Serverless Data Management Primitives for Software-defined Composable Systems

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Wolfgang Lehner
• Fachliche Zuordnung: Sicherheit und Verlässlichkeit, Betriebs-, Kommunikations- und verteilte Systeme
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 450276976

Der Bereich der Datenverwaltung hat sowohl auf wissenschaftlicher als auch auf kommerzieller Ebene in den vergangen zwei Jahrzehnten eine enorme Dynamik erfahren. Das Motto "Data as the new oil" hat zu Forschungs- und Innovationsvorhaben in allen Bereichen des Datenmanagements geführt – von der Theorie über systemorientierte Forschung bis hin zu datenintensiven Anwendungen. Außer neuartigen Architekturansätzen wurde auch die effiziente Ausnutzung moderner Hardware-Technologien wie GPU, FPGA, RDMA etc. intensiv erforscht. Im beantragten Projekt hingegen gehen wir noch einen Schritt weiter und adressieren "Composable Systems" als eine zukünftige Technologie für Hardware-Infrastrukturen. "Composable Systems" sind Computer, deren Zusammensetzung per Software bestimmt wird und jeweils benötigte Hardware-Komponenten werden per Software "verdrahtet". Bei derartigen zukünftigen Infrastrukturen verwischt sich somit die klassische Unterscheidung zwischen Scale-Up und Scale-Out Architekturen. Da sich die Zusammensetzung eines derartigen Rechners zur Laufzeit auch dynamisch anpassen lässt, kann im Extremfall ein einzelner Algorithmus seine "optimale" Hardware-Umgebung bestimmen, z.B. durch Hinzunahme/Entfernen weiterer Recheneinheiten, Veränderung von lokaler Verfügbarkeit von Memory und Storage und sogar eine Modifikation der Topologie des computerinternen Netzwerks. Da Software im Allgemeinen so konzipiert ist, dass die verfügbare Hardware möglichst optimal genutzt wird, besteht nun das Ziel darin, eine möglichst gute und sich stetig optimierende Kombination von Software und per Software komponierter Hardware zu finden. Somit erfordern die Eigenschaften derartiger software-definierter Hardware-Infrastrukturen ein fundamentales Überdenken vieler existierender Algorithmen und Datenstrukturen. Die Möglichkeit, die Zusammensetzung eines Computers zur Laufzeit (!) zu ändern, eröffnet ein weites Feld bisher nicht untersuchter grundlagenorientierter Forschungsfragestellungen. In dem vorliegenden Reinhart Koselleck Antrag planen wir diese "next-next"-generation Hardware-Infrastrukturen mit Blick auf das Design zukünftiger Datenmanagmentsysteme zu erforschen. Ziel ist es dabei, wesentliche und international sichtbare Beiträge für eine skalierbare und gleichzeitig transaktional korrekte Anfrageverarbeitung auf Basis von "Composable Systems" zu leisten. Uns ist aktuell kein vergleichbares und auf Composable Systems fokussiertes Forschungsproject im Bereich der Datenbanktechnologie bekannt. Wir erwarten deshalb Präsentationen und Publikationen auf internationalen Konferenzen wie ACM SIGMOD, VLDB (PVLDB), IEEE ICDE sowie in Journalen wie zum Beispiel ACM TODS, VLDB Journal, und IEEE Data Engineering Bulletin.

• DFG-Verfahren: Reinhart Koselleck-Projekte