Transparently migrating Java objects at runtime in an infrastructure-as-a-service cloud

Abstract

In den letzten Jahren wurde Cloud Computing zu einem wichtigen Thema in Industrie und Wissenschaft. Dies gilt im Speziellen für Clouds die dem IaaS Paradigma folgen, aufgrund ihrer Ausgereiftheit und hohen Flexibilität in Bezug auf den unterstützten Softwarestack. Cloud Computing verspricht die sofortige zur Verfügungstellung von IT-Ressourcen, wodurch einfaches Skalieren von Applikationen während der Laufzeit möglich wird und außerdem Softwareentwickler vom managen von Hardware befreit werden. Dadurch können sich diese ganz der Softwareentwicklung widmen. Es gibt jedoch auch Nachteile. Damit Entwickler alle Vorteile der Skalierungsfähigkeit von Cloud Computing nutzen können müssen sie so genannte "Verteilte Software" schreiben, was kompliziert und fehleranfällig ist. Um diese Probleme zu minimieren hat die DSG jCloudScale entwickelt, eine Java-basierte Middleware, welche AOP und Bytecodemanipulation nutzt, um Java-Objekte transparent in IaaS Clouds zu verteilen. Die vorliegende Diplomarbeit beschreibt und präsentiert eine Erweiterung von jCloudScale, welche die transparente Migration von bereits verteilten Java-Objekten zur Laufzeit ermöglicht und dabei deren Zustand und Funktion bewahrt. Dieser Migrationsmechanismus unterstützt weiters das Auslösen von Migrationen anhand von Geschäftsregeln und verwendet automatisiertes Planen, um eine optimale Migrationsstrategie auszuwählen. Die vorliegende Arbeit beschreibt zunächst den Stand der Technik im Bereich des Cloud Computings und gibt anschließend einen Überblick über relevante vergleichbare Forschung und jCloudScales Architektur. Danach werden der Migrationsmechanismus selbst und dessen Evaluierung im Detail beschrieben. Abschließend wird ein Fazit zur durchgeführten Arbeit gezogen und mögliche zukünftige Entwicklungsaufgaben vorgestellt.

In the last couple of years Cloud Computing has become an important topic in industry and computer science. In particular, this applies to clouds following IaaS paradigm, due to their maturity and high flexibility in terms of supported software stacks. Cloud Computing promises on-demand provisioning of IT resources, making easy scaling of applications during runtime possible and also relieves software developers of dealing with hardware, so that they can focus entirely on their software engineering. But there are also some downsides. To gain full advantage of Cloud Computing's scaling abilities developers have to write distributed software, which is a complex and error prone task. To minimize these hurdles DSG developed jCloudScale, a Java-based middleware using AOP and Bytecode manipulation to transparently deploy Java objects to common IaaS clouds. This master's thesis describes and presents an extension to jCloudScale, that enables transparent migration of already deployed Java objects during runtime, while preserving their state and function. The migration mechanism further supports migration triggering using business rules and uses automated planning to choose an optimal migration strategy. First this thesis details the state of the art in the area of Cloud Computing, gives an overview of relevant related work and an introduction to jCloudScale's architecture. Afterwards the migration mechanism is described and evaluated in detail. Finally a conclusion about the work done and possible tasks for future development are given.