Self-organizing distribution of causal dependent tasks in distributed systems

In dieser Arbeit wird die Verteilung von zeitlich abhängigen Tasks in einem verteilten System unter den Gesichtspunkten des Organic Computing untersucht. Sie leistet Beiträge zur Theorie des Schedulings und zur selbstorganisierenden Verteilung solcher abhängiger Tasks unter Echtzeitbedingungen. Die Arbeit ist in zwei Teile gegliedert: Im ersten Teil werden Tasks als sogenannte Pfade modelliert, welche aus einer festen Folge von Aufträgen bestehen. Dabei muss ein Pfad ununterbrechbar auf einer Ressource ausgeführt werden und die Reihenfolge seiner Aufträge muss eingehalten werden. Natürlich kann es auch zeitliche Abhängigkeiten zwischen Aufträgen verschiedener Pfade geben. Daraus resultiert die Frage, ob ein gegebenes System S von Pfaden mit seinen Abhängigkeiten überhaupt ausführbar ist: Dies ist genau dann der Fall wenn die aus den Abhängigkeiten zwischen den Aufträgen resultierende Relation <A irreflexiv ist. Weiterhin muss für ein ausführbares System von Pfaden geklärt werden, wie ein konkreter Ausführungsplan aussieht. Zu diesem Zweck wird eine weitere Relation < auf den Pfaden eingeführt. Falls < auf ihnen irreflexiv ist, so kann man eine Totalordnung auf ihnen erzeugen und erhält somit einen Ausführungsplan. Anderenfalls existieren Zyklen von Pfaden bezüglich der Relation <. In der Arbeit wird weiterhin untersucht, wie man diese isoliert und auf einem transformierten Pfadsystem eine Totalordnung und damit einen Ausführungsplan erstellt. Die Größe der Zyklen von Pfaden bezüglich < ist der wichtigste Parameter für die Anzahl der Ressourcen, die für die Ausführung eines Systems benötigt werden. Deshalb wird in der Arbeit ebenfalls ausführlich untersucht, ob und wie man Zyklen anordnen kann, um die Ressourcenzahl zu verkleinern und somit den Ressourcenaufwand zu optimieren. Dabei werden zwei Ideen verfolgt: Erstens kann eine Bibliothek erstellt werden, in der generische Zyklen zusammen mit ihren Optimierungen vorliegen. Die zweite Idee greift, wenn in der Bibliothek keine passenden Einträge gefunden werden können: Hier erfolgt eine zufällige oder auf einer Heuristik basierende Anordnung mit dem Ziel, den Ressourcenaufwand zu optimieren. Basierend auf den theoretischen Betrachtungen werden Algorithmen entwickelt und es werden Zeitschranken für ihre Ausführung angegeben. Da auch die Ausführungszeit eines Pfadsystems wichtig ist, werden zwei Rekursionen angegeben und untersucht. Diese schätzen die Gesamtausführungszeit unter der Bedingung ab, dass keine Störungen an den Ressourcen auftreten können. Die Verteilung der Pfade auf Ressourcen wird im zweiten Teil der Arbeit untersucht. Zunächst wird ein künstliches Hormonsystems (KHS) vorgestellt, welches eine Verteilung unter Berücksichtigung der Eigenschaften des Organic Computing leistet. Es werden zwei Alternativen untersucht: Im ersten Ansatz, dem einstufigen KHS, werden die Pfade eines Systems direkt durch das KHS auf die Ressourcen zu Ausführung verteilt. Zusätzlich werden Mechanismen zur Begrenzung der Übernahmehäufigkeit der Pfade auf den Ressourcen und ein Terminierungs-mechanismus entwickelt. Im zweiten Ansatz, dem zweistufigen KHS, werden durch das KHS zunächst Ressourcen exklusiv für Klassen von Pfaden reserviert. Dann werden die Pfade des Systems auf genau den reservierten Ressourcen vergeben, so dass eine Ausführung ohne Wechselwirkung zwischen Pfaden verschiedener Klassen ermöglicht wird. Auch hierfür werden Methoden zur Beschränkung der Übernahmehäufigkeiten und Terminierung geschaffen. Für die Verteilung und Terminierung von Pfaden durch das einstufige oder zweistufige KHS können Zeitschranken angegeben werden, so dass auch harte Echtzeitschranken eingehalten werden können. Zum Schluss werden beide Ansätze mit verschiedenen Benchmarks evaluiert und ihre Leistungsfähigkeit demonstriert. Es zeigt sich, dass der erste Ansatz für einen Nutzer einfacher zu handhaben ist, da die benötigten Parameter sehr leicht berechnet werden können. Der zweite Ansatz ist sehr gut geeignet, wenn eine geringe Anzahl von Ressourcen vorhanden ist und die Pfade verschiedener Klassen möglichst unabhängig voneinander laufen sollen. Fazit: Durch die in dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse ist jetzt möglich, mit echtzeitfähigen Algorithmen die Ausführbarkeit von zeitlich abhängigen Tasks zu untersuchen und den Ressourcenaufwand für ihre Ausführung zu optimieren. Weiterhin werden zwei verschiedene Ansätze eines künstlichen Hormonsystems zur Allokation solcher Tasks in einem verteilten System bereit gestellt, die ihre Stärken unter jeweils verschiedenen Randbedingungen voll entfalten und somit ein breites Anwendungsfeld abdecken. Für den Rechenzeitaufwand beider Ansätze können Schranken angegeben werden, was sie für den Einsatz in Echtzeitsystemen qualifiziert.We present a framework to order time-dependent tasks with respect to self-organized resource scheduling. The focus is to check if a given task set is executable at all, and in this case we present algorithms to compute an ordering for its tasks. We also present a new approach to distribute the tasks within a heterogeneous environment, e.g. several resources communicating with each other or a processor grid. Our approach uses an artificial hormone system for task distribution which is able to meet real-time constraints. Several enhancements of the artificial hormone system are made such as partial suppressing of tasks and distributed task termination

