In Teilprojekt C2 werden Transitionen in ereignisverarbeitenden Kommunikationssystemen wie Publish/Subscribe und Complex Event Processing (CEP) erforscht. Diese Kommunikationsparadigmen zeichnen sich dadurch aus, dass sie eine entkoppelte Kommunikation zwischen Konsumenten und Produzenten ermöglichen, indem sie mittels eines Verbunds von Brokern und entsprechenden Operatoren dieWeiterleitung und Verarbeitung von Informationen organisieren. Die Sicherstellung von Dienstgütemerkmalen solcher Kommunikationssysteme ist in hochdynamischen Umgebungen eine große Herausforderung, da die Dienstgüte von einer Vielzahl von Parametern wie der Anbindung von Konsumenten und Produzenten, dem aktuellem Inhalt der Ereignisse sowie vom Lastprofil der auftretenden Ereignisse abhängt.
In Phase I von MAKI wurden Transitionen im Kontext des Publish/Subscribe-Paradigmas hinsichtlich der Dynamik untersucht, die für Kommunikationsmuster in mobilen sozialen Anwendungen charakteristisch ist. Niedrige Verzögerung und effiziente Bandbreitennutzung sind typische Anforderungen, die eine große Herausforderung in mobilen Umgebungen darstellen. Während Broker-basierte Publish/Subscribe-Verfahren durch Nutzung einer Infrastruktur Stabilität und Zuverlässigkeit erreichen, werden im Gegenzug oftmals unnötige Verzögerungen in der Verarbeitung der Ereignisse eingeführt und Ereignisse stark redundant übertragen. Anhand von Analysen realer Nutzungsdaten mobiler Anwendungen sowie Simulationsstudien wurde nachgewiesen, dass viele der Interaktionen von Produzenten und Konsumenten in mobilen sozialen Anwendungen eine hohe Lokalität aufweisen. Aufgrund dieser Beobachtung wurden Methoden zur Transition zwischen Kommunikationsformen konzipiert, in denen Geräte entweder mit einer dedizierten Infrastruktur oder direkt miteinander kommunizieren. Die erarbeiteten Methoden ermöglichen zudem die hybride Verwendung beider Kommunikationsformen. Die Ergebnisse zeigen, dass Transitionen zwischen den zugrundeliegenden Kommunikationsmechanismen in vielen Fällen zu einer signifikanten Reduktion der Ende-zu-Ende-Latenz und effizienteren Bandbreitennutzung führen. Weiterhin wurden Modelle entwickelt, die aufzeigen, wann die Durchführung einer Transition entlang verschiedener Dimensionen – wie etwa Anmelde- und Abmelderaten, Mobilität oder verschiedene Lastprofile von Ereignissen – von Vorteil ist.
In Phase II sollen Transitionsverfahren bezüglich ereignisverarbeitender Kommunikationssysteme erforscht werden, welche die Programmierbarkeit einer Netzinfrastruktur nutzen, um individuelle Benutzeranforderungen von Konsumenten zu erfüllen. Die zu entwickelnden Konzepte dieser Phase behandeln insbesondere die Beherrschung hoher Dynamik in den Benutzeranforderungen. Diese Dynamik ergibt sich beispielsweise aus Kontextwechseln der Benutzer, etwa durch Änderungen des Ortsbezugs durch Mobilität. Gleichzeitig soll eine höhere Generalität geschaffen werden, indem nun zusätzlich die für CEP-Systeme üblichen zustandsbehafteten Operatoren einbezogen werden. Für Transitionen in ereignisverarbeitenden Kommunikationssystemen ergeben sich zusätzliche Herausforderungen. Transitionen müssen insbesondere den Zustand der Operatoren einbeziehen, um eine korrekte Verarbeitung der Ereignisse zu gewährleisten. Weiterhin müssen Transitionen proaktiv gestaltet werden, so dass im Zuge hoher Dynamik aktuelle Ereignisse gemäß der Benutzeranforderungen ausgeliefert werden. Die Durchsetzung der Benutzeranforderungen von Transitionen in einer programmierbaren Infrastruktur erfordert zusätzlich Modelle zur Erfassung von Wechselwirkungen mit anderen koexistenten Multi- Mechanismen. Übergeordnetes Ziel des Teilprojekts ist es, diesen Herausforderungen durch einen ganzheitlichen Ansatz zu begegnen, der sowohlWechselwirkungen zwischen Programmiermodellen als auch Transitionen der Verarbeitungslogik durch sogenannte Operatorgraph-Transitionen sowie Transitionen der Funktionalität der Netzinfrastruktur umfasst.
Die geplante Forschung des Teilprojekts C2 umfasst erstens den Entwurf eines domänenspezifischen Programmiermodells für ereignisverarbeitende Systeme, das es erlaubt, variierende Benutzeranforderungen, Eigenschaften einer vernetzten Infrastruktur sowie deren Entwicklung zu beschreiben und mögliche Transitionsentscheidungen zu bewerten. Zweitens sollen Anpassungsverfahren analysiert und entworfen werden, die anhand sich kontinuierlich entwickelnder Anforderungen an das ereignisverarbeitende System geeignete Transitionen im Operatorgraph identifizieren. Drittens sollen gewinnbringende Transitionen von Infrastrukturelementen erkannt und Modelle entwickelt werden, die helfen, Wechselwirkungen zwischen Transitionen in der Funktionalität der Netzinfrastruktur und des Operatorgraphen zu beschreiben und zu verstehen. Die Forschungsergebnisse von C2 tragen im Rahmen des konkreten Kontexts ereignisverarbeitende Kommunikation zur Entwicklung von Programmierkonzepten, Erweiterung der Transitionsarchitektur sowie zur Entwicklung proaktiver modellbasierter Anpassungsverfahren in MAKI bei. Dies wird helfen, Transitionen in einer Software-definierten Welt zu bewerten und Wechselwirkungen mit anderen in MAKI modellierten Multi-Mechanismen zu erfassen.
