Highly available and fault-tolerant architecture guidelines for clustered middleware servers

• Autorzy: Rostański M. , Grochla K. , Seman A.

Warianty tytułu

PL

Wzorce wysokodostępnej i odpornej na awarie architektury dla klastra serwerów middleware

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the result of an evaluation of the performance of different message broker system configurations, which lead to the construction of the specific architecture guidelines for such systems. The examples are provided for an exemplary middleware messaging server software - RabbitMQ, set in high availability - enabling and redundant configurations. Rabbit MQ is a message queuing system realizing the middleware for distributed systems that implements the Advanced Message Queuing Protocol. The scalability and high availability design issues are discussed and the possible cluster topologies and their impact is presented. Since HA and performance scalability requirements are in conflict, scenarios for using clustered RabbitMQ nodes and mirrored queues are interesting and have to be considered with specific workloads and requirements in mind. The results of performance measurements for some topologies are also reported in this article.

PL

W pracy przedstawiono wyniki oceny wydajności różnych konfiguracji systemów spełniających rolę rozdzielacza wiadomości (Message Broker), które prowadzą do wyznaczenia konkretnych wytycznych architektonicznych dla takich systemów. Przykład zrealizowano przy użyciu przykładowego oprogramowania serwera komunikacyjnego middleware – RabbitMQ, zestawionego w konfiguracji wysokiej dostępności. RabbitMQ jest systemem kolejkowania wiadomości, który realizuje funkcje pośredniczące (ang. middleware) dla systemów rozproszonych, używając do tego zadania zaawansowanych protokołów kolejkowania wiadomości. W artykule omówiono zagadnienia projektowe dotyczące skalowalności i wysokiej dostępności, jak również przedstawiono możliwe topologie klastrów i ich wpływ na zdefiniowane parametry działania. Ponieważ wymagania HA i skalowalność, a zatem wydajność, są w konflikcie, rozpatrywano scenariusze z różnym wykorzystaniem kolejek w pełni redundantnych oraz dublowanych. W artykule przedstawiono wyniki pomiarów wydajności dla niektórych topologii, jak również konkluzje co do drogi do osiągnięcia optymalnej architektury.

Słowa kluczowe

EN

high availability; fault tolerance; middleware messaging; RabbitMQ; clustered systems architecture

PL

wysoka dostępność; odporność na uszkodzenia; middleware; RabbitMQ; architektura systemów klastrowych

• Wydawca: Instytut Informatyki Teoretycznej i Stosowanej Polskiej Akademii Nauk
• Czasopismo: Theoretical and Applied Informatics
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 26, No. 1-2
• Strony: 69--85
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys.

Twórcy

autor

Rostański M.

• University of Dabrowa Gornicza ul. Cieplaka 1C, 41-300 Dabrowa Gornicza, Poland

autor

Grochla K.

• Proximetry Poland, Sp. z o.o. Al. Rozdzienskiego 91, Katowice, Poland

autor

Seman A.

