Auf der Suche nach einer MOM: Beurteilung bestehender nachrichtenorientierter Middlewares im Kontext eines zukünftigen BFT-SystemsLooking for a MOM: Assessing Existing Message-Oriented Middlewares in the Context of a Next-Generation BFT System

Einleitung

Mit der zunehmenden Verlagerung weiter Bereiche unseres Lebens ins Netz der Netze kommt der Verlässlichkeit und Sicherheit der dort angebotenen und verwendeten Dienste eine stetig zunehmende Bedeutung zu. Dem gegenüber steht jedoch die steigende Komplexität der dahinter liegenden Hard- und Softwaresysteme. Nicht nur dies macht es praktisch unmöglich, das Auftreten von Fehlern im laufenden Betrieb von vornherein vollständig auszuschließen. Es gilt somit, Dienste derart umzusetzen, dass sie bis zu einem gewissen Grad tolerant gegen auftretende Fehler sind.

In vielen Fällen werden bei diesbezüglichen Vorkehrungen nur bestimmte Klassen von Fehlern berücksichtigt, zum Beispiel Fehler, die ausschließlich zu Abstürzen von Teilsystemen führen. Andere Fehlerklassen, transiente Hardwarefehler beliebiger Art, Angriffe auf Dienste und ihre Kompromittierung, Softwarefehler, die zu unvorhersehbarem Verhalten führen usw., bleiben dabei außen vor. Insbesondere für kritische Dienste wäre es jedoch mehr als nur wünschenswert, wenn diese in der Lage wären, beliebige Fehler zu tolerieren. So genannte byzantinisch fehlertolerante (BFT) Systeme werden benötigt.

Problem

BFT-Systeme werden seit geraumer Zeit erforscht. Dadurch stehen einige prototypische Implementierungen zur Verfügung, die jedoch eine ganze Reihe von Problemen aufweisen:

• Sie betrachten häufig nur einen bestimmten Forschungsaspekt, sind also fernab von vollständig.
• Sie sind mangelhaft konzipiert, folglich schlecht wart- und erweiterbar.
• Sie sind nicht flexibel genug, um für unterschiedliche Umgebungen und Anforderungen angepasst zu werden.
• Sie beziehen Anforderungen moderner Hard- und Softwareumgebungen wie NUMA-Mehrkernsysteme, NVRAM und verwaltete Sprachen kaum mit ein.

All dies ver- oder zumindest behindert sowohl den praktischen Einsatz solcher Systeme als auch die Forschung in diesem Bereich.

Aufgabenstellung

In Vorbereitung für die Entwicklung eines flexiblen, das heißt statisch und dynamisch anpassbaren, hoch performanten Frameworks für BFT-Systeme im Kontext heutiger und zukünftiger Hard- und Softwarearchitekturen sollen im Rahmen dieser Arbeit bestehende nachrichtenorientierte Kommunikationssysteme, Middlewares, Konzepte und Architekturen klassifiziert, gegenübergestellt und bezüglich ihrer Eignung für den vorgesehenen Einsatzzweck beurteilt werden.

Zu begutachten wären unter anderem Gruppenkommunikationen, Message-Queues, einfache Nachrichtenbibliotheken und ebenso umfassende Konzepte wie das Aktorenmodell. Nach der theoretischen Auseinandersetzung mit diesen Systemen sollen vielversprechende Kandidaten anhand der Umsetzung eines einfachen Einigungsalgorithmus praktisch evaluiert werden.