Untersuchungen zur Kostenoptimierung für Hardware-Emulatoren durch Anwendung von Methoden der partiellen Laufzeitrekonfiguration

Der vorliegende Band der wissenschaftlichen Schriftenreihe Eingebettete Selbstorganisierende Systeme widmet sich der Optimierung von Hardware Emulatoren durch die Anwendung von Methoden der partiellen Laufzeitrekonfiguration. An aktuelle Schaltkreis- und Systementwürfe werden zunehmend divergente Anforderungen gestellt. Einer sehr kurzen Entwicklungszeit für eine schnelle Markteinführung steht, um teure und aufwändige Re-Desings zu verhindern, eine möglichst umfangreiche Testabdeckung des Entwurfs gegenüber. Um die Zeit für die Tests zu reduzieren, kommen überwiegend FPGA-basierte HW-Emulatoren zum Einsatz. Durch den Einfluss der steigenden Komplexität aktueller Entwürfe auf die Emulator-Plattform reduziert sich jedoch signifikant die Performance der Emulatoren. Die in Emulatoren eingesetzten FPGAs sind aber zunehmend partiell zur Laufzeit rekonfigurierbar. Der in der vorliegenden Arbeit umgesetzte Ansatz behandelt die Anwendung von Methoden der Laufzeitrekonfiguration auf dem Gebiet der Hardware-Emulation. Dafür ist zunächst eine Partitionierung des zu testenden Entwurfs in möglichst funktional unabhängige Systemteile notwendig. Für eine optimierte und ressourceneffiziente Platzierung der einzelnen HW-Module während der Emulation, ist ein ebenfalls auf dem FPGA platziertes Kommunikationsnetzwerk implementiert. Der vorgestellte Ansatz wird an verschiedenen Beispielen anschaulich illustriert. So kann der Leser die Mächtigkeit der entwickelten Methodik nachvollziehen und wird motiviert, das Verfahren auch auf weitere Anwendungsfälle zu übertragen.Current circuit and system designs consist a lot of gate numbers and divergent requirements. In contrast to a short development and time to market schedule, the needs for perfect test coverage and quality are rising. One approach to cover this problem is the FPGA based functional test of electronic circuits. State of the art FPGA platforms doesn't consist enough gates to support fully custom designs. The thesis catches this problem and gives some approaches to use partial dynamic reconfiguration to solve the size problem. A fully automated design flow demonstrates partial partitioning of designs, modifications to use dynamic reconfiguration and its schedule. At the end of the work, some examples demonstrates the power of the approach