• Proximetry Poland, Sp. z o.o. Al. Rozdzienskiego 91, Katowice, Poland

Bibliografia

• [1] A. Videla and J. Williams, RabbitMQ in action. Distributed messaging for everyone. Manning, April 2012
• [2] M. Altherr, M. Erzberger and S. Maffeis, ''iBus - a software bus middleware for the Javaplatform,'' in: Proceedings of the International Workshop on Reliable Middleware Systems, 1999, pp. 43-53.
• [3] Salvan, M., A quick message queue benchmark: ActiveMQ, RabbitMQ, HornetQ, QPID, Apollo… [online: http://bit.ly/1b1UGTa ], April 2013
• [4] B. Jones, S. Luxenberg, D. McGrath, P. Trampert and J. Weldon, ''RabbitMQ Performance and Scalability Analysis'', project on CS 4284: Systems and Networking Capstone, Virginia Tech 2011
• [5] G. Banavar, T. Chandra, R. Strom, and D. Sturman, ''A case for message oriented middleware'', in: Proceedings of the 13th International Symposium on Distributed Computing (DISC99), 1999, pp. 1-18
• [6] B. Blakeley, H. Harris, and J. Lewis, ''Messaging and Queuing Using the MQI''. McGraw-Hill, New York, NY, 1995.
• [7] Eugster et al., ''The Many Faces of Publish/Subscribe'', in: ACM Computing Surveys, Vol. 35,No. 2, June 2003, pp. 114-131.
• [8] M. Franklin and S. Zdonik, ''A framework for scalable dissemination-based systems'' ,in:Proceedings of the 12th ACM Conference on Object-Oriented Programming Systems,Languages and Applications (OOPSLA’97). ACM Press, New York, NY, 1997, pp. 94-105.
• [9] F. Buschmann et al., Pattern-oriented software architecture: a system of patterns, John Wiley and Sons, Inc. New York, NY, USA ©1996 ISBN:0-471-95869-7
• [10] X. Yuan and E. B. Fernandez, ``Patterns for Business-to-Consumer E-Commerce Applications'', accepted for the International Journal of Software Engineering and Applications (IJSEA)
• [11] M. VanHilst, E. B. Fernandez and F. Braz, ``A Multidimensional Classification for Users of Security Patterns'', in Journal of Research and Practice in Information Technology, vol. 41, No 2, May 2009, pp. 87-97
• [12] RabbitMQ documentation [online], http://www.rabbitmq.com/documentation.html, accessed 21.01.2014
• [13] The Simple Text Oriented Messaging Protocol website [online], http://stomp.github.io/, accessed 20.01.2014
• [14] P. Houston, ''Building distributed applications with message queuing middleware''(Whitepaper). Available online at http://msdn.microsoft.com/library/enus/dnmqqc/html/bldappmq.asp, 1998
• [15] J. O'Hara, ''Toward a Commodity Enterprise Middleware'', ACM Queue 5 (4), June 2007,pp. 48-55
• [16] M. Rostanski, ''High Availability Methods for Routing in Soho Networks'', in Kapczynski A.,Tkacz E., Rostanski, M.: Internet - Technical Developments and Applications 2, Springer 2011, pp. 154-152
• [17] P. Buchwald, ''The Example of IT System with Fault Tolerance in a Small Business Organization'', in: Kapczynski A., Tkacz E., Rostanski, M.: Internet – Technical Development and Applications 2, Springer 2012, pp. 179-187
• [18] Grzywak A., Buchwald P., Maczka K., Pikiewicz P., Rostanski M.: ''Methods for Information Management Systems Resiliency Improvement'', in: Rostanski M., Pikiewicz P. (Eds.): Internet in the information society. Insights on the information systems, structures and applications, Academy of Business in Dabrowa Gornicza 2014, ISBN: 978-83-62897-91-9,pp. 49-60
• [19] ''HAProxy. The Reliable, High Performance TCP/HTTP Load Balancer''. Website:http://haproxy.1wt.eu/, accessed: 21.01.2014
• [20] ''Pacemaker. A scalable High Availability cluster resource manager''. Website: http://clusterlabs.org/, accessed: 18.01.2014
• [21] Rostański M.: Prywatny klaster wysokiej dostępności przy użyciu systemów Linux i Pacemaker, Informator o ochronie teleinformatycznej CIIPFocus nr 7, Rządowe Centrum Bezpieczeństwa 2014, s.14-16
• [22] S. Nowak, M. Nowak and M. Foremski, ''New Synchronization Method for the ParallelSimulations of Wireless Networks'', in: 11th International Conference, NEW2AN 2011, and 4th Conference on Smart Spaces, ruSMART 2011, St. Petersburg, Russia, August 22-25, 2011.Proceedings, LNCS 6869, Springer Berlin Heidelberg, pp. 405-415
• [23] K. Grochla, L. Naruszewicz, ''Testing and Scalability Analysis of Network Management Systems Using Device Emulation'', in: Computer Networks, Springer 2012, pp. 91-100