Datensynchronisation. Von: Marcus Röder und Andreas Hartung

Transkript

1 Datensynchronisation Von: Marcus Röder und Andreas Hartung 1

2 Inhaltsverzeichnis 1.Einleitung Datensynchronisation Anwendungsbereiche der Datensynchronisation Typen der Datensynchronisation Probleme beim Synchronisieren SyncML Konzepte von SyncML Syntax von SyncML Kommunikation Funambol-Framework SyncML-API Zusammenfassung...16 Literaturverzeichnis

3 1. Einleitung Die Zeiten in denen mit Mobiltelefonen nur telefoniert wurde sind vorbei. Heute sind Handys und PDAs multimediale Alleskönner, mit MP3-/ VideoPlayer, Fotoapparat, Datenspeicher, Navigationssystem und Organizer. Auch die Möglichkeiten der Vernetzung nehmen zu, neben Infrarot und Bluetooth wird mit immer günstigeren Tarifen auch UMTS zu einer attraktiven Möglichkeit um Daten zwischen Geräten auszutauschen. So können Mobile Geräte heute eine große Menge von Daten Speichern und diese auch mit anderen Geräten austauschen. Da viele Daten mehrfach, sowohl auf dem mobilen, als auch auf andern Geräten existieren besteht der Wunsch diese immer auf dem gleichen Stand zu halten. Dies ist die Motivation zur Datensynchronisation. Diese Ausarbeitung soll einen Überblick über die Prinzipien und Probleme der Datensynchronisation geben, den Synchronisationsstandard SyncML vorstellen und eine kleinen Einblick in ein Synchronisations-Framework geben. 3

4 2. Datensynchronisation Datensynchronisation ist der Abgleich von Daten zwischen zwei oder mehreren Endgeräten. Dieser Abgleich kann über eine direkte Verbindung, oder auch über ein Netzwerk erfolgen. Abbildung 1: Datensynchronisation 2.1. Anwendungsbereiche der Datensynchronisation Die Synchronisation von Daten wird mittlerweile in vielen Bereichen genutzt. In dieser Ausarbeitung wird allerdings insbesondere die Synchronisation im mobilen Bereich (also Handys, PDAs) betrachtet: So können beispielsweise Handydaten wie Kontakte oder SMS-Nachrichten mittels Datensynchronisation auf dem PC oder einem Server gesichert werden. Auch s können so zwischen mobilen Endgerät und einer zentralen Mailbox ausgetauscht werden. Dafür sind auch bereits für Handys - Clients erhältlich, mit denen man seine s, immer auf dem neuesten Stand, mit sich führen kann. Für Firmen eröffnen sich neue Möglichkeiten. Hier können zum Beispiel Außendienstmitarbeiter Geschäftsdaten zwischen ihren mobilen Geräten (PDAs, Notebooks) und einer zentralen Datenbank synchronisieren. Auf diesem Wege hat der Mitarbeiter bei Kundenbesuchen immer denselben Datenstand, wie die 4

5 Kollegen im Innendienst. Oder es können Kalenderdaten mit Terminen von einzelnen Mitarbeitern und einem zentralen Kalender der Firma abgeglichen werden. Bei neuen Terminen sieht man so direkt, wann Gesprächspartner freie Ressourcen haben. Auf Reisen können so Dokumente mitgenommen werden und später wieder auf das Hauptsystem aufgespielt werden Typen der Datensynchronisation Es gibt zwei grundsätzliche Arten der Synchronisation. Zum Einen die Ein-Wege-Synchronisation, bei der die Daten nur von Gerät A an Gerät B gesendet werden. Das hat den Sinn Gerät B auf denselben Stand wie Gerät A zu bringen. Zum Anderen die Zwei-Wege-Synchronisation. Hier werden die Daten zuerst von Gerät a an Gerät B gesendet und danach von B nach A. Dadurch wird gewährleistet, daß beide Geräte Änderungen an das jeweilig Andere weitergeben und so beide Geräte denselben Stand haben. Diese beiden Möglichkeiten der Synchronisation werden dann noch in unterschiedliche Typen untergliedert: 5

