Issues on distributed caching of spatial data

Abstract

Die Menge an digitalen Informationen über Orte hat bis heute rapide zugenommen. Mit der Verbreitung mobiler, internetfähiger Geräte kann nun jederzeit und von überall auf diese Informationen zugegriffen werden. Im Zuge dieser Entwicklung wurden zahlreiche ortsbasierte Anwendungen und Dienste populär. So reihen sich digitale Einkaufsassistenten und Touristeninformationsdienste sowie geosoziale Anwendungen in der Liste der beliebtesten Vertreter. Steigende Benutzerzahlen sowie die rapide wachsenden Datenmengen, stellen ernstzunehmende Herausforderungen für die Anbieter ortsbezogener Informationen dar. So muss der Datenbereitstellungsprozess effizient gestaltet sein, um einen kosteneffizienten Betrieb zu ermöglichen. Darüber hinaus sollten Ressourcen flexibel genug zugeordnet werden können, um Lastungleichgewichte zwischen Systemkomponenten ausgleichen zu können. Außerdem müssen Datenanbieter in der Lage sein, die Verarbeitungskapazitäten mit steigender und fallender Anfragelast zu skalieren. Mit dieser Arbeit stellen wir einen verteilten Zwischenspeicher für ortsbasierte Daten vor. In dem verteilten Zwischenspeicher werden Replika der am häufigsten verwendeten Daten von mehreren unabhängigen Servern im flüchtigen Speicher vorgehalten. Mit unserem Ansatz können die Herausforderungen für Anbieter ortsbezogener Informationen wie folgt addressiert werden: Zunächst sorgt eine speziell für die Zugriffsmuster ortsbezogener Anwendungen konzipierte Zwischenspreicherungsstragie für eine Erhöhung der Gesamteffizienz, da eine erhebliche Menge der zwischengespeicherten Ergebnisse vorheriger Anfragen wiederverwendet werden kann. Darüber hinaus bewirken unsere speziell für den Geo-Kontext entwickelten Lastbalancierungsverfahren den Ausgleich dynamischer Lastungleichgewichte. Letztlich befähigen unsere verteilten Protokolle zur Hinzu- und Wegnahme von Servern die Anbieter ortsbezogener Informationen, die Verarbeitungskapazität steigender oder fallender Anfragelast anzupassen. In diesem Dokument untersuchen wir zunächst die Anforderungen der Datenbereitstellung im Kontext von ortsbasierten Anwendungen. Anschließend diskutieren wir mögliche Entwurfsmuster und leiten eine Architektur für einen verteilten Zwischenspeicher ab. Im Verlauf dieser Arbeit, entstanden mehrere konkrete Implementierungsvarianten, die wir in diesem Dokument vorstellen und miteinander vergleichen. Unsere Evaluation zeigt nicht nur die prinzipielle Machbarkeit, sondern auch die Effektivität von unserem Caching-Ansatz für die Erreichung von Skalierbarkeit und Verfügbarkeit im Kontext der Bereitstellung von ortsbasierten Daten.