OptSCORE

OptSCORE ist ein Forschungsprojekt des Instituts für Verteilte Systeme und der Juniorprofessur für Sicherheit in Informationssystemen an der Universität Passau.

Vernetzte IT-Systeme haben sehr häufig hohe Anforderungen an Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Sicherheit. Replikation von Diensten ist ein grundlegender Mechanismus, diese Anforderungen zu erfüllen. Um gleichzeitig Skalierbarkeit zu erzielen, gibt es vor allem im Bereich von Speicherdiensten viele Ansätze, die mit abgeschwächten Konsistenzanforderungen auskommen. Manche Systemdienste benötigen jedoch stärkere Konsistenzgarantien, z.B. Koordinierungsdienste wie ZooKeeper, den Namenode von HDFS oder Dienste zum Identity Management. Für byzantinische Fehler sind schwache Konsistenzmodelle ebenfalls ungeeignet, da divergente Werte nicht von fehlerhaften unterscheidbar sind. Das OptSCORE Projekt konzentriert sich daher auf State-Machine-Replication (SMR), ein Replikationsverfahren für Dienste mit starken Konsistenzanforderungen. SMR basiert auf verteilter Einigung sowie auf deterministischen Ausführungen. Die oft sequentielle und damit deterministische Ausführung ist mit der zunehmenden Verbreitung von Mehrkernsystemen inakzeptabel, was zur Entwicklung deterministischer Scheduler geführt hat.

In der Praxis entsteht ein großer Raum konfigurierbarer Parameter angefangen von der Auswahl unterschiedlicher Protokolle bis zur Festlegung von Timeout-Werten. Wir werden zunächst Art und Umfang des Einflusses von Protokollen, Algorithmen und Parametern auf der einen und von Umgebungsbedingungen und Anwendungsverhalten auf der anderen Seite auf das Gesamtverhalten eines SMR-Systems zusammentragen. Wir konzentrieren uns dabei auf die Gruppenkommunikation und das deterministische Scheduling nebenläufiger Ausführungen. Als zweiter Schritt sollen Konzepte entworfen werden, die Parameter automatisch abzuleiten und ständig zu optimieren.

Eine Prototypimplementierung für ein rekonfigurierbares und selbstadaptierendes Gruppenkommunikationssystem sowie für einen selbstoptimierenden deterministischen Scheduler soll entworfen und in ein Framework für replizierte Dienste integriert werden, mit dem schließlich praxisnahe Evaluationen möglich werden. Wir erwarten, dass sich selbstadaptierende Systeme entsprechend besser verhalten als starr konfigurierte oder nicht konfigurierbare Systeme. Das Vorhaben ist damit ein Grundlagenbeitrag um letztendlich SMR-basierte Systeme näher an die Praxis heranzuführen.

Veröffentlichungen

2019

6.
G. Habiger and F. J. Hauck, "Systems support for efficient state-machine replication" in Tagungsband des FB-SYS Herbsttreffens 2019, Osnabr{\"u}ck, GI, 2019.
DOI:10.18420/fbsys2019-04

2018

5.
G. Habiger, F. J. Hauck, J. Köstler and H. P. Reiser, "Resource-Efficient State-Machine Replication with Multithreading and Vertical Scaling" in Proc. of the 14th Eur. Dep. Comp. Conf. (EDCC), EDCC '18, Iaşi, Romania, IEEE, Sep.2018.
DOI:10.1109/EDCC.2018.00024

2016

4.
F. J. Hauck, G. Habiger and J. Domaschka, "UDS: a novel and flexible scheduling algorithm for deterministic multithreading" in 35th Int. Symp. on Reliable Distrib. Sys. - SRDS, 35th Symp. on Reliable Distrib. Sys. - SRDS, Budapest, Hungry, 2016-09-26, Sep.2016.
DOI:10.1109/SRDS.2016.030
3.
F. J. Hauck and J. Domaschka, "UDS: a unified approach to determinisitic multithreading" in 36th Int. Conf. on Distrib. Comp. Sys. - ICDCS, 36th Int. Conf. on Distrib. Comp. Sys. - ICDCS, Nara, Japan, 2016-06-27, Jun.2016.
DOI:10.1109/ICDCS.2016.73
2.
J. Köstler, J. Seidemann and H. P. Reiser, "Emusphere: Evaluating Planetary-Scale Distributed Systems in Automated Emulation Environments" in 35th Int. Symp. on Reliable Distrib. Sys. Workshops - SRDSW, 2016.
DOI:10.1109/SRDSW.2016.19
1.
G. Habiger, F. J. Hauck, J. Köstler and H. P. Reiser, "Vertikale Skalierung für aktiv replizierte Dienste in Cloud-Infrastrukturen" , 2016.
Datei:https://www.uni-ulm.de/fileadmin/website_uni_ulm/iui.inst.200/files/publikationen/Habiger16.pdf
OptSCORE

Personen

Leitung Ulm

Prof. Dr. Franz J. Hauck

Mitarbeiter

Gerhard Habiger
Christian Spann

Leitung Passau

Prof. Dr. Hans P. Reiser

Mitarbeiter

Johannes Köstler

Förderung

DFG seit 2015

Status

seit 2015 aktiv