6 Abbildung 2: Die unterschiedlichen Typen der Datensynchronisation Die langsame Zwei-Wege-Synchronisation: Bei der langsamen Variante der Zwei-Wege-Synchronisation wird der komplette Datenbestand von Gerät A an Gerät B gesendet, dann werden die Daten Feld für Feld verglichen und Änderungen aktualisiert. Anschließend werden die Daten von Gerät B zurück an Gerät A gesendet. Die normale Zwei-Wege-Synchronisation: Dies ist die gewöhnliche Variante. Es werden lediglich veränderte, oder gelöschte Daten zwischen den Geräten abgeglichen. Die Ein-Weg-Synchronisation (Client) Hier werden lediglich die geänderten Daten des Clients an den Server gesendet. (nicht umgekehrt) Die Erneuerungs-Synchronisation (Client) Der Client sendet den kompletten Datenbestand einer Datenbank, die 6

7 entsprechende Datenbank auf dem Server wird vollständig aktualisiert. Die Ein-Weg-Synchronisation (Server) Lediglich die geänderten Daten des Server werden an den Client gesendet. (nicht umgekehrt) Die Erneuerungs-Synchronisation (Server) Der Server sendet den kompletten Datenbestand einer Datenbank, die entsprechende Datenbank auf dem Client wird vollständig aktualisiert Probleme beim Synchronisieren Bestimmte Kombinationen von Operationen können zu so genannten Konflikten führen: Ein Konflikt entsteht beispielsweise, wenn derselbe Datensatz sowohl vom Client als auch vom Server verändern wird oder wenn ein Gerät einen Datensatz ändert und das andere Gerät diesen Datensatz gleichzeitig löscht Bei einem solchen Konflikt ist es nicht klar, wie der betroffene Datensatz nach einer Synchronisation auszusehen hat. Es gibt mehrere Möglichkeiten um diese Konflikte zu lösen: Eine Möglichkeit wäre das Mischen der Datenänderungen. Hierbei verwendet man Teile aus beiden Änderungen für eine sinnvolle resultierende Änderung, die dann auf beide beteiligte Geräte aufgespielt wird. Oder den Geräten werden Prioritäten zugeordnet. Wenn beispielsweise der Server die höchste Priorität besitzt, werden bei gleichzeitiger Änderung eines Datensatzes nur der aktuelle Stand des Servers betrachtet und die Änderung des Clients wird verworfen. Auch das Zuordnen von Prioritäten für bestimmte Operationen wäre denkbar. So könnte der Delete -Operation eine höhere Priorität als der Replace - 7

8 Operation zugeordnet werden. Was zur Folge hätte, dass der Datensatz gelöscht würde und eine Änderung somit verworfen werden würde. Eine weitere Möglichkeit ist es ein Duplikat des Datensatzes abzulegen. Jedes Gerät bekommt zusätzlich zur eigenen Datensatzversion, die Datensatzversion des anderen Geräts. Vom Benutzer kann dann ausgewählt werden, welche Version er benutzen will. Und letztendlich kann bei Konflikten einfach die Synchronisation abgebrochen werden und der Benutzer muss diesen Konflikt erst manuell lösen, bevor eine erneure Synchronisation stattfinden kann 3. SyncML SyncML (Synchronization Markup Language) ist ein plattformunabhängiger Standard zur Datensynchronisation zwischen Computern. Bei den Daten kann es sich um beliebige Informationen handeln, meist sind es jedoch PIM-Daten wie Adressen, Kalendereinträge oder -Nachrichten Konzepte von SyncML Bei der Entwicklung von SyncML wurden mehrer Konzepte erstellt, um typischen Probleme bei der Datensynchronisation direkt in SyncML zu verhinder. ID handling: Dient zur eindeutigen Identifikation eines Datensatzes (z. B. Kontakteintrag). Diese wird durch eine eindeutige ID (identification data meistens eine Nummer) realisiert. Somit können Server und Endgeräte (Handys etc.) erkennen, ob es sich bei z. B. zwei Kontakten auf zwei Geräten um dieselben handelt, oder nicht. Change detection: Ab wann gilt ein Datensatz als geändert? Reicht es, wenn z.b. der Vorname anders geschrieben wird, oder muss schon die 8

