ISBN 978-3-8439-1237-2

978-3-8439-1237-2, Reihe Informationstechnik

Rainer Finocchiaro
Untersuchungen zur Kommunikation von Verteilten Betriebssystemen über Hochgeschwindigkeitsnetzwerke

197 Seiten, Dissertation Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (2013), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Im Zuge der Leistungssteigerung von Rechensystemen sind verschiedene Architekturen entwickelt worden, von denen sich in den letzten Jahren die Clusterarchitektur als dominierende Architektur herauskristallisiert hat. Diese Architektur kombiniert eine hohe Rechenleistung mit Skalierbarkeit und Ausfallsicherheit, erkauft sich diese Vorteile allerdings durch zum einen eine aufwendigere Verwaltung der verteilten Komponenten und zum anderen Kommunikationsengpässe durch das Verbindungsnetzwerk. Um die Verwaltung zu vereinfachen, wurden Betriebssysteme entwickelt, die die verteilte Anordnung der Komponenten vor dem Anwender verstecken und ihm somit den Eindruck eines einzigen zentralen Systems vermitteln. Das Problem der Kommunikationsengpässe in verteilten Rechnerarchitekturen wird oft durch speziellere Hochgeschwindigkeitsnetzwerke gelindert, welche Anwendungen über Standardprogrammierschnittstellen den Zugriff erlauben. Von den frei verfügbaren Linux-basierten Verteilten Betriebssystemen können sie jedoch zur Zeit nicht zur clusterweiten Interprozesskommunikation genutzt werden.

In dieser Arbeit sind mit ETHOS und ETHOM zwei Implementierungen einer Softwareschicht entwickelt worden, welche freien Linux-basierten Verteilten Betriebssystemen - insbesondere deren Vertreter Kerrighed - die Nutzung von Hochgeschwindigkeitsnetzen zur Kommunikation ermöglichen. Die Lösungen wurden darauf ausgelegt, sowohl ein möglichst breites Anwendungsspektrum zu unterstützen, als auch möglichst viele Hochgeschwindigkeitsnetze. Darüber hinaus wurden zwei weitere Konzepte entwickelt, die durch Beschränkung auf Anwendungen, die ein bestimmtes Netzwerkprotokoll (TIPC) verwenden, wie z. B. das erwähnte Kerrighed, eine direktere Kommunikation ermöglichen und somit eine noch höhere Leistung erwarten lassen.

Messungen belegen, dass durch Einsatz der entwickelten Lösungen die Kommunikationsleistung des Verteilten Betriebssystems Kerrighed stark gesteigert werden kann. Der Durchsatz kann im Vergleich zu Gigabit-Ethernet maximal verdreifacht werden, während bei der Latenz etwa eine Halbierung erzielt wird.