Nubes+: fault-tolerant object-oriented programming for stateful serverless functions

The development of cloud computing significantly changed the technological environment and business models of tech companies. Cloud computing and the serverless model are becoming more and more popular due to their availability, and convenient pay-as-you-go model. Until today, they have reached a large number of applications, allowing developers to spend more time focusing on their product development rather than infrastructure management. However, despite these advantages, managing the state in serverless environments is complex and requires careful design from developers to achieve effective execution. This thesis tackles the issues of stateful serverless services (SSFs) that preserve their state on external storage. The main problems highlighted in the context of SSFs are state management and fault tolerance. State management introduces complexity and overhead and requires developers to design database interactions carefully. This thesis presents Nubes+, an improved version of the Nubes programming model that adds object-oriented abstractions to serverless programming with an exactly-once guarantee. Nubes+ improves the robustness, consistency, and reliability of Nubes by addressing the problem of unreliable executions.

Lo sviluppo del cloud computing ha cambiato in modo significativo l’ambiente tecnologico e i modelli di business delle aziende tecnologiche. Il cloud computing e il modello serverless stanno diventando sempre più popolari grazie alla loro disponibilità e al conveniente modello pay-as-you-go. Fino ad oggi hanno raggiunto un gran numero di applicazioni. Gli sviluppatori trascorrono il tempo concentrandosi maggiormente sullo sviluppo del prodotto piuttosto che sulla gestione dell’infrastruttura. Tuttavia, la gestione dello stato in ambienti serverless è complessa e richiede un’attenta progettazione da parte degli sviluppatori per ottenere un’esecuzione efficace. Questa tesi affronta i problemi causati dai servizi stateful serverless (SSF), che preservano il loro stato su storage esterno. I principali problemi evidenziati nel contesto di gli SSF sono gestione statale e tolleranza ai guasti. La gestione dello stato introduce complessità e sovraccarico e richiede agli sviluppatori di progettare attentamente le interazioni del database. Questa tesi presenta Nubes+, una versione migliorata del modello di programmazione Nubes che aggiunge astrazioni orientate agli oggetti alla programmazione serverless con una garanzia esattamente una volta. Nubes+ migliora la robustezza, la coerenza e l’affidabilità di Nubes risolvendo il problema delle esecuzioni inaffidabili.