9 ganze Telefonnummer eine neue sein? Dies definiert die change detection, die meist auch mit einem timestamp (konkreter zeitpunkt datum inkl. Uhrzeit) arbeitet, um den Zeitpunkt der Änderung zu definieren. Modification exchange: Wie wird eine Änderung durchgeführt? Soll gelöscht, ersetzt oder neu erstellt werden? All dies wird hier definiert Conflict detection: Dieses Konzept kümmert sich um die Erkennung der oben beschriebenen Fälle wie gleichzeitiges ändern diverser Daten, oder dem wessen Daten synchronisiert werden sollen. Conflict resolution: Hier wird nun entschieden, wie der oben erkannte Konflikt gelöst werden soll. Frei nach dem Prinzip wer zuerst kommt mahlt zuerst, oder der Letzte gewinnt also wessen Datensatz soll als Referenz für die Aktualisierung dienen. Slow and fast synchronisation: Sollen nur die Daten verglichen werden, die sich seit dem letzten vollen Synchronisationsvorgang geändert haben, oder alle? 3.2 Syntax von SyncML Bei SyncML wird zur Kodierung von Nachrichten XML (Extended Markup Language) verwendet. Wenn eine Nachricht zu groß für den Puffer des Empfängers oder zu groß für den Transportweg sein sollte, kann sie in mehrere Pakete aufgeteilt werden. Jedes SyncML Paket besteht aus einem Hauptelement, das mit <SyncML> beginnt. Innerhalb des <SyncML>Containers kommt dann der Header (<SyncHdr>) In ihm sind Informationen wie Versionsnummer, Sitzungsnummer, Paketnummer sowie Ziel und Quelle des Pakets enthalten. <SyncML> <SyncHdr> <VerDTD>1.1</VerDTD> 9

10 <VerProto>SyncML/1.1</VerProto> <SessionID>GWQKAKA</SessionID> <MsgID>msg21</MsgID> </SyncHdr> <SyncBody> </SyncBody> </SyncML> Erst jetzt kommt der eigentliche Inhalt der Nachricht (<SyncBody>). Der Paketinhalt enthält die Befehle, die der SyncML Partner ausführen soll. Hier im Beispiel soll ein Datensatz hinzugefügt werden, es könnten allerdings auch noch weitere Befehle folgen. Eine Nachricht ist erst dann abgeschlossen, wenn das Paket das Element <Final/> enthält. <SyncBody> <Add> <Item> <Source><LocURI>2341</LocURI></Source> <! LUID= > <Data> BEGIN:VCARD VERSION:3.0 N:Mustermann;Hans FN:Hans Mustermann L;HOME;VOICE: END:VCARD </Data> 10

11 </Item> </Add> <Final/> </SyncBody> Folgende Befehle können in einer SyncML-Nachricht verwendet werden: XML-Tag <Add> </Add> <Alert> </Alert> <Atomic> </Atomic> <Copy> </Copy> <Delete> </Delete> <Exec> </Exec> <Get> </Get> <Map> </Map> <Put> </Put> <Replace> </Replace> <Search> </Search> <Sequence> </Sequence> <Sync> </Sync> <Status> </Status> <Results> </Results> Beschreibung Hinzufügen eines Datensatzes zur Datenbank Aufruf zum Starten einer Synchronisation Eingeschlossenen Datenveränderungen (z.b. Add) dürfen nur alle oder gar nicht durchgeführt werden Kopiert einen Datensatz in die Zieldatenbank Löscht einen Datensatz aus der Zieldatenbank Ausführen eines Programms auf dem Zielgerät Anfordern eines bestimmten Datensatzes Aktualisiert die LUID-GUID-Tabelle Senden eines Datensatzes Verändert einen Datensatz in der Zieldatenbank Um eine Suche auf dem Zielgerät zu spezifizieren Eingeschlossenen Datenveränderungen dürfen nur in der angegebenen Reihenfolge angewendet werden Container für Modifikationsbefehle Statusmitteilung eines anderen Befehls Container für Anfragen oder Suchergebnisse 11

12 3.2. Kommunikation Um eine Kommunikation zwischen zwei Geräten möglich zu machen, benötigen sowohl Client als auch Server eine SyncML-Schnittstelle. Über diese Schnittstellen werden die in XML kodierten Nachrichen über ein beliebiges Protokoll vom Server zum Client und umgekehrt übertragen dies kann sowohl HTTP (TCP/IP), als auch WSP (WAP) oder OBEX (Bluetooth, Infrarot) sein. In der folgenden Darstellung sollen die einzelnen Komponenten der serverseitigen und der clientseitigen Schnittstelle, die einen Synchronisationsablauf möglich machen, dargestellt werden: Abbildung 3: Synchronisationsablauf zwischen Server und Client Sync Client Agent: Der Sync Client Agent ist dafür zuständig, einen Synchronisationsvorgang auf Basis des SyncML-Protokolls zu starten. Außerdem ist er für die Verwaltung der Übertragungs-vorgänge auf Seiten des Clients verantwortlich. 12

