Zuverlässiger verteilter Speicher mit transaktionaler Konsistenz

Abstract

Die in herkömmlichen Betriebssystemen vorhandene Trennung zwischen Kern und Anwendungen zum Schutz des Systems einerseits und andererseits auch der Anwendungen untereinander kann alternativ unter Verwendung einer typsicheren Sprache umgangen werden, wie durch das Oberon-Projekt belegt wurde. Darauf aufbauend wird an der Universität Ulm das verteilte Betriebssystem Plurix entwickelt, mit dem neuartige Kommunikations- und Konsistenzmodelle, Programmiermethoden und Betriebssystemarchitekturen erforscht werden. Diese Arbeit diskutiert die Möglichkeiten zur Implementierung transaktionaler Konsistenz im Cluster sowie die im Fehlerfall auftretenden Herausforderungen bei der Wiederherstellung eines konsistenten Zustands. Anhand des ausgeleuchteten Lösungsraums wird ein leichtgewichtiges und hocheffizientes Verfahren entwickelt, um Schnappschüsse in einem verteilten und transaktionalen System zu erstellen und somit Persistenz anzubieten. Auf die Integration von Gerätetreibern wird besonderes Augenmerk gerichtet, da sich die Geräte außerhalb des transaktionalen Raums befinden. Das System muss dafür Sorge tragen, dass sich die Geräte beim Abbruch einer Transaktion wieder in dem konsistenten Zustand befinden, der zum logischen Zeitpunkt vor der abgebrochenen Transaktion passt. Die entwickelte Systematik erlaubt eine effiziente Verwaltung solcher Informationen, so dass bei einer Rücksetzung nach einem Fehler auch die Gerätetreiber in den zum transaktionalen Speicher konsistenten Zustand versetzt werden können. Die Messungen belegen, dass die Erstellung von Checkpoints auch in äußerst kurzen Abständen im Sekunden-Bereich möglich ist und dabei den Cluster dennoch nicht über Gebühr belastet. Anhand des implementierten Prototyps wird gezeigt, dass die bisher bestehende Aufwandsgrenze zur Erstellung eines Checkpoints selbst dann überwunden werden kann, wenn die Daten des Betriebssystems und ausgewählte Informationen der Gerätetreiber ebenfalls Bestandteil des Schnappschusses sind.