Hier wird Wissen Wirklichkeit Organic Computing – Teil 3c, Folie 1 - Prof. Dr. Uwe Brinkschulte Middleware:in verschiedenen Kontexten gebrauchter Begriff,

Präsentation zum Thema: "Hier wird Wissen Wirklichkeit Organic Computing – Teil 3c, Folie 1 - Prof. Dr. Uwe Brinkschulte Middleware:in verschiedenen Kontexten gebrauchter Begriff,"—  Präsentation transkript:

1 Hier wird Wissen Wirklichkeit Organic Computing – Teil 3c, Folie 1 - Prof. Dr. Uwe Brinkschulte Middleware:in verschiedenen Kontexten gebrauchter Begriff, meist jedoch als Plattform zur Vereinfachung der Entwicklung verteilter Systeme Eine Middleware kann als Systemplattform für die Entwicklung lokaler und verteilter Anwendungen dienen. Beispiele für Middleware: CORBA, DCOM, RMI, JMS, OSA+,... 3.5 Organic Computing und Middleware

2 Hier wird Wissen Wirklichkeit Organic Computing – Teil 3c, Folie 2 - Prof. Dr. Uwe Brinkschulte : Präzisierung der Aufgaben im verteilten System : Verteiltes System ohne Middleware 3.5 Organic Computing und Middleware

3 Hier wird Wissen Wirklichkeit Organic Computing – Teil 3c, Folie 3 - Prof. Dr. Uwe Brinkschulte Verteiltes System mit Middleware 3.5 Organic Computing und Middleware

4 Hier wird Wissen Wirklichkeit Organic Computing – Teil 3c, Folie 4 - Prof. Dr. Uwe Brinkschulte Typen von Middleware: Botschaftsorientiert (Message Oriented): einfachste Form, es werden lediglich Botschaften zwischen lokalen und entfernten Objekten ausgetauscht, Inhalt der Botschaften ist für die Middleware nicht von Interesse Middleware übernimmt im wesentlichen Identifikation und Lokalisierung der verteilten Objekte Beispiel. JMS 3.5 Organic Computing und Middleware Objekt Rechner Botschaft

5 Hier wird Wissen Wirklichkeit Organic Computing – Teil 3c, Folie 5 - Prof. Dr. Uwe Brinkschulte Objektorientiert (Object Oriented): die Middleware erlaubt es, Methoden von lokalen und entfernten Objekten auf gleiche Weise aufzurufen (Remote Method Invokation) Middleware übernimmt im Identifikation und Lokalisierung der verteilten Objekte und verwaltet die Methodenaufrufe Beispiel. Corba, RMI 3.5 Organic Computing und Middleware Objekt Rechner Methodenaufruf Übergabeparameter Rückgabeparameter

6 Hier wird Wissen Wirklichkeit Organic Computing – Teil 3c, Folie 6 - Prof. Dr. Uwe Brinkschulte Dienstorientiert (Service Oriented): die Middleware verwaltet Dienste (die i.A. aus mehreren Objekten bestehen). An die Dienste können Aufträge erteilt werden Middleware übernimmt im Identifikation und Lokalisierung der verteilten Dienste und verwaltet die Ausführung von Aufträgen (inkl. zusätzlicher Eigenschaften wie z.B. Priorität) Beispiel. OSA+ 3.5 Organic Computing und Middleware Objekt Rechner Auftrag Auftragsdaten Ergebnisse

7 Hier wird Wissen Wirklichkeit Organic Computing – Teil 3c, Folie 7 - Prof. Dr. Uwe Brinkschulte Vorteile durch den Einsatz von Middleware: die Anwendung muss sich nicht um die Verteilung kümmern verteilte und lokale Anwendungen können auf gleiche Weise entwickelt werden bei einer Änderung der Verteilung bzw. einer Rekonfiguration muss die Anwendung nicht geändert werden alle für die Verteilung notwendigen Aufgaben werden von einer einheitlichen, standardisierten Software übernommen 3.5 Organic Computing und Middleware

8 Hier wird Wissen Wirklichkeit Organic Computing – Teil 3c, Folie 8 - Prof. Dr. Uwe Brinkschulte Vorteile durch den Einsatz von Middleware (fortg.): die Portierbarkeit der Anwendung wächst eine heterogene Umgebung bleibt weitestgehend verborgen die Testbarkeit und Wartbarkeit der Anwendung wird verbessert  die Entwicklungszeiten und -kosten werden reduziert 3.5 Organic Computing und Middleware

9 Hier wird Wissen Wirklichkeit Organic Computing – Teil 3c, Folie 9 - Prof. Dr. Uwe Brinkschulte Nachteile durch den Einsatz von Middleware: zusätzlicher Speicher-Overhead zusätzlicher Verarbeitungs-Overhead ‚Standard‘-Middleware-Architekturen sind für Echtzeitanwendungen nicht geeignet Die Kombinatíon einer Standard-Middleware mit einem Echtzeit-Betriebssystem ergibt kein echtzeitfähiges System 3.5 Organic Computing und Middleware

10 Hier wird Wissen Wirklichkeit Organic Computing – Teil 3c, Folie 10 - Prof. Dr. Uwe Brinkschulte Beispiel:Prioritäten-Inversion durch Unterbrechung der Prioritätenkette 3.5 Organic Computing und Middleware

11 Hier wird Wissen Wirklichkeit Organic Computing – Teil 3c, Folie 11 - Prof. Dr. Uwe Brinkschulte Beispiel:Prioritäten-Inversion durch Unterbrechung der Prioritätenkette 3.5 Organic Computing und Middleware