13 Sync Server Client: Der Sync Server Client hat die Aufgabe auf eine Synchronisationsanforderung des Clients zu warten und verwaltet seinerseits die Übertragungsvorgänge. Die Sync Engine: Die Sync Engine auf der Serverseite führt bei der Synchronisation eine Analyse der Nachrichten durch. Hier wird überprüft, welche Daten sich verändert haben und auf der Datenbank aktualisiert werden müssen. Dazu öffnet die Engine die jeweiligen Datenbanken und modifiziert die Datensätze, reagiert auf Veränderungen im Termin-kalender oder aktualisiert die Ordner eines - Progamms. Außerdem ist die Sync Engine dafür zuständig, Konflikte zu entdecken und diese nach den vorgegebenen Regeln zu behandeln. Um jetzt den genauen Ablauf einer Synchronisation zwischen den Schnittstellen nochmal genauer betrachten zu können hier noch ein Beispiel einer Zwei-Wege- Synchronisation: Abbildung 4: Zwei-Wege-Synchronisation 13

14 Der Client startet die Datensynchronisation. Hierbei wird mittels eines Initialisierungs-pakets das Synchronisationsverfahren festgelegt und die aktuelle Sitzung des Abgleichs authentifiziert. Des weiteren werden in der Initialisierungsphase die Change Counter und die Gerätefähigkeit ausgetauscht. War die Initialisierung erfolgreich sendet zuerst der Client seine geänderten Datensätze an den Server, der diese in seinen Datenbestand übernimmt. Danach sendet der Server seine Änderungen an den Client. Der Client aktualisiert seinen Datenbestand und übergibt seine aktuellen LUIDs (Local Unique Identifiers) an den Server. Dieser aktualisiert diese in seiner Zuordnungstabelle und bestätigt sie dem Client nochmal. Damit ist die Synchronisation abgeschlossen und Server und Client löschen ihre Änderungsprotokolle. Auch der Server hat die Möglichkeit eine Synchronisation zu starten. Hierbei baut der Server eine Verbindung zum Client auf, dann wird die optionale Server Alert Phase durchlaufen. Der Server fordert also den Client auf sich zu aktualisieren. Danach verläuft der Nachrichtenabgleich genau so, als hätte der Client den Abgleich gestartet. 4. Funambol-Framework Das Funambol-Projekt wurde 2001 unter dem Namen Sync4j entwickelt, um eine Java-basierte SyncML-Integration zu schaffen. Das Framework besteht aus einem Synchronisationsserver, Gerätemanagement, diversen Konnektoren und Plugins (Windows Mobile, Outlook, ipod, Google Mail, für Yahoo Mail) sowie einem Development Kit. Die Synchronisation findet zwischen Device und dem Synchronisationsserver statt. 14

15 4.1 SyncML-API Obiges Bild zeigt grob vereinfacht den Aufbau der SyncML API. Mit dem Sync Manager wird zusammen mit der restlichen API die Möglichkeit geboten ohne viel zusätzliche Implementierung zum Synchronisations-Server zu connecten. Die Synchronisation wird, initialisiert durch einen Methodenaufruf, komplett vom Sync Manager durchgeführt. Einzig zu implementieren ist die Sync Source. Hierin wird beschrieben welche lokalen Daten synchronisiert werden sollen. So können zum Beispiel PIM Daten wie Adressen oder Telefonbucheinträge ausgelesen und als Sync Source dienen. 5. Zusammenfassung Zusammenfassend lässt sich sagen, dass im Bereich der Mobile Devices die Datensynchronisation immer mehr an Bedeutung gewinnt. Mit SyncML existiert ein Standard, mit dem Datensynchronisation einfach und sicher umgesetzt werden kann und welcher die typisch auftretenden Probleme der Datensynchronisation minimiert. Mit dem Funambol Framework wird eine komplexe Implementierung zur Datensynchronisation geboten, mit welcher sich sehr gut arbeiten lässt. Allerdings kann hier leider nur zwischen Device und Server synchronisiert werden. In dieser Ausarbeitung wurde nicht auf die JSR-230 eingegangen, welche auch eine API zur Synchronisation zur Verfügung stellen soll, für die es aber leider noch keine Referenz-Implementierung gibt. Man darf sich aber sicherlich auf eine solche Implementierung freuen. 15

16 Literaturverzeichnis SyncML Specification; Version SyncML White Papers SyncML Presentations