OMEGA Architektur. Verlässlichkeit komponentenbasierter Systeme. Hauptseminar Softwaretechnik Falk Reimann EGS Softwaretechnik

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1 Verlässlichkeit komponentenbasierter Systeme Hauptseminar Softwaretechnik EGS Softwaretechnik Betreuer: Steffen Zschaler

2 Überblick Motivation QoS Broker QoS Protokoll Dienste QoS Brokerage Fazit 2/25

3 Motivation verteilte Anwendungen mit Echtzeit- Anforderungen erfordern: Zeitbegrenzte Netz-Kommunikations- Dienste Echtzeitunterstützung an den Endpunkten Erweiterung der Garantien, die bisher nur auf Netzwerkebene vereinbart wurden 3/25

4 OMEGA Endpunkt-Architektur Quality-of-Service (QoS) Parameter zur Beschreibung nichtfunktionaler Eigenschaften Grundlagen: Verhandlungen Ressourcen Reservierung Garantien Management innerhalb der Menge von Multimedia- Endpunkten 4/25

5 OMEGA (2) OMEGA setzt voraus: Netz mit QoS Unterstützung Betriebssystem mit Ressourcen Management und Echtzeit Unterstützung Anwendung mit wohldefinierten Anforderungen Integration/Synthese Anwendungzu-Anwendung Garantien 5/25

6 Modelle der Architektur Endpunkte eines verteilten Systems bestehen aus: Menge der Anwendungen Betriebssystem Protokoll Stack Kommunikations-Modell Ressourcen-Modell 6/25

7 Kommunikations-Modell Nutzer Schnittstelle Anwendungs-Subsystem Übertragung Real Time Application Protocol RTAP RTNP Real Time Network Protocol Kommunikation Anruf- Management Verbindungs- Management QoS- Broker Transport-Subsystem Netzwerk Schnittstelle 7/25

8 Ressourcen-Modell Anwendungs-Subsystem Multimedia-Geräte E/A-Geräte Anwendungs-QoS Parameter Netzwerk send./empf. Verbindungen Task Scheduler Speicherverwaltung System-QoS Parameter Netzwerk-QoS Parameter Transport-Subsystem 8/25

9 QoS Parameter Nichtfunktionale Eigenschaften Anwendungs-QoS Parameter: Qualität, Beziehungen und Übertragung von Medienströmen für alle beteiligten Geräte Netzwerk-QoS Parameter: Durchsatz, Verkehrs und Performance Spezifikationen von Verbindungen System-QoS Parameter: Anforderungen an Ablaufkoordinierung und Speicherverwaltung 9/25

10 Brokerage Broker dienen als Mittelsmänner in einem Maklerprozess zwischen: Käufer: Endpunkte, welche Ressourcen der remote Seite des Netwerk- Multimedia-Systems benötigen Verkäufer: Remote Seite, welche die Ressourcen verkaufen will Umsetzung durch den QoS-Broker 10/25

11 QoS-Broker Endpunkt-Ressourcen-Manager als Teil der Aufgaben: Koordination von Ressourcen, welche von den zwei Subsystemen an den Endpunkten benötigt werden Verhandlung mit Netz-Ressourcen-Management Verhandlung mit remote QoS-Broker Lokale und globale Balancierung der Ressourcen 11/25

12 Ressourcen-Management Lokal Global Anwendungs-SS Ressourcen QoS Broker (Käufer) QoS Broker (Verkäufer) Übersetzung, Verfügbarkeitstests Betriebssystem Ressourcen Lokale Ressourcen Verhandlung Remote Ressourcen Transport-SS Ressourcen Netzwerk Ressourcen 12/25

13 QoS-Broker Protokoll Dienstangebot: Tuning-/Translation-Service Admission Negotiation/Renegotiation Schedulable Protocol Stack QoS Brokerage 13/25

