Redesigning the Network Layer for Distributed Actors in CAF

Abstract

Das Aktormodell baut auf transparenter Nachrichtenübermittlung und einem starken Fehlermodell auf. Es verspricht Skalierbarkeit über nebenläu ge Kerne und verteilte Knoten. Hochverteilte Systeme, die skalierbar auf Anwender oder Verarbeitungsanforderungen abgestimmt sind, können von dem hohen Abstraktionsniveau von Aktoren pro tieren. Das C++ Actor Framework (CAF) ist eine native Implementierung des Aktormodell, die einen e zienten Nachrichtenaustausch beinhaltet. In dieser Arbeit analysieren wir die Verteilungsschicht in CAF mit dem Ergebnis, dass unterschiedliche Leistungsgarantien in lokalen und verteilten Umgebungen die geforderte Verteilungstransparenz beeinträchtigen. Wir diskutieren die Aspekte Zuverlässigkeit, Erreichbarkeit und Bindung an ein Transportprotokoll im Kontext der Aktorkommunikation, bevor Garantien für die Kommunikation im CAF abgeleitet werden. Auf dieser Grundlage schlagen wir eine Neugestaltung der CAF-Netzwerkschicht vor. Diese erlaubt den Austausch von Transportprotokollen, definiert eine konsistente Auswahl von Garantien für Nachrichtenübertragung zwischen Aktoren und entfernt Routing-Fähigkeiten aus dem CAF-Overlay. Die Erweiterung der CAF-Netzwerkschicht um UDP bietet eine erste Bewertung der Funktionalität und ebnet den Weg für eine vollständige Implementierung des vorgeschlagenen Designs.

The actor model offers network transparent message passing and a strong failure model. It promises scalability over concurrent cores and distributed nodes. Highly distributed systems designed to scale with users or processing demands can benefit from its high level of abstraction. The C++ Actor Framework (CAF) is a native implementation of the actor model with an efficient message passing layer. In this work, we examine the actor communication in CAF and find distribution transparency to be impacted by varying guarantees for concurrency and distribution. The aspects of reliability, reachability and transport binding are reconsidered in the context of actor communication before deriving guarantees for the communication in CAF. To address these differences, we propose a redesign of the CAF network layer. This introduces exchangeable transport protocols, defines a consistent set of guarantees for message passing between actors and removes routing capabilities from the CAF overlay. The augmentation of the CAF network layer with UDP provides a first assessment of the functionality and paves the way for a complete implementation of the proposed design.