[논문 리뷰] HTTP Mailbox - Asynchronous RESTful Communication

Sawood Alam, Charles L. Cartledge외 1명|arXiv (Cornell University)|2013. 01. 01.

Peer-to-Peer Network Technologies참고 문헌 30인용 수 3

한 줄 요약

HTTP Mailbox는 저장 및 전달 메일박스 추상화를 통해 PATCH, PUT, DELETE를 포함한 모든 HTTP 메서드 지원을 가능하게 하는 RESTful이고 비동기식 메시징 시스템을 제안한다. 이는 수신자가 사용할 수 없을 때도 클라이언트가 메시지를 전송할 수 있도록 해주며, 높은 신뢰성(0.01% 오류율)을 달성하고, 피이핑(pipelining)과 그룹 메시징을 지원하여 분산 시스템에서 네트워크 오버헤드를 줄인다.

ABSTRACT

Traditionally, general web services used only the GET and POST methods of HTTP while several other HTTP methods like PUT, PATCH, and DELETE were rarely utilized. Additionally, the Web was mainly navigated by humans using web browsers and clicking on hyperlinks or submitting HTML forms. Clicking on a link is always a GET request while HTML forms only allow GET and POST methods. Recently, several web frameworks/libraries have started supporting RESTful web services through APIs. To support HTTP methods other than GET and POST in browsers, these frameworks have used hidden HTML form fields as a workaround to convey the desired HTTP method to the server application. In such cases, the web server is unaware of the intended HTTP method because it receives the request as POST. Middleware between the web server and the application may override the HTTP method based on special hidden form field values. Unavailability of the servers is another factor that affects the communication. Because of the stateless and synchronous nature of HTTP, a client must wait for the server to be available to perform the task and respond to the request. Browser-based communication also suffers from cross-origin restrictions for security reasons. We describe HTTP Mailbox, a mechanism to enable RESTful HTTP communication in an asynchronous mode with a full range of HTTP methods otherwise unavailable to standard clients and servers. HTTP Mailbox also allows for multicast semantics via HTTP. We evaluate a reference implementation using ApacheBench (a server stress testing tool) demonstrating high throughput (on 1,000 concurrent requests) and a systemic error rate of 0.01%. Finally, we demonstrate our HTTP Mailbox implementation in a human-assisted Web preservation application called “Preserve Me!" and a visualization application called "Preserve Me! Viz".

연구 동기 및 목표

• 표준 브라우저에서 PATCH, PUT, DELETE와 같은 완전한 HTTP 메서드를 사용할 수 없는 문제를 해결하기 위해 동기적이고 상태 없는 HTTP의 한계를 해결한다.
• HTML 및 브라우저 제한으로 인해 GET/POST 이외의 메서드를 사용하는 데 있어 클라이언트 측의 장애 요소를 극복한다.
• 보내는 이와 수신자를 분리하는 신뢰성 있는 비동기 통신 계층을 제공하여, 서버 장애 시에도 메시지 전달을 보장한다.
• 메시지 피이핑 및 브로드캐스트/멀티캐스트 지원을 통해 그룹 메시징에서 네트워크 오버헤드를 줄이고 확장성을 향상시킨다.

제안 방법

• 메시지를 메시지 본문에 봉인하여 중심 메일박스 URI에 HTTP POST를 사용해 메시지(요청/응답)를 전송한다.
• 메시지를 영속화하고 비동기적으로 전달하는 저장 및 전달 모델을 활용하여 발신자와 수신자를 분리한다.
• application/http MIME 유형을 사용해 여러 메시지를 하나의 HTTP POST 요청에 묶음으로써 메시지 피이핑을 지원한다.
• 단일 메일박스 제출을 통해 하나의 메시지를 여러 수신자에게 동시에 주소 지정할 수 있도록 하여 멀티캐스트 및 브로드캐스트 메시징을 가능하게 한다.
• HTTP GET을 통해 메시지를 수신하며, 수신자가 next/previous/first/last URI 링크를 사용해 체인 구조로 메시지를 접근한다.
• 고 동시성 환경에서의 검색 성능 최적화를 위해 응답 페이지 분할 기능(계획 중)을 구현한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 제한된 클라이언트 환경에서도 모든 HTTP 메서드를 지원하는 표준 HTTP 위에 RESTful이고 비동기식 메시징 시스템을 구축할 수 있는가?
• RQ2 고 동시성 및 간헐적인 네트워크 조건 하에서 이러한 시스템의 성능과 신뢰성은 어떻게 스케일링되는가?
• RQ3 메시지 피이핑과 그룹 메시징은 포인트 투 포인트 HTTP 통신에 비해 네트워크 오버헤드를 얼마나 줄일 수 있는가?
• RQ4 중앙 집중식 메일박스를 통한 간접 전달 방식이 메시지 전달 지연과 시스템 가용성에 미치는 영향은 어떠한가?

주요 결과

• 고 동시성 환경에서 83,000건 이상의 전송 및 검색 작업을 수행한 참조 구현체는 총 0.01%의 시스템 오류율을 기록했다.
• 시스템은 높은 처리량을 보였으며, 동시 요청 1,000건을 효율적으로 처리했고, 동시성 수준 1에서 GET 요청당 라운드트립 시간이 300–400ms 수준이었다.
• application/http MIME 유형을 사용한 메시지 피이핑은 특히 그룹 메시징 시나리오에서 네트워크 사이클을 크게 감소시켰다.
• 시스템은 발신자와 수신자를 성공적으로 분리하여, 수신자가 사용할 수 없을 때도 비차단적 메시지 전달을 가능하게 했다.
• HTTP Mailbox 모델은 브라우저나 서버 제약으로 이전에 지원되지 않았던 RESTful HTTP 메서드(예: PATCH, PUT)의 완전한 사용을 가능케 했다.
• 실제 웹 보존 애플리케이션인 "Preserve Me!agger"에 성공적으로 통합되어 실생활 활용성을 입증했다.