Αρχιτεκτονικές και μηχανισμοί διασφάλισης ποιότητας υπηρεσιών σε υπηρεσιοστρεφείς υποδομές

Abstract

Service Oriented architectures - SOA constitute a prevailed tendency for the development of modern information and communication systems. Additionally, an important characteristic of modern systems, specifically for these with business orientation, is the need for guaranteeing the Quality of Service (QoS) levels for the end users, which is the key factor for their adoption from the community and also for their commercial viability. The thesis focuses on the study of architectures and mechanisms that support the guaranteeing of Quality of Service in Service Oriented Infrastructures (SOI). The objective of the thesis is not only the guaranteeing of Quality of Service that can be defined in a generic way or based on international standards, but also for QoS that is individually/specifically defined for each service and realized by the entities involved in the process of using/providing the service and is agreed in their contract. The business model, through which the infrastructure offers the services, has a considerable effect on the level of Quality of Service and the way that is provided. In this frame, several object oriented architectural solutions and mechanisms, which tackle the challenges of the guaranteeing of Quality of Services in the wide sector of Object Oriented Infrastructures and Next Generation Grids, are analyzed, designed and developed. Furthermore we focused on biomedical applications and to this direction, mechanisms that guarantee the Quality of Services through dynamic scheduling, workload and capacity estimation, are proposed and evaluated. The architectures and the mechanisms on both user and service provider side have been also analysed for business applications such as the digital media applications. Finally, an innovative architectural approach that covers the requirements of interactive real-time applications that are deployed and executed in virtual environments of Object Oriented Infrastructures is presented and evaluated.

Οι υπηρεσιοστρεφείς αρχιτεκτονικές (Service Oriented Architectures - SOA) αποτελούν αδιαμφισβήτητα την επικρατούσα τάση για την ανάπτυξη των σύγχρονων συστημάτων πληροφορικής και επικοινωνιών. Επιπρόσθετα, χαρακτηριστικό γνώρισμα όλων των σύγχρονων συστημάτων, και ειδικότερα αυτών με επιχειρηματικό προσανατολισμό, είναι η ανάγκη για διασφάλιση του επιπέδου παροχής ποιότητας υπηρεσιών (Quality of Service - QoS) για τους χρήστες τους, κάτι που καθορίζει τόσο την αποδοχή τους στο ευρύ κοινό όσο και την οικονομική βιωσιμότητά τους. Η διατριβή επικεντρώνεται στη μελέτη ολοκληρωμένων αρχιτεκτονικών και μηχανισμών με σκοπό τη διασφάλιση ποιότητας υπηρεσιών σε υπηρεσιοστρεφείς υποδομές (SOIs). Ο στόχος της διατριβής δεν είναι μόνο η διασφάλιση της ποιότητας υπηρεσιών η οποία μπορεί να ορίζεται γενικά ή μέσα από διεθνή πρότυπα αλλά και μεμονωμένα/ειδικά για κάθε υπηρεσία, όπως την αντιλαμβάνονται οι εμπλεκόμενες οντότητες κατά τη διαδικασία παροχής/χρήσης της και την εκφράζουν στη μεταξύ τους συμφωνία. Καθοριστικό στοιχείο για το επίπεδο της ποιότητας υπηρεσιών και τον τρόπο που αυτή παρέχεται είναι το επιχειρηματικό μοντέλο στο οποίο εντάσσεται η υποδομή και οι υπηρεσίες που προσφέρονται. Στο πλαίσιο αυτό αναλύεται, σχεδιάζεται και υλοποιείται μια σειρά από ολοκληρωμένες υπηρεσιοστρεφείς αρχιτεκτονικές λύσεις και μηχανισμούς που αντιμετωπίζουν τις προκλήσεις για την διασφάλιση της ποιότητας υπηρεσιών στον ευρύ τομέα των υπηρεσιοστρεφών υποδομών και των πλεγμάτων επόμενης γενιάς. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται σε εφαρμογές βιοϊατρικής, όπου προτείνονται και αξιολογούνται μηχανισμοί που διασφαλίζουν την ποιότητα υπηρεσιών μέσα από δυναμική δρομολόγηση και αποδοτικό υπολογισμό φόρτου εργασίας και χωρητικότητας. Παράλληλα μελετήθηκαν οι επιδόσεις των υποδομών και των μηχανισμών, τόσο από την πλευρά του χρήστη όσο και από την πλευρά του παρόχου υπηρεσιών, αναφορικά με επιχειρηματικές εφαρμογές όπως οι εφαρμογές πολυμέσων. Τέλος μελετήθηκε και παρουσιάζεται μια καινοτόμος αρχιτεκτονική προσέγγιση που αναπτύχθηκε με σκοπό να καλύψει τις ανάγκες διαδραστικών εφαρμογών πραγματικού χρόνου, οι οποίες εκτελούνται σε εικονικά περιβάλλοντα υπηρεσιοστρεφών υποδομών.