Verteilte, ausfalltolerante Konsenssequenzen mit festen Zustandsvariablen auf innovativer Hardware als Baustein für Datenmanagementsysteme

• Antragsteller: Professor Dr. Alexander Reinefeld
• Fachliche Zuordnung: Sicherheit und Verlässlichkeit, Betriebs-, Kommunikations- und verteilte Systeme
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 361478098

Algorithmen für Mehrheitskonsens wie der Paxos-Algorithmus sind alsGrundbaustein für die Ausfalltoleranz in verteilten Systemen weitverbreitet. Leider verursacht der verteilte Konsensus vielVerwaltungsaufwand, um ihn auszuhandeln und sicher zu speichern. Wirwollen daher Paxos basierte Ausfalltoleranz für Konsenssequenzen aufdrei Arten verbessern:1. durch das Ausnutzen von Multicast- und Reduktionsoperationen moderner Netzwerke wollen wir die Latenzzeit und die Anzahl der Nachrichten reduzieren,2. durch Remote Direct Memory Access (RDMA) in Kombination mit NVRAM verwalten wir einen verteilten gemeinsam genutzten Zustand mit niedrigen Latenzzeiten,3. wir modifizieren Paxos, um eine Folge von Konsensentscheidungen mit einem festen Satz von Zustandsvariablen zu unterstützen und so die separate Verwaltung von Speicherressourcen für jede Paxos-Instanz zu vermeiden.4. wollen wir effiziente, benutzerdefinierte Datentypen auf der Basis von Konsenssequenzen zur Unterstützung partieller Updates, Sperren für viele Leser und einzelne Schreiber, oder atomare Compare-and-Swap Semantik erstellen.Das resultierende verteilte ausfalltolerante Konsensverfahren liefertniedrige Latenz und hohen Durchsatz. Es erlaubt verteilten Konsens anStellen einzusetzen, wo er bisher aufgrund seiner hohen Latenzzeitenvermieden wurde. Der optimierte Konsens kann als Baustein in aktuellenund zukünftigen verteilten Datenverwaltungssystemen dienen -einschließlich der in SPP zu entwickelnden, die sich auf eineSequenz von Entscheidungen stützen, Sperren nutzen, Transaktionenverarbeiten, atomare Änderungen unterstützen, replizierteZustandsmaschinen implementieren, den nächsten Master bestimmenmüssen, usw.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2037: Skalierbares Datenmanagement für zukünftige Hardware
• Mitverantwortliche: Dr. Florian Schintke; Dr. Thomas Steinke