14 Übersetzung von QoS Parametern Tuning-Service: zwischen Präsentation innerhalb der Benutzeroberfläche und Anwendung (Parameter der Wahrnehmung) Translation-Service: zwischen Anwendungs- und Transport Subsystem Mapping, Mixing, Splitting Layer-to-OS Translation zwischen Subsystemen und Betriebssystem (im Admission-Service) 14/25

15 Admission Überwachung der Verfügbarkeit von Ressourcen entlang des Pfades von Sender zu Empfänger QoS Broker Zugangskontrolle auf: Transport-Subsystem Schicht Anwendungs-Subsystem Schicht Anwendungs/Transport QoS werden auf System QoS Parameter abgebildet 15/25

16 Admission (2) Zugang zu Anwendungs-Subsystem Gerätequalitäts-, Einplanbarkeits-, Endto-End Delay (EED) - und Speicherzuweisungs-Tests Zugang zu Transport-Subsystem Durchsatz-, Transferraten-Kontroll-, EED-, Einplanbarkeits- und Speicherzuweisungs-Tests 16/25

17 Verhandlungen Verhandlung während Verbindungsaufbauphase Antwort: ACCEPT MODIFY REJECT Peer-to-Peer Verhandlungen: QoS Parameter Austausch zwischen den Brokern (Käufer Verkäufer) Anwendungs-QoS Verhandlung Netzwerk-QoS Verhandlung 17/25

18 Verhandlungen (2) Layer-to-Layer Verhandlung: zwischen Anwendungs- und Transport Subsystem Neuverhandlung während Übertragungsphase Nutzer/System initiiert 18/25

19 Brokerage-Arten Käufer ist Initiator des Brokerage Sender initiiertes Brokerage: Käufer ist Sender Bsp: Kontrolle der Position einer entfernten Kamera Empfänger initiiertes Brokerage: Käufer ist Empfänger Bsp: Video-On-Demand 19/25

20 Aufbau des QoS-Brokers Anwendungs-Subsystem QoS-Management Broker-Sender Broker-Empfänger Broker- Broker- Broker- Broker- Käufer Verkäufer Käufer Verkäufer QoS-Management Transport-Subsystem 20/25

21 Broker-Protokoll Käufer Nutzer menschlicher Benutzer Tuning: Anwendungs-QoS Maschine Start Anwendungs Subsystem Eingabe: Anwendungs-QoS Admission: Ressourcen für Anwendungs-QoS reserviert Verhandlung: Anwendungs-QoS Stop accept/modify Übersetzung: QoS pro Verbindung Transport Subsystem Admission: Ressourcen für Netzwerk-QoS reserviert Verhandlung: Netzwerk-QoS Ergebnis 21/25

22 Broker-Protokoll Verkäufer Verhandlungsanfrage Käufer Start Anwendungs Subsystem Vergleich: Anwendungs-QoS Admission: Ressourcen für Anwendungs-QoS reserviert Verhandlung: Anwendungs-QoS Stop Antwort accept/modify Verfügbarkeit: Netz Ressourcen Transport Subsystem Antwort Admission: Ressourcen für Netzwerk-QoS reserviert Verhandlung: Netzwerk-QoS Ergebnis 22/25

23 Fazit Integration von: Anwendungs-QoS Parameter Netzwerk-QoS Parameter Betriebssystem-QoS Parameter Anwendung-zu-Anwendung Garantien zwischen den Endpunkten Verteilte multimediale Anwendungen mit Echtzeit-Anforderungen 23/25

24 Fazit (2) Kontrolle von entfernten Komponenten und deren Rückmeldung in Echtzeit Experimentelle Implementierung von OMEGA auf Basis von ATM bestätigen die Realisierbarkeit der OMEGA Endpunkt-Architektur relativ langwieriger Verbindungsaufbau 24/25

25 Literatur K.Nahrstedt, J.M. Smith. Design, Implementation and Experiences of the OMEGA End-Point Architecture K.Nahrstedt, J.M. Smith. The QoS Broker. IEEE Multimedia, /25

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