Opportunistische Weiterleitung von netzwerkcodierten Multicast-Übertragungen in drahtlosen Sensornetzen

In dieser Dissertation wird ein Kommunikationsschema für drahtlose Sensornetze entwickelt, welches die Multicast-Kommunikation unterschiedlicher Anwendungen mittels Netzwerkcodierung überlagert. Eine besondere Herausforderungen stellen hierbei die Eigenschaften drahtloser Sensornetze dar. Die eingeschränkte Netzwerkkapazität beschränkt zugleich das erreichbare Maximum der handhabbaren Datenmenge

Hochdynamische logische Netzwerke als Infrastruktur mobiler Agentensysteme

Zur sinnvollen Planung ihre Route durch das Internet benötigen mobile Agenten aktuelle Dienstinformationen aus ihrer global verteilten Infrastruktur. Heutige Netzwerke sind allerdings durch die Verwendung von mobilen Endgeräten hochdynamisch geworden, daher skaliert die Frequenz und die Anzahl von nötigen Aktualisierungsnachrichten in globalen logischen Netzwerken nicht mit der Menge der möglichen Dienstangebote. Diese Arbeit konzentriert sich auf die Verteilung, Aktualität und Skalierbarkeit von Dienstinformationen in einem globalen logischen Netzwerk unter Berücksichtigung der Zeitschranken, die von mobilen Endgeräten hervorgerufen werden. Die präsentierte Lösung besteht aus einer Architektur aus drei Infrastrukturdiensten, deren Referenzimplementierung das Infrastrukturdienst-Framework QuickLinkNet darstellt. Dieses baut ein transparentes, zweischichtiges logisches Netzwerk auf, welches als serviceorientierte Infrastruktur für mobile Agentensysteme dient, aber auch für andere verteilte Anwendungen in hochdynamischen Netzwerken verwendet werden kann.In so-called level 2 mobile agent systems, mobile agents are able to plan their route through that network themselves, based on relevant service descriptions and by using dedicated routing services. But today's networks are highly dynamic, since people use mobile devices, and very large in scale. Current infrastructure frameworks are not scaling with the potential number of service descriptions, cannot map the dynamics in the network, and have severe problems with the frequency and number of messages necessary to maintain such an infrastructure. The thesis presented in this paper focuses on exactly this problem of conflicting goals, trying to map scalability (quantity) and flexibility (dynamics) into a unified solution framework. Thereby, timing bounds caused by using mobile devices are the major focus of attention. This leads to a software architecture that comprises of three components. QuickLinkNet implements the achitecture and forms a framework of components, consists of QuickLink, Service-Juggler, and APPLICOOVER. The QuickLinkNet components establish a transparent, logical two-tiered network which can be used as a service-oriented infrastructure for mobile agent systems of level 2 and for other distributed applications in highly dynamic networks as well

Integrationsaspekte der Simulation: Technik, Orgnisation und Personal, Karlsruhe, 7. und 8. Oktober 2010 = Integration Aspects of Simulation: Equipment, Organization and Personnell, Karlsruhe, 7th and 8th October 2010

Die Integration technischer, organisatorischer und personalorientierter Aspekte in Simulationsverfahren ist das Leitthema der 14. Fachtagung der Arbeitsgemeinschaft Simulation (ASIM) innerhalb der Gesellschaft für Informatik, die vom Institut für Arbeitswissenschaft und Betriebsorganisation im Oktober 2010 ausgerichtet wurde. Der vorliegende Tagungsband gibt somit einen vertiefenden Einblick in neue Entwicklungen und Beispiele guter Praxis der Simulation über den deutschsprachigen Raum hinaus

Gewinnung, Verwaltung und Anwendung von Performance-Daten zur Unterstützung des autonomen Datenbank-Tuning

