SAMProc - a middleware for highly dynamic and heterogeneous environments [Elektronische Ressource] / vorgelegt von Holger Schmidt

Holger Schmidt

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• Publié par: universitat_ulm
• Publié le: 01 janvier 2009
• Nombre de lectures: 10
• Langue: English
• Poids de l'ouvrage: 2 Mo

Extrait

Universität Ulm
Fakultät für Ingenieurwissenschaften und Informatik
Institut für Verteilte Systeme
SAMProc
A Middleware for Highly Dynamic and
Heterogeneous Environments
Dissertation
zur Erlangung des Doktorgrades
Dr. rer. nat.
der Fakultät für Ingenieurwissenschaften und Informatik
der Universität Ulm
vorgelegt von
Holger Schmidt
aus Erlangen
2009Amtierender Dekan: Prof. Dr.-Ing. Michael Weber
Gutachter: Prof. Dr.-Ing. Franz J. Hauck
Gutachter: Prof. Dr.-Ing. Michael Weber
Tag der Promotion: 17. Dezember 2009
iiiAbstract
Software in mobile and ubiquitous computing scenarios has to cope with a highly dynamic and
heterogeneous environment. For tapping the environment’s full potential, software should be
able to dynamically adapt on demand in a platform- and language-independent manner (e.g.,
by migration). Current systems have only limited support for the requested dynamics and
heterogeneity. Thus, the development of such adaptive applications is still a highly complex and
thus error-prone task.
In the context of this thesis, the SAMProc middleware is designed. SAMProc supports software
developers in creating such adaptive applications and thus eases development. In the SAMProc
approach, applications are able to dynamically change the location and to adapt the provided
interface, the current state and the implementation in use to the particular local execution
context. Thereby, applications are transparently and permanently addressable. This allows
continuous interaction with other applications. For easing application development SAMProc
uses a model-driven approach. For this purpose, this thesis introduces the novel concept of a
self-adaptive mobile process (SAMProc), which allows an abstract specification of the life cycle
as well as distribution aspects of an adaptive application: First, software developers model
the SAMProc; then, a code generator automatically maps this description to the SAMProc
infrastructure and creates the necessary adaptation code.
ThisthesispresentsallpartsoftheSAMProcmiddlewareindetail. Importantcontributionsare
an architectural design pattern for dynamic application adaptation and migration in a heteroge-
neous environment and novel infrastructure services supporting software in such environments,
such as a service for dynamic management of code, a generic context service and a novel partic-
ularly lightweight Web service container. Innovative example applications complete this work
by demonstrating the potential of the SAMProc middleware.
iiiivZusammenfassung
Software im Bereich des Mobile bzw. Ubiquitous Computing muss besonders dynamischen und
heterogenen Umgebungen gerecht werden. Um das Potential der Umgebung möglichst gut aus-
zunutzen, sollte Software die Möglichkeit bieten, sich dynamisch zu adaptieren und in einer
plattform- und sprachunabhängigen Art auf die Umgebung zu reagieren (z.B. durch Migration).
Aktuelle Systeme unterstützen diese geforderte Dynamik bzw. Heterogenität nur begrenzt. Die
Entwicklung von mobilen und adaptiven Anwendungen ist daher heutzutage eine sehr komplexe
und damit fehleranfällige Aufgabe.
Im Rahmen der Arbeit wird die SAMProc Middleware konzipiert, die Entwickler bei der Erstel-
lung von derartigen adaptiven Anwendungen unterstützt und deren Entwicklung vereinfacht.
Im vorgestellten System können Anwendungen zur Laufzeit ihren Ausführungsort wechseln und
hierbeidieSchnittstelle,denZustandunddieImplementierungandenjeweiligenlokalenAusfüh-
rungskontext anpassen. Durch eine transparente und permanente Adressierbarkeit der Anwen-
dungenfürKlienten wirdeine durchgängigeInteraktionzwischenAnwendungenermöglicht.Zur
Unterstützung der Anwendungsentwicklung nutzt SAMProc einen modellgetriebenen Ansatz.
Hierzu wird das neuartige Konzept der selbstadaptiven mobilen Prozesse eingeführt, welches
eine abstrakte Spezifikation des Lebenszyklus sowie der Verteilungsaspekte der Anwendung er-
laubt: Zuerst modellieren Entwickler den selbstadaptiven mobilen Prozess, ein Codegenerator
bildet diese Beschreibung dann automatisch auf die entwickelte SAMProc Infrastruktur ab und
erzeugt den benötigten Adaptierungscode.
Die Arbeit stellt die Komponenten der SAMProc Middleware im Detail vor. Zu den wichtigen
Beiträgen zählen ein Entwurfsmuster zur dynamischen Anwendungsadaption und -migration
in einer heterogenen Umgebung sowie neuartige Infrastrukturdienste zur Unterstützung von
Software in derartigen Umgebungen, unter anderem ein Dienst zur dynamischen Verwaltung
von Code, ein generischer Kontextdienst, sowie ein neuartiger, besonders leichtgewichtiger Web
ServiceContainer.InnovativeBeispielanwendungenrundendieArbeitdurcheineDemonstration
des Potentials der SAMProc Middleware ab.
vviAcknowledgements
This thesis would not be possible without the support of many people.
First of all, I would like to thank my supervisor Prof. Franz J. Hauck for his invalu-
able guidance and support in a very inspiring and encouraging atmosphere. Furthermore,
Prof. Michael Weber deserves recognition for his time spent in his role as my second super-
visor. Moreover,IamthankfultoProf.PeterSchulthessandProf.FranzSchweiggert
for their time serving as additional members of my dissertation committee.
I wish to thank my colleagues within the Aspectix Research Team. I am particularly grateful
to Rüdiger Kapitza, who continuously supported my scientific career since the beginning of
my student research project as my advisor at the University of Erlangen-Nürnberg. Thank you
for all the fruitful brainstorming sessions, discussions and video conferences. Many papers that
were incorporated into this thesis would not be possible without the help of my co-authors. In
alphabetical order, these are Jan-Patrick Elsholz, Teodora Guenkova-Luy, Vladimir
Nikolov, Hans P. Reiser and Guido Söldner. Many thanks go to Sven Schober for
proof reading my thesis and giving substantial comments. Last but not least, I am thankful for
the open-minded discussions with Jörg Domaschka, Andreas I. Schmied and Christian
Spann. I really enjoyed the time working with all of you.
I am very grateful to all students who implemented parts of the software that was developed
for this thesis. In chronological order, these are Lionel Montheu, Yan Wang, Haiping
Wang, Zhe Geng, Yibei Yu, Li Sun and Ralf Eisbrenner. Some students additionally
contributed to this thesis by co-authoring related papers. In chronological order, these are
Burcin Aksoy, Jon Hing Yip, Chi Tai Dang, Andreas Köhrer, Florian Flerlage
andSascha Geßler. Thank you, it was a pleasure to work with all of you.
Last but not least, I am very grateful to my family and friends. Without their encouragement
and understanding it would have been impossible for me to finish this work. I especially want
to thankCorinna who always supported me with her love and patience.
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