Studienprojekt HP-MOM

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1 Institute of Parallel and Distributed Systems () Universitätsstraße 38 D Stuttgart Studienprojekt HP-MOM High Performance Message Oriented Middleware 23. Januar 2013 Kurt Rothermel, Frank Dürr, Patrick Baier, Ruben Mayer

2 Wer sind wir? Abteilung Verteilte System des Instituts für Parallele und Verteilte Systeme () Das Team: Prüfer: Prof. Kurt Rothermel Kunde: Dr. Frank Dürr Betreuer: M.Sc. Patrick Baier Dipl.-Inf. Ruben Mayer Das Entwicklerteam 2

3 Motivation Das Produkt: High Performance Message Oriented Middleware (MOM) Wozu wird eine MOM benötigt? Asynchrone Nachrichtenzustellung in verteilten Systemen Message Queues: Empfänger muss während des Sendens nicht verfügbar sein Publish/Subscribe: (a priori unbekannte) Empfänger können Nachrichten abonnieren (Nachrichtenkanäle, Filterung nach Inhalten) Grundlage einer Vielzahl von verteilten Anwendungen Client/Server in der Cloud 3

4 Beispiel: Aktienhandel Publisher < SAP,60 > < BMW,74 > < RWE,30 > Message Oriented Middleware (MOM) Filtering SAP > 50 BMW > 80 RWE > 20 Msg. Queuing Subscribe Subscriber offline online SAP > 50 SAP > 50 BMW > 80 RWE > 20 online RWE > 20 4

5 Ziel: High-Performance Hoher Nachrichtendurchsatz So schnell wie das Kommunikationsnetz ( Line rate ) 1 Gbps (Gigabit Ethernet), 10 Gbps (10 Gigabit Ethernet), Schneller geht s nicht! Server kann viele Klienten bedienen, hohe Skalierbarkeit (Extrem) Niedrige Latenz So schnell wie das Kommunikationsnetz (<< 1 ms) Schneller geht s nicht! Zeit ist Geld! Aktienhandel, Auktionen, etc. Aktuelle Ansätze basierend auf Software-Routern/Brokern zu langsam! 5

6 Enabler -Technologie: Software-defined Networking Wie kann diese (ideale) Performance erreicht werden? Ansatz: Nachrichtenvermittlung direkt im Kommunikationsnetz Hardware-unterstützte Vermittlung durch Switches Mikrosekunden Verzögerung pro Switch Voller Durchsatz ( Line Rate ) Kein Overlay-Netz, keine Software-Router, usw. Problem: MOM muss Switches (Forwarding-Tabellen) konfigurieren können Mit geschlossenen Protokollen (IP, Ethernet) bisher nicht möglich Lösung: Software-defined Networking (SDN) 6

7 Big-Trend: Software-defined Networking Open Networking Summit 2012: Google verwendet SDN in ihren produktiven Netzen VMware zahlt im Jahr ,26 Milliarden US-Dollar für Startup Nicira Software Switches für die Cloud OpenFlow-Protokoll (SDN-Standard-Schnittstele für Switches) wird von allen großen Herstellern implementiert Cisco, IBM, HP, NEC, Huawei, Was steckt hinter SDN? 7

8 Application Application Application Software-defined Networking: Grundidee Trennung Forwarding (Data Plane) und Netzkontrolle (Control Plane) Forwarding in Hardware (Switches) Hohe Performance! Netzkontrolle in Software (Controller) Hohe Flexibilität! Logisch zentralisierter Controller ersetzt verteilte Protokolle Kontrolllogik ( Routing ) durch Anwendung programmierbar MOM programmiert das Netz Programmierung in Hochsprachen (Java, Python, ) MOM Controller API (OpenFlow) Control Plane Data Plane Hosts 8

9 Application Application Application Das Produkt High Performance Message Oriented Middleware Middleware-Komponente (Schnittstelle zur Anwendung) SDN-Controller Umsetzung der MOM-Funktionalität (Message-Queues, Pub/Sub) auf das Netz Konzepte vorhanden: Forschungsarbeiten der Abteilung Technologie: Java/Eclipse, Python, etc. MOM Controller API (OpenFlow) Data Plane Hosts 9

10 Organisatorisches: Lehrveranstaltungen Vorlesung im Sommersemester 2013: Rechnernetze Seminar im Sommersemester 2013: Moderne Internet- und Netztechnologien Fachpraktikum im Sommersemester 2013 (optional): Software-defined Networking 10

11 Was bieten wir? Labor: Besprechungsecke mit Beamer, PC- und Laptop-Arbeitsplätze Testbeds: Cluster mit Software-Switches (Open vswitch) Hardware-Switches (Cisco) Experten für SDN, MOM, Rechnernetzen, Verteilten Systemen Betreuer mit StuPro-Erfahrung Spannendes Thema mit hochaktuellen Technologien MOM + SDN Nicira wurde für 1,2 Mrd gekauft. Was kostet Ihre Firma /Ihr Produkt? 11

12 Fragen? Universität Stuttgart Frank Dürr Phone:

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