CBench-Dynamo: A Consistency Benchmark for NoSQL Database Systems

Abstract

Hoje em dia arquiteturas de software encaram novos desafios. A Internet cresceu tal que existem sítios na Internet que são acedidos por centenas de milhões de pessoas diariamente. Uma única máquina poderosa não é mais economicamente viável e resiliente de forma a lidar com a imensidão de tráfego e as arquiteturas têm desde então sido migradas para escalagem horizontal. No entanto, bases de dados tradicionais, mais associadas ao paradigma relacional, não estão preparadas para a escalagem horizontal. Desta feita, as base de dados NoSQL vieram propôr preencher essa limitação. O paradigma NoSQL propõe melhor servir a atual massificação de uma Internet com alto tráfego de dados onde a consistência não é uma prioridade de topo, mas sim a alta disponibilidade para muitos projetos. No entanto, de acordo com o teorema de CAP entre as duas propriedades, consistência ou disponibilidade, só uma delas pode ser totalmente garantida. A especificação Dynamo consiste num cluster de bases de dados que oferecem alta disponibilidade enquanto relaxam a consistência ao nível de consistência eventual ao mesmo tempo que toleram eventos de partição na rede. Consequentemente, esta tese propõe CBench-Dynamo, a primeira framework de benchmark para bases de dados NoSQL. O benchmark proposto correlaciona propriedades, como performance, consistência e disponibilidade, em diferences configurações de consistência enquanto sujeitamos o sistema em testes a eventos de partição na rede. Consequentemente, permitindo-nos compreender melhor como o sistema em testes gere os trade-offs entre estas propriedades.

Nowadays software architects face new challenges. The Internet has grown to a point where popular websites are accessed by hundreds of millions of people on a daily basis. One powerful machine is no longer economically viable and resilient in order to handle such outstanding traffic. Architectures have since been migrated to horizontal scaling. However, traditional databases, usually associated with a relational design, were not ready for horizontal scaling. Therefore, NoSQL databases have proposed to fill the gap left by their predecessors. This new paradigm is proposed to better serve currently massive scaled-up Internet usage when consistency is no longer a top priority and a high available service is preferable. However, based on the CAP theorem when in a distributed environment where network partition events occur, only one of the two properties, consistency or availability, can be guaranteed. When one increases the other must decreases. Dynamo-based databases are designed to run in a cluster while offering high availability and eventual consistency to clients when subject to network partition events. Therefore, this thesis proposes CBench-Dynamo, the first consistency benchmark for NoSQL databases. The proposed benchmark correlates properties, such as performance, consistency, and availability, in different consistency configurations while subjecting the System Under Test to network partition events. This enables us to better comprehend how the SUT handles the trade-off between these properties.