Design and implementation of the next generation XVSM framework : operations, coordination and transactions

Abstract

Dem rapiden Wachstum des Internets muss durch die Entwicklung ausgereifter verteilter Systeme begegnet werden. Die ProgrammiererIn steht dadurch vor dem offensichtlichen Problem, dass die Umsetzung solcher komplexen Systeme eine komplizierte Aufgabe ist, da Aspekte wie gleichzeitige Zugriffe, Skalierbarkeit oder transaktionale Sicherheit berücksichtigt werden müssen. Das XVSM (eXtensible Virtual Shared Memory) Konzept beruht auf dem Space-Based Computing Paradigma, welches den Entwickler bei der Lösung dieses Architektur-Stils unterstützt. XVSM ermöglicht Partnern von peer-to-peer Infrastrukturen auf eine einfache und effiziente Art und Weise zu kollaborieren. Zu diesem Zweck setzt es verschiedene Koordinations-Modelle ein, die die meisten Aufgaben moderner verteilter Applikationen lösen.<br />Diese Diplomarbeit beschreibt MozartSpaces, dass XVSM Framework der nächsten Generation, welches in Java implementiert wurde. Das Framework basiert auf einer modularen Architektur, welche gleichzeitig stattfindende Operationen unterstützt. Besonderer Fokus dieser Diplomarbeit liegt in einem erweiterten transaktionalem Modell, welches verschiedene Isolations-Level unterstützt. Im Gegensatz zur früheren Implementierungen, wurde ein neuartiges, auf Streams basierendes, Koordinations Konzept spezifiziert und implementiert. Die Evaluierung besteht aus verschiedenen Performance-Benchmarks und zeigt sehr viel versprechende Ergebnisse im Vergleich mit anderen Middle-ware Systemen.<br />

The rapid growth of the Internet has to be encountered by the development of well-engineered distributed systems. Thereby the programmer has to face the evident problem that implementing these complex systems is a complicated process, as aspects like concurrency, scalability or transactional safety have to be considered. The XVSM (eXtensible Virtual Shared Memory) concept is a framework based on the Space-Based Computing paradigm, which supports the developer to solve this architectural style. XVSM enables partners in a peer-to-peer infrastructure to collaborate with each other in an intuitive and efficient way. To this purpose it introduces different coordination patterns which dissolve most tasks of modern distributed applications.<br />This thesis introduces the next-generation XVSM framework, called MozartSpaces which is implemented in Java. This framework is based on a modular software architecture approach which supports concurrent operations. Particular focus of the thesis lies in an extended transactional model supporting different isolation levels. In contrast to previous implementations, a new coordination concept based on streams has been specified and implemented. The evaluation includes different performance benchmarks and shows very promising results in contrast to other middle-ware systems.