Zuverlässige persistente Speicherarchitektur

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Pramod Bhatotia
• Fachliche Zuordnung: Sicherheit und Verlässlichkeit, Betriebs-, Kommunikations- und verteilte Systeme ; Datenmanagement, datenintensive Systeme, Informatik-Methoden in der Wirtschaftsinformatik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 501680474

Die Hardware-Infrastruktur für das Cloud Computing erfährt derzeit einen dramatischen Wandel zugunsten der Entwicklung von Hochleistungs-Computersystemen. In diesem Zusammenhang soll byteadressierbarer persistenter Speicher (PM) die Lücke zwischen flüchtigem Hauptspeicher und SSDs schließen, um moderne Datenverwaltungssysteme aufzubauen. PM ist ein nichtflüchtiges Speichermedium, auf das in Byte-Granularität zugegriffen werden kann und das Zugriffslatenzen aufweist, die denen von DRAM nahe kommen, und gleichzeitig die Haltbarkeit der Daten bei Systemabstürzen und Neustarts gewährleistet. Es ist zwar vorteilhaft, unsere kritische Datenverwaltungsinfrastruktur in die Cloud zu verlagern, aber gleichzeitig ist es unerlässlich, zuverlässige und vertrauenswürdige Dienste in nicht vertrauenswürdigen Cloud-Umgebungen bereitzustellen. Die Einbindung von PM in den Systemstack der Cloud-Anbieter führt jedoch trotz der Leistungsvorteile zu neuen Herausforderungen in Bezug auf die Zuverlässigkeit und Sicherheit.Zu diesem Zweck schlagen wir eine verlässliche persistente Speicherarchitektur vor, die in Cloud-Umgebungen starke Sicherheits- und Schutzmerkmale bietet. Genauer gesagt zielt unser Vorschlag darauf ab, umfassende Speichersicherheit für persistenten Speicher zu bieten, indem wir auf softwarebasierten deterministischen dynamischen Bound-Checking-Ansätzen aufbauen. Außerdem wollen wir eine sichere Architektur für persistenten Speicher bereitstellen, indem wir auf hardwaregestütztem Trusted Computing aufbauen. Unser Ziel ist diese Zuverlässigkeitseigenschaften zu erreichen und gleichzeitig die Konsistenz von Abstürzen und die Leistung im Rahmen des etablierten PM-Programmiermodells zu gewährleisten.Ein greifbares Ergebnis des Projekts ist der Entwurf und die Implementierung eines durchgängig zuverlässigen persistenten Speichersystemstapels mit den folgenden drei Beiträgen: (a) eine sichere PM-Architektur zur Gewährleistung umfassender Speichersicherheit auf der Grundlage von persistenten Shadowmemory- und Pointer-basierten Ansätzen, (b) eine sichere PM-Architektur für sicheres Datenmanagement für PM auf der Grundlage von Hardware-trusted Computing, (c) eine umfassende Bewertung des gesamten Systemstack, die Aspekte der Absturzkonsistenz, Leistung und verlässliche Eigenschaften im Rahmen des bekannten PMDK-Programmiermodells für PM abdeckt.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2377: Disruptive Hauptspeichertechnologien