12 Hier wird Wissen Wirklichkeit Organic Computing – Teil 3c, Folie 12 - Prof. Dr. Uwe Brinkschulte Wahrung der End-zu-End-Prioritäten Definition von Zeitbedingungen bzw. Zeitschranken Echtzeitfähige Funktionsaufrufe Echtzeitfähige Ereignisbehandlung Unterstützung des Echtzeitschedulings Anforderungen an eine Middleware für Echtzeitsysteme 3.5 Organic Computing und Middleware

13 Hier wird Wissen Wirklichkeit Organic Computing – Teil 3c, Folie 13 - Prof. Dr. Uwe Brinkschulte Wie kann Middleware bei Organic Computing helfen? Sie kann verteilten Systemen Selbst-X Eigenschaften verleihen Dienst A Rechen-Ressource 1 Dienst B Dienst C Rechen-Ressource 2... Middleware Dienst D  Selbst-Konfiguration  Selbst-Optimierung  Selbst-Heilung  Selbst-Schutz … … Zuordnung Dienste an Ressourcen Zuordnung Aufträge an Dienste Auftrag Vergabe von Prioritäten, GP-Werten, Bandbreiten, Taktfrequenzen,... Optimierung von Dienst- und Auftragszuordnung Optimierung Prioritäten, GP-Werten, Bandbreiten, Taktfrequenzen,... Dienstverlagerung bei Ressourecanausfall Aufspüren fremder Dienste und Aufträge, z.B. durch Computerimmunologie 3.5 Organic Computing und Middleware

14 Hier wird Wissen Wirklichkeit Organic Computing – Teil 3c, Folie 14 - Prof. Dr. Uwe Brinkschulte Organic Management bei einer dienstorientierten Middleware Auftrag Dienst Ressource bestimmt, welcher Auftrag von welchem Dienst ausgeführt wird bestimmt, welcher Dienst auf welcher Ressource abläuft 3.5 Organic Computing und Middleware

15 Hier wird Wissen Wirklichkeit Organic Computing – Teil 3c, Folie 15 - Prof. Dr. Uwe Brinkschulte Freiheitsgrade Dienst/Ressourcen-Zuordnung Die Anwendung bestimmt, welche Ressourcen oder Ressourcenklassen für einen Dienst in Frage kommen Das Organic Management wählt hieraus die aktuelle Ressource aus 3.5 Organic Computing und Middleware

16 Hier wird Wissen Wirklichkeit Organic Computing – Teil 3c, Folie 16 - Prof. Dr. Uwe Brinkschulte Freiheitsgrade Auftrags/Dienstzuordnung Die Anwendung bestimmt eine Menge von Diensten, die für einen Auftrag in Frage kommen Das Organic Management wählt hieraus den aktuellen Dienst aus 3.5 Organic Computing und Middleware

17 Hier wird Wissen Wirklichkeit Organic Computing – Teil 3c, Folie 17 - Prof. Dr. Uwe Brinkschulte Die Anwendung gibt somit den Spielraum für das Organic Management vor =>der Entwickler gibt Randbedingungen vor, das Organic Management erledigt die Details (Selbst-X) 3.5 Organic Computing und Middleware

18 Hier wird Wissen Wirklichkeit Organic Computing – Teil 3c, Folie 18 - Prof. Dr. Uwe Brinkschulte Das Organic Management beobachtet den Zustand (z.B. Energievorrat, Temperatur, Auslastung, etc.) des Systems (Anwendung, Middleware, Rechenressourcen, etc.) und der Umgebung und trifft im Rahmen seines Spielraums dann Entscheidungen Mögliche Techniken:  Observer/Controller  LCS und genetische Algorithmen  MAPE  Agenten, Auktionen  Künstliche Hormonsysteme 3.5 Organic Computing und Middleware

19 Hier wird Wissen Wirklichkeit Organic Computing – Teil 3c, Folie 19 - Prof. Dr. Uwe Brinkschulte Für die Verteilung des Organic Management auf die Rechenressourcen gibt es folgende Möglichkeiten: zentral Es gibt einen Organic Manager, der auf genau einer Rechenressource läuft + einfachste Lösung - Single Point of Failure zentral mit Redundanzen wie zentral, jedoch gibt es weitere Organic Manager in Wartestellung, die im Fehlerfall eintreten + kein Single Point of Failure - Synchronisation der redundanten Manager 3.5 Organic Computing und Middleware

20 Hier wird Wissen Wirklichkeit Organic Computing – Teil 3c, Folie 20 - Prof. Dr. Uwe Brinkschulte teilweise dezentral Das Organic Management entsteht durch Kooperation von Instanzen auf mehreren (aber nicht allen) Rechenressourcen + kein Single Point of Failure + keine Synchronisation im Fehlerfall - Koordination unterschiedlicher Typen von Knoten vollständig dezentral Das Organic Management entsteht durch Kooperation von Instanzen auf mehreren (aber nicht allen) Rechenressourcen + kein Single Point of Failure + keine Synchronisation im Fehlerfall + einheitliche Knoten - erhöhter Kommunikationsaufwand 3.5 Organic Computing und Middleware

21 Hier wird Wissen Wirklichkeit Organic Computing – Teil 3c, Folie 21 - Prof. Dr. Uwe Brinkschulte Beispiele: AMUN bzw. OC  Middleware, Universität Augsburg dienstorientiert, vollst. dezentral, benutzt MAPE Zyklus und künstliche Hormone CARISMA Middleware, Universität Frankfurt dienstorientiert, vollst. dezentral, benutzt Agenten und Auktionen AHS Middleware, Universität Frankfurt dienstorientiert, vollst. dezentral, basiert vollständig auf einem künstlichen Hormonsystem 3.5 Organic Computing und Middleware