Progettazione e sviluppo di un servizio di notifica Publish/Subscribe di tipo Content-Based con applicazione al Grid Monitoring

Internet ha considerevolmente cambiato la dimensione dei sistemi distribuiti, i quali coinvolgono migliaia di entità, potenzialmente sparse in tutto il mondo, che possono cambiare durante la vita del sistema stesso. In generale, l’evoluzione delle tecnologie di networking ha portato allo sviluppo di reti di comunicazione sempre più prestanti, che hanno favorito la decentralizzazione dei sistemi di calcolo. In uno scenario siffatto, aumenta sempre più la richiesta di modelli e sistemi di comunicazione più flessibili, in modo da riflettere la natura dinamica e disaccoppiata delle applicazioni. Le comunicazioni point-to-point e sincrone portano ad applicazioni rigide e statiche, rendendo pesante lo sviluppo di applicazioni dinamiche su larga scala. Per ridurre il carico di lavoro dei progettisti, bisognerebbe fornire un’infrastruttura middleware dedicata (basata su un adeguato schema di comunicazione) che dia la possibilità di mettere in comunicazione diverse entità in uno scenario di larga scala.
Lo schema di interazione Publish/Subscribe (brevemente detto P/S) sta ricevendo una attenzione sempre maggiore ed offre una forma di interazione debolmente accoppiata, fondamentale in alcuni scenari su larga scala. Nel modello P/S i sottoscrittori (subscribers) hanno la possibilità di esprimere i loro interessi per un certo tipo di evento, o un pattern di eventi, e vengono successivamente notificati da qualche evento, generato da un produttore (publisher), che risulti compatibile con gli interessi espressi. Un evento viene propagato in maniera asincrona verso tutti i subscriber che hanno espresso interesse verso quel tipo di evento. Il punto di forza di questo stile di interazione event-based va ricercato nel totale disaccoppiamento nel tempo, nello spazio e nella sincronizzazione tra publisher e subscriber.
Lo scopo di questo lavoro di tesi è la realizzazione di un servizio publish/subscribe di tipo content-based. Il lavoro svolto è diviso in sette capitoli. Nel primo capitolo si illustra, in generale, il paradigma di comunicazione publish/subscribe con le sue varianti. Si illustrano le proprietà del modello, il quale viene messo a confronto con i paradigmi tradizionali, evidenziando ciò che in questi manca. Nel secondo capitolo, si illustrano i concetti chiave ed i formalismi di un sistema content-based. Si definisce che cosa è una rete content-based, quali sono i tipi di eventi e da chi sono generati. Si analizza in dettaglio la relazione di covering, attraverso la quale si determina “chi” è interessato a “cosa”. Nel terzo capitolo, si illustra, nel dettaglio, la struttura del servizio realizzato: HERMES. Si analizza l’interfaccia del servizio di notifica, attraverso la quale i publisher e i subscriber producono e ricevono eventi. Si mostra la struttura del servizio di notifica e come sono costituite le diverse entità. Si illustra come sono rappresentati gli eventi all’interno del servizio ed, infine, si mette in evidenza la flessibilità di HERMES e come può essere intercalato in un ambiente proprietario, senza apportare modifiche al sistema. Nel quarto capitolo, si illustra la modalità di interazione tra le diverse entità (publisher, subscriber, broker), l’architettura di comunicazione utilizzata, come avviene la determinazione e il mantenimento dei cammini minimi all’interno della rete che costituisce l’event service e come avviene l’inoltro dei diversi tipi di eventi. Nel quinto capitolo, si illustrano, attraverso vari grafici, le caratteristiche e le prestazioni di HERMES, che è stato testato su un sistema distribuito di macchine collegate tramite LAN. La stima delle prestazioni è stata possibile grazie alla realizzazione di due moduli esterni: il monitor, per la raccolta dei dati, ed il simulatore. Nel sesto capitolo, si illustra, in generale, che cosa è una griglia computazionale ed a cosa serve; si parla del problema relativo al monitoring di questa infrastruttura e del deficit che hanno gli attuali strumenti di monitoraggio. Si parla, in particolare, di GridICE e di GMA. Nel settimo ed ultimo capitolo, si illustra come è possibile integrare HERMES con GridICE e con GMA, per sopperire alle mancanze di questi sistemi di monitoraggio, proponendo in entrambi i casi un’architettura alternativa.
Questa tesi è corredata di due appendici: un appendice A che illustra il dettaglio delle classi che compongono il sistema HERMES; un appendice B che illustra i dettagli semantici della relazione di covering.