Quality-of-Service-Aware Configuration of Distributed Publish-Subscribe Systems - A Massive Multiuser Virtual Environment Perspective

Language
en
Document Type
Doctoral Thesis
Issue Date
2014-07-15
Issue Year
2014
Authors
Fischer, Thomas
Editor
Abstract

With the raise of internet-scale applications like massively multiuser virtual environments, some unique challenges were introduced regarding scalability and the maintainability of complex systems. Distributed event-based systems in general and especially publish-subscribe systems offer a scalable and loosely coupled paradigm to address these challenges. However, the large variety of existing technical solutions, with their different optimization targets on the one hand, and the variety of semantics and quality-of-service requirements of different applications on the other hand, introduces a gap that is not easily filled by the application developer. This thesis explores a methodology for the configuration of publish-subscribe systems that closes this gap by providing an automated workflow that translates the requirements and semantics a developer formulates in his domain-specific terminology to a suitable configuration of a publish-subscribe middleware. Hereby, this work covers the design of such a configurable middleware with the focus on design-time configuration, as this configuration method promises to introduce the least overhead. Moreover, a flexible and extensible model for the domain-specific configuration of distributed event-based systems is suggested, accompanied by the corresponding workflow for the provisioning of a customized publish-subscribe middleware. Combined, these three parts provide a holistic developer-friendly methodology for quality-of-service-aware configuration of publish-subscribe systems. The thesis concludes with an evaluation of the methodology in form of a discussion of its capabilities and a quantitative analysis of its performance and quality.

Abstract

Mit der Verbreitung von hochskalierbaren Anwendungen wie Massively Multiplayer Online Games (MMOG), entstanden einige einzigartige Herausforderungen bezüglich der Skalierbarkeit und Wartbarkeit von komplexen Systemen. Publish-Subscribe Systeme bieten ein skalierbares und lose gekoppeltes Entwurfsparadigma, um diese Herausforderungen anzugehen. Doch die Vielzahl von technischen Ansätzen, mit ihren unterschiedlichen Optimierungszielen auf der einen Seite, und der Vielfalt der Semantik und Dienstgüteanforderungen verschiedener Anwendungen auf der anderen Seite, führt zu einer Kluft, die nicht einfach durch den typischen Anwendungsentwickler überbrückt werden kann. Diese Arbeit untersucht eine Methodologie für die Konfiguration von Publish-Subscribe Systemen, welche diese Kluft mit Hilfe eines automatisierten Workflows schließt. Hierbei übersetzt er die Anforderungen und Semantik einer Anwendung, die ein Entwickler in seiner domänenspezifischen Terminologie formuliert, in die optimierte Konfiguration einer Publish-Subscribe-Middleware. Dazu beschreibt diese Arbeit ein Framework für konfigurierbare Middleware mit dem Fokus auf Konfigurierbarkeit zur Entwurfszeit. Außerdem wird ein flexibles und erweiterbares Modell für die domänenspezifische Konfiguration verteilter ereignisbasierter Systeme vorgeschlagen, begleitet von dem entsprechenden Workflow für die Bereitstellung einer maßgeschneiderten Publish-Subscribe Middleware. Kombiniert ergeben diese drei Teile eine ganzheitliche, entwicklerfreundliche Methodologie für die dienstgütebezogene Konfiguration von verteilten Publish-Subscribe Systemen. Die Arbeit schließt mit einer Bewertung der Methodologie in Form einer Diskussion über die erreichten Möglichkeiten und einer quantitativen Analyse seiner Leistung und Qualität.

DOI
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