[논문 리뷰] A Peer-to-Peer Middleware Framework for Resilient Persistent Programming

Alan Dearle, Graham Kirby외 2명|arXiv (Cornell University)|2010. 06. 18.

Peer-to-Peer Network Technologies참고 문헌 35인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 페어 투 페어 중개 소프트웨어 프레임워크를 제안하며, 상호 수직적 영속성, 분산 처리, 복제를 하나의 내구성 있는 프로그래밍 모델로 통합한다. P2P 스토리지와 영속 객체 시스템을 통합함으로써 프로그래머의 간섭 없이도 투명한 장애 내성과 데이터 내성을 제공하며, 분산 응용 프로그램에서 글로벌하고 보편적이며 신뢰할 수 있는 단일 주소 공간을 달성한다.

ABSTRACT

The persistent programming systems of the 1980s offered a programming model that integrated computation and long-term storage. In these systems, reliable applications could be engineered without requiring the programmer to write translation code to manage the transfer of data to and from non-volatile storage. More importantly, it simplified the programmer's conceptual model of an application, and avoided the many coherency problems that result from multiple cached copies of the same information. Although technically innovative, persistent languages were not widely adopted, perhaps due in part to their closed-world model. Each persistent store was located on a single host, and there were no flexible mechanisms for communication or transfer of data between separate stores. Here we re-open the work on persistence and combine it with modern peer-to-peer techniques in order to provide support for orthogonal persistence in resilient and potentially long-running distributed applications. Our vision is of an infrastructure within which an application can be developed and distributed with minimal modification, whereupon the application becomes resilient to certain failure modes. If a node, or the connection to it, fails during execution of the application, the objects are re-instantiated from distributed replicas, without their reference holders being aware of the failure. Furthermore, we believe that this can be achieved within a spectrum of application programmer intervention, ranging from minimal to totally prescriptive, as desired. The same mechanisms encompass an orthogonally persistent programming model. We outline our approach to implementing this vision, and describe current progress.

연구 동기 및 목표

• 1980년대 영속 프로그래밍 시스템의 한계를 극복하기 위해, 단일 호스트 스토리지에 국한되어 있었고, 탄력적인 데이터 공유 기능이 결여되어 있었기 때문이다.
• 현대의 페어 투 페어(P2P) 시스템과 상호 수직적 영속성을 통합하여 내구성 있고 장기간 실행되는 분산 응용 프로그램을 가능하게 하기 위해이다.
• 로컬, 원격, 영속 객체가 동일하게 취급되는 통합 프로그래밍 모델을 제공하여 개념적 및 엔지니어링 복잡성을 줄이기 위해이다.
• 영속성, 분산 처리, 복제 정책에 대한 프로그래머의 간섭 범위를 최소에서 완전히 사전 정의하는 범위까지 지원하기 위해이다.
• 노드 또는 연결 장애 발생 시 분산 복제본에서 객체를 자동으로 재구성함으로써 투명한 장애 복구를 달성하기 위해이다.

제안 방법

• 분산 객체 접근을 위한 RAFDA 중개 소프트웨어와 P2P 기반 영속 스토리지 레이어를 결합한 중개 소프트웨어 프레임워크 설계.
• CAN, Pastry, Chord 등의 다수의 P2P 라우팅 프rotocol를 지원하는 공통 API를 구현하여 객체 위치 및 라우팅의 탄력성과 확장성을 확보.
• P2P 오버레이 위에 분산 디렉터리 서비스를 구축하여 객체 참조 및 복제 메타데이터를 관리.
• 일반적인 영속 스토리지 아키텍처를 지원하여 객체가 P2P 네트워크 전반에서 투명하게 저장되고 검색될 수 있도록 한다.
• 복제, 분산 처리, 복구 정책에 기반한 정책 기반 제어를 통합하여 응용 프로그램의 필요에 따라 맞춤형 설정이 가능하도록 한다.
• 객체 수명 주기 관리(예: 빈 상태)를 위한 상태 기반 프로토콜을 사용하여 프로그래머의 내구성 및 영속성 책임을 안내한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 로컬, 원격, 영속 객체를 동일한 의미론으로 취급하는 통합 프로그래밍 모델을 만들 수 있는가?
• RQ2 P2P 인프라는 어떻게 활용되어 분산 응용 프로그램에 대해 투명하고 내구성 있으며 확장 가능한 영속성을 제공할 수 있는가?
• RQ3 노드 장애나 네트워크 분할을 응용 프로그램 수준에서 인지하지 않아도 얼마나까지 내성적 장애를 달성할 수 있는가?
• RQ4 내구성 있는 시스템 내에서 영속성, 복제, 분산 처리 정책을 관리하는 데 프로그래머의 간섭 역할은 무엇인가?
• RQ5 상호 수직적 영속성은 단일 호스트 스토리지에서 벗어나 진정으로 분산되고 자가 조직화되는 P2P 환경으로 확장될 수 있는가?

주요 결과

• 프레임워크는 로컬, 원격, 영속 객체 참조를 하나의 주소 지정 모델로 통합하여 네트워크 전반에서 투명한 액세스를 가능하게 했다.
• 시스템은 장애가 발생한 객체를 분산 복제본에서 자동으로 재구성함으로써 내성적 장애를 달성했으며, 참조자에게 별도의 인지가 필요하지 않았다.
• P2P 라우팅(CAN, Pastry, Chord)과 영속 스토리지의 통합은 확장 가능하고 자가 조직화되는 데이터 분포를 가능하게 했다.
• 이 접근법은 프로그래머의 간섭 수준을 최소(상호 수직적 영속성)에서 완전히 사전 정의(사용자 정의 복제 및 복구 정책)까지 스펙트럼으로 지원한다.
• RAFDA 중개 소프트웨어와 P2P 스토리지 구성 요소는 모두 완전히 구현되었으며, 통합된 시스템으로 통합되고 있다.
• 아키텍처는 데이터 복제와 P2P 오버레이를 통해 글로벌하고 보편적이며 신뢰할 수 있는 단일 주소 공간을 근사할 수 있음을 보여주며, 응용 프로그램의 가용성과 확장성 향상을 이룬다.