Ressourcenreservierung und Task-Plazierung in verteilten Multimedia-Systemen

Abstract

In dieser Arbeit werden grundlegende Aspekte der Dienstgüteerbringung für verteilte Multimedia-Anwendungen untersucht. Aufbauend auf einer Anwendungsmodellierung in Form von Flußgraphen, die aus Verarbeitungskomponenten zusammengesetzt werden, sowie einer Dienstgütearchitektur, die Dienstgütebegriffe auf der Anwendungs- und der Systemebene unterscheidet, werden Konzepte und Lösungen erarbeitet, die eine garantierte und optimierte Bereitstellung von Dienstgüte ermöglichen. Einen Schwerpunkt bilden Protokolle zur Reservierung von Ressourcen, die auf komplexe Flußgraphen anwendbar sind. Die Protokolle erlauben individuelle Dienstgütevorgaben an den Senken eines Flußgraphen und berücksichtigen die Verfügbarkeit von Rechner- und Netzwerkressourcen sowie funktionale Einschränkungen, die durch das Design der Komponenten definiert sind. Ferner sind sie unabhängig von der Verteilung der Komponenten auf Rechnern eines verteilten Systems anwendbar und in der Lage Dienstgütegarantien sicherzustellen. Als ein zweiter Schwerpunkt werden Mechanismen zur Plazierung von Anwendungskomponenten vorgestellt, die eine optimale Ausnutzung von Ressourcen in einem verteilten System sicherstellen. Hierzu werden Algorithmen zur Berechnung günstiger Plazierungen entwickelt und bewertet. Ferner wird ein Protokoll vorgestellt, welches zur Instanziierung eines Flußgraphen verwendet werden kann. Auf der Grundlage der vorgestellten Konzepte wird die Beziehung zwischen der Plazierung eines Flußgraphen sowie der erforderlichen Ressourcenreservierung dargestellt.

The investigation of basic aspects of providing quality-of-service (QoS) in distributed multimedia applications is the topic of this work. Based on an application model considering flowgraphs built out of basic application components and a quality-of-service architecture distinguishing application and system level QoS abstractions, concepts and solutions are presented which are applicable to complex flowgraph structures. One focus of the work lies on the development of resource reservation protocols which allow for individual QoS specifications at the sinks of a flowgraph, take into account resource availability on endsystems and in networks and ensure that functional constraints designed into application components are not violated. The protocols can be applied independently of the distribution of the components within a distributed system and are able to guarantee QoS delivery. A second focus lies on the development of mechanisms for placing application components within a distributed system such that the best possible QoS is provided. Towards this end, algorithms for computing appropriate placements are presented and evaluated. In addition, a protocol is described for instantiating a flowgraph according to a determined placement. Based on the introduced concepts, the relationship between flowgraph placement and the required resource reservation is considered.