρουόμενων εκδόσεων των αρχείων του. Επιπλέον, επιτρέπει στους χρήστες να μοιράζονται και να συνεργάζονται σε συλλογές αρχείων (κοινόχρηστοι φάκελοι) με άλλους, με αποκεντρωμένο τρόπο, χωρίς την ανάγκη για κεντρικοποιημένες υπηρεσίες νέφους. Έτσι, οι χρήστες μπορούν να διατηρήσουν την ιδιωτικότητα των εργασιακών τους σχέσεων (με ποιον συνεργάζονται) και πάνω σε τι εργάζονται. Επιπροσθέτως, παρουσιάζεται το O 3REAL, η επέκταση του O3 , για συνεργασία πολλαπλών χρηστών σε πραγματικό χρόνο. Το O3 REAL εισάγει μια νέα προσέγγιση για τη δημιουργία συνεργατικών εφαρμογών σε πραγματικό χρόνο. Χρησιμοποιεί ένα αξιόπιστο κανάλι δικτυακής επικοινωνίας, ενώ για την διαχείριση και αποθήκευση των δεδομένων συνεργατικών εγγράφων χρησιμοποιεί τη διεπαφή ενός POSIX συστήματος αρχείων. Χρησιμοποιώντας προγράμματα συγκριτικής προτυποποίησης και πραγματικά δεδομένα από την χρήση συστημάτων αποθήκευσης αρχείων, αξιολογούμε πειραματικά τα O3 και O3 REAL, αποδεικνύουμε ότι το O3 παρουσιάζει γραμμική κλιμάκωση κατά το συγχρονισμό αυξανόμενου αριθμού ταυτόχρονων χρηστών, ενώ παρουσιάζει παρόμοια επίδοση με το σύστημα αρχείων ext4, το οποίο δεν παρέχει δυνατότητα αποθήκευσης πολλαπλών εκδόσεων. Τέλος, παρατηρούμε ότι το O3 REAL έχει καλή κλιμάκωση για περιπτώσεις συνεργασίας σε πραγματικό χρόνο. Για παράδειγμα, με 33 χρήστες να συνεργάζονται ταυτόχρονα σε ένα έγγραφο σε πραγματικό χρόνο μέσω WAN με καθυστέρηση δικτύου 50 ms, ο μέσος χρόνος μεταφοράς δεδομένων είναι περίπου 54ms, ο οποίος είναι πολύ κοντά στη βέλτιστη απόδοση.