In den letzten Jahrzehnten ist die Komplexität und Heterogenität von Informationssystemen rapide gestiegen. Die Folge ist, dass viele moderne IT-Systeme aufgrund ihrer heterogenen Architektur- und Applikationsvielfalt sehr kostenintensiv in der Entwicklung, fehleranfällig in der Nutzung und schwierig durch Administratoren kontrollier- bzw. konfigurierbar sind. Initiativen wie das Autonomic Computing helfen, der steigenden Komplexität Herr zu werden, indem sie den „Problemfaktor Mensch“ entlasten und Technik nutzen, um Technik zu verwalten. Durch die Anpassung bzw. Erweiterung der System-Umgebung versuchen derartige Ansätze neben derzeitiger manueller, reaktiver Performance-Optimierung, eine automatisierte reaktive und proaktive Performance-Kontrolle zu gewährleisten. Zentrale Grundvoraussetzung für eine autonome Infrastruktur ist eine verlässliche, globale Daten- bzw. Wissensbasis. Wir erarbeiten, wie Performance-Daten über das Verhalten und den Zustand des Systems mit aus dem Data-Warehousing bekannten Techniken gesammelt, konsolidiert, verwaltet und zur Laufzeit ausgewertet werden können. Neben der Architektur und den funktionalen Komponenten eines solchen Performance Data Warehouse wird zudem dessen Datenmodell erläutert und die Anbindung an das vorausgehende Monitoring sowie die nachfolgende Analyse spezifiziert. Mit dem Ziel, die menschliche Vorgehensweise „nachzuahmen“ und somit die Administratoren bei ihren Routine-Tätigkeiten zu entlasten, widmen wir uns der Konzipierung und Beschreibung einer möglichen Infrastruktur zur Automatisierung typischer Tuning-Aufgaben. Wir erarbeiten allgemein und anhand von Beispielen, wie Tuning-Wissen und bewährte Praktiken von DBAs abgebildet, in Form von Workflows formalisiert und zur Laufzeit für die Problemlösung angewendet werden können

Entwicklungen im Web 2.0 aus technischer, ökonomischer und sozialer Sicht

Inhalt: I User-Generated Content 1 Tagging vs. Ontologies 3 David Stadler; Semantic Web vs. Web 2.0 13 Armin Stein; User-Generated Advertising 23 Burkhard Weiß; Qualitätsaspekte im User-Generated Content 39 Jens Feldkamp; Data Mining im User-Generated Content 51 Nico Albrecht; II Business-Aspekte 59 AdSense, verwandte Geschäftsmodelle und ihre Long-Tail-Effekte 61 Michael Räckers; SaaS-Geschäftsmodelle im Web 2.0 73 Sebastian Hallek; Monetisierung großer Datenmengen 85 Jan Lammers; Second Life 97 Gereon Strauch; Sicherheit und Vertrauen im Wandel vom Read zum Read/WriteWeb 115 Gunnar Thies; III Suchen und Sozialisieren 127 Universelles Suchen im Web Eine technische, ökonomische und soziale Betrachtung 129 Sebastian Herwig; Spezialisiertes Suchen im Web 141 Felix Müller-Wienbergen; Personalisierte Suche 153 Milan Karow; Blogging vs. Knowledge Management Wie Blogs zu gutem Wissensmanagement in Organisationen beitragen können 167 Daniel Beverungen; IV Technische Aspekte 179 Akamaiisierung von Applikationen 181 Ingo Düppe; IPTV 189 Philipp Bergener; Die Infrastruktur von Suchmaschinen am Fallbeispiel Google 197 Philipp Ciechanowicz; Amazon-Webservices Eine Betrachtung technischer, ökonomischer und sozialer Aspekte 207 Oliver Müller; P2P und VoIP 221 Christian Hermanns --

Konzept einer agentenbasierten Transportsteuerung für komplexe, dynamische und multimodale Logistiknetzwerke

Transports within industrial logistics networks are planned strategically. Due to the existence of uncertainties an operational control of transports is necessary. Thereby, dispatchers are today not supported adequately. A control approach for dynamic, complex and multimodal transports is developed, which intends to support or automate the operational control. The approach has a decentral and heterarchical organization, in which the goods and means of transports are modeled as agents