An autonomic cross-platform operating environment for on-demand internet computing

The Internet has evolved into a global and ubiquitous communication medium interconnecting powerful application servers, diverse desktop computers and mobile notebooks. Along with recent developments in computer technology, such as the convergence of computing and communication devices, the way how people use computers and the Internet has changed people´s working habits and has led to new application scenarios. On the one hand, pervasive computing, ubiquitous computing and nomadic computing become more and more important since different computing devices like PDAs and notebooks may be used concurrently and alternately, e.g. while the user is on the move. On the other hand, the ubiquitous availability and pervasive interconnection of computing systems have fostered various trends towards the dynamic utilization and spontaneous collaboration of available remote computing resources, which are addressed by approaches like utility computing, grid computing, cloud computing and public computing. From a general point of view, the common objective of this development is the use of Internet applications on demand, i.e. applications that are not installed in advance by a platform administrator but are dynamically deployed and run as they are requested by the application user. The heterogeneous and unmanaged nature of the Internet represents a major challenge for the on demand use of custom Internet applications across heterogeneous hardware platforms, operating systems and network environments. Promising remedies are autonomic computing systems that are supposed to maintain themselves without particular user or application intervention. In this thesis, an Autonomic Cross-Platform Operating Environment (ACOE) is presented that supports On Demand Internet Computing (ODIC), such as dynamic application composition and ad hoc execution migration. The approach is based on an integration middleware called crossware that does not replace existing middleware but operates as a self-managing mediator between diverse application requirements and heterogeneous platform configurations. A Java implementation of the Crossware Development Kit (XDK) is presented, followed by the description of the On Demand Internet Computing System (ODIX). The feasibility of the approach is shown by the implementation of an Internet Application Workbench, an Internet Application Factory and an Internet Peer Federation. They illustrate the use of ODIX to support local, remote and distributed ODIC, respectively. Finally, the suitability of the approach is discussed with respect to the support of ODIC.

Das Internet hat sich zu einem allgegenwärtigen Kommunikationsmedium entwickelt, welches leistungsfähige Anwendungsserver, Desktop-Computersysteme und Notebooks gleichermaßen verbindet. Parallel zu den jüngsten Entwicklungen der Computertechnik und der damit verbundenen Annäherung von Computern und Kommunikationsgeräten hat das Internet die Arbeitsgewohnheiten der Nutzer verändert und zu neuen Anwendungsszenarien geführt. Einerseits werden Pervasive Computing, Ubiquitous Computing und Nomadic Computing immer wichtiger, da unterschiedliche Geräte wie PDAs und Notebooks gleichzeitig und abwechselnd genutzt werden, z.B. während der Anwender sich von einem Ort zum anderen bewegt. Andererseits haben sich aus der allgegenwärtigen Verfügbarkeit und der fortschreitenden Vernetzung von Computersystemen neue Ideen zur dynamischen Nutzung und spontanen Kollaboration von entfernten Rechnersystemen entwickelt, die vor allem in Utility Computing, Grid Computing, Cloud Computing und Public Computing vorangetrieben werden. Von einem allgemeinen Standpunkt betrachtet ist das gemeinsame Ziel die Nutzung von Internet-Anwendungen auf Bedarf, d.h. Anwendungen, welche nicht durch einen Administrator vorab installiert werden, sondern in dem Moment der Anfrage durch den Nutzer dynamisch verteilt und gestartet werden. Der heterogene Charakter und der dezentrale Aufbau des Internets bilden die hauptsächlichen Herausforderungen für den bedarfsgesteuerten Betrieb von kundenspezifischen Anwendungen über verschiedenartige Hardware-Plattformen, Betriebssystemen und Netzwerkumgebungen. Eine vielversprechende Lösung stellen hierzu autonome Rechnersysteme dar, die sich per Definition ohne besondere Nutzer- und Anwendungssteuerung selbst verwalten. In dieser Arbeit wird eine Betriebsumgebung Autonomic Cross-Platform Operating Environment (ACOE) vorgestellt, die On Demand Internet Computing (ODIC) unterstützt. Der Ansatz basiert auf einer Integration Middleware namens Crossware, welche als Mittler zwischen verschiedenartigen Anwendungsanforderungen und heterogenen Plattformkonfigurationen dient. Weiterhin werden eine Java-Implementierung des Crossware Development Kit (XDK), gefolgt von einer Realisierung des On-Demand Internet Computing Systems (ODIX) beschrieben. Die praktische Anwendung des Ansatzes wird anhand der Implementierungen einer Internet Application Workbench, einer Internet Application Factory und einer Internet Peer Federation veranschaulicht. Sie zeigen den Einsatz von ODIX für die Unterstützung in lokalen, entfernten und verteilten ODIC Anwendungsszenarien. Abschließend wird die Eignung des Ansatzes und der Implementierung mit besonderen Augenmerk auf die Unterstützung von ODIC diskutiert.