Data management and routing in general networks

Im Bereich des Hochleistungsrechnens ist in den vergangenen Jahren ein Trend weg von dem Einsatz dedizierter Parallelrechner, hin zur Verwendung moderner Clustersysteme zu verzeichnen. Die Popularität dieser Systeme basiert auf ihrem im Vergleich zu speziellen Parallelrechnern extrem günstigen Preis-Leistungsverhältnis, welches durch die vorwiegende Verwendung von Standardkomponenten erreicht wird. Während dieser Ansatz von der Hardwareseite her, eine sehr hohe Rechenleistung zu einem vernünftigen Preis verspricht, stellt er auf der Softwareseite neue Anforderungen an die Entwicklung von Basisdiensten wie Latverteilung, Datenverwaltung, Monitoring, etc. Derartige Basisdienste sind für die effiziente Nutzung von verteilten Szstemen unentbehrlich, damit sich der Anwender, d.h. der Programmierer einer verteilten Anwendung, nicht um die Kleinigkeiten und Schwierigkeiten einzelner paralleler Systeme kümmern muss. Die gegenwärtig sehr aktuellen Forschungsgebiete des Grid-Computing und der Peerto-Peer Netzwerke beschäftigen sich mit der Entwicklung von Basisdiensten für Clustersysteme, die entweder durch ein proprietäres Netzwerk oder durch ein nicht-proprietäres Netzwerk wie z.B. dem Internet verbunden sind. In beiden Fällen liegt eine Hauptschwierigkeit in der, im Vergleich zu dedizierten Parallelrechnern, sehr unregelmäßigen Struktur des Verbindungsnetzwerks. Im Rahmen der Dissertation wurde eine theoretische Analyse von Routingund Datenverwaltungsdiensten in verteilten Systemen durchgeführt. Die vorgestellten Algorithmen sind selbst in sehr unregelmäßigen Topologien nahezu optimal, weshalb sie insbesondere für moderne Clustersysteme geeignet scheinen. Ein Routingdienst bildet die Basis für den Informationsaustausch zwischen den Knoten eines verteilten Systems. Es werden sowohl Unicastalgorithmen (wobei Informationen von einer Quelle zu genau einem Ziel geschickt werden), als auch Multicastalgorithmen betrachtet (bei denen Daten von einer Quelle zu mehreren Zielen geschickt werden). Ein Datenverwaltungsdienst realisiert einen transparenten Zugriff auf globale Datenobjekte, auf die von den Knoten des Netzwerks lesend und schreibend zugegriffen werden kann. Beispiele für derartige globale Datenobjekte sind z.B. globale Variablen in einem parallelen Programm, Dateien in einem verteilten Dateisystem oder Webseiten im Internet. Ein Datenverwaltungsdienst ist üblicherweise erheblich komplizierter als ein einfacher Routingdienst, da er z.B. Antworten auf die folgenden Fragen geben muss: