Prise en compte de la mobilit dans les applications distribues

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Prise en compte de la mobilité dans les
applications distribuées

• Guy BernardEquipe MARGE
• Inauguration de l'UMR 5157 "SAMOVAR"
• 26 janvier 2004

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Problématique

• 2 formes de mobilité considérées
• mobilité des utilisateurs
• mobilité des terminaux
• connectivité Internet nb de terminaux sans fil
  nb de PCs en 2004
• impact de la mobilité sur la conception des
  applications et du support système des
  applications
• non considéré ici
• infrastructures/services de télécommunication
  permettant de supporter la mobilité des terminaux
  (GSM, WAP, GPRS, UMTS, )
• protocoles supportant la mobilité (mobile IP, )
• réseaux adhoc
• découverte de services

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Nomadicité des utilisateurs (1)

• problème
• les utilisateurs sont de plus en plus nomades -
  besoin de se sentir "chez soi" en tout lieu
• poste de travail en entreprise - ordinateur
  portable - ordinateur domestique - assistant
  numérique / téléphone intelligent ---- aéroport -
  hôtel
• besoin de retrouver son environnement depuis
  n'importe quelle machine
• programmes, préférences, données
• outils et solutions
• systèmes de fichiers
• systèmes de fichiers déconnectés
• CODA (Satyanarayanan, CMU, 1990), Ficus (Popek,
  UCLA, 1990), Bayou (Petersen, Xerox, 1995)
• "automatic hoarding" (Popek, UCLA, 1997)
• utilisation de la carte à puce comme support de
  données et de traitement portable
• poursuite de session applicative sur un terminal
  différent
• exemple télé-réunion (projet RNRT "CESURE"
  1999-2001)
• personnalisation d'applications sur des machines
  banalisées
• authentification - préférences utilisateur

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Nomadicité des utilisateurs (2)

• corollaire 1 prise en compte de l'hétérogénéité
• processeurs, systèmes d'exploitation, IHM
• taille de l'écran - clavier - pointeur - souris -
  commande vocale
• nécessité de développer différentes versions de
  la même application pour différents types de
  terminaux
• Windows - Linux - MacOS
• jeu "Prince of Persia" pour téléphone mobile de
  la société Gameloft 26 versions différentes
• solution actuelle architecture d'applications
  à base de composants logiciels
• séparation claire du moteur applicatif et de
  l'IHM
• chargement (dynamique) du composant IHM approprié
• exemple

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Nomadicité des utilisateurs (3)

• corollaire 2 systèmes à grande échelle
• services à échelle mondiale (désignation,
  localisation, )
• besoin d'algorithmes robustes et extensibles
  (routage IP, DNS, )
• exemple
• GLOBE project (Tanenbaum, VU Amsterdam, 1996)
• partage de charge entre serveurs répliqués
• les algorithmes actuels ne sont pas extensibles
• communications synchrones, solutions centralisées
• appropriés pour
• réseaux à haut débit et courte distance (exemples
  AOL Web cache (1000 machines) - MSN Hotmail
  (5000 machines) - Google (4000 machines))
• accès principalement en lecture
• besoins d'algorithmes décentralisés / asynchrones
• monitoring à grande échelle / longue distance
• gestion de cohérence de copies multiples à grande
  échelle
• organisation hiérarchique et principe de
  subsidiarité

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Nomadicité des utilisateurs (4)

• corollaire 3 données dépendant de la
  localisation
• services "à valeur ajoutée" (prévisions météo,
  restaurants, taxis)
• solution extension des services de recherche
  par propriétés (trading)
• la position géographique des terminaux fixes est
  connue
• if (l1ltlatitudeltl2) (L1ltLongitudeltL2) then
  serveur Paris

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Mobilité des terminaux (1)

• terminal mobile télephone intelligent / PDA
  avec accès réseau sans fil
• ressources limitées
• processeur, mémoire, écran, IHM, batterie
• la limitation la plus importante est l'énergie
• Compaq iPAQ processeur Intel Xscale 400 MHz -
  64 Moctets de mémoire - mémoire flash - disques
  PCMCIA
• 100g batterie 1g d'essence
• réseau sans fil
• l'accès au réseau est coûteux (coût énergétique -
  particulièrement en émission, coût financier)
• favoriser le fonctionnement déconnecté - retarder
  et regrouper les communications
• la bande passante est variable
• les déconnexions (volontaires ou involontaires)
  sont des événements "normaux"
• terminaux fixes / réseau filaire
• l'inaccessibilité est considérée comme une
  défaillance et traitée en tant que telle
• terminaux mobiles / réseau sans fil
• l'inaccessibilité est fréquente - privilégier les
  communications asynchrones

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Mobilité des terminaux (2)

• implications
• demandes contradictoires en matière de conception
  d'applications
• s'appuyer au maximum sur les serveurs du réseau
  fixe
• terminaux mobiles limités en ressources
• sécurité et robustesse moindres
• favoriser au maximum le fonctionnement autonome
• les serveurs peuvent n'être pas joignables
• les communications sont coûteuses
• les systèmes mobiles doivent donc être adaptatifs
• s'appuyer sur les serveurs quand cela est
  possible
• fonctionner de manière autonome si nécessaire
• surveiller les conditions actuelles et s'adapter
  en conséquence
• le système doit pouvoir dynamiquement réagir aux
  diminutions / augmentations de la disponibilité
  des ressources

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Mobilité des terminaux (3)

• stratégies d'adaptation
• à la charge des applications programmation
  complexe, vision locale
• à la charge du système sous-jacent manque de
  souplesse
• hybride collaboration entre applications et
  système
• les applications décrivent leur intérêt pour les
  changements significatifs de contexte
• le système surveille l'évolution du contexte et
  notifie les changements aux applications
• travaux pionniers
• Odyssey (Satyanarayanan, CMU, 1997) adaptation
  aux variations de la bande passante pour l'accès
  à des applications audio/vidéo
• modification de l'OS - organisation complexe des
  données côté serveur
• Rover (Gifford Kaashoek, MIT, 1995)
  adaptation aux déconnexions RPCs asynchrones et
  objets "relogeables"
• modèle d'objets spécifique, programmation
  complexe

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Mobilité des terminaux (4)

• stratégies d'adaptation intergiciels
  monolithiques
• les tâches d'adaptation sont prises en charge
  par l'intergiciel, pas par l'OS
• pas de modification de l'OS
• outils intercepteurs et mandataires
• possibilité d'interposer du code sur le chemin
  des messages d'invocation de service
• représentants du serveur sur le terminal mobile
  et du terminal mobile dans le réseau fixe
• exemples
• ?² (Ruggaber, U. Karrlsruhe, 2000) gestion des
  déconnexions involontaires dans CORBA
• DOM (Conan, INT, 2001) gestion des déconnexions
  volontaires et involontaires dans CORBA

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Mobilité des terminaux (5)

• stratégies d'adaptation intergiciels à base de
  composants
• l'intergiciel lui-même est constitué de
  composants configurables/adaptables
• un outil puissant la réflexivité
• permet à un système de maintenir et d'utiliser
  une représentation de lui-même, en particulier
  pour modifier sa structure ou son comportement
• exemples
• CARISMA (Capra, UCL, 2001)
• DREAM (INRIA Grenoble, 2003)
• CARISM (GET, 2003)
• problèmes ouverts
• langages de description d'architecture (ADLs)
• langages de description de contexte (profils) et
  de stratégies (politiques)
• grand nombre de paramètres hétéroclites à prendre
  en compte
• cohérence des décisions d'adaptation (exemple
  "déconnecter si batterie faible" et "connecter si
  bande passante disponible élevée)

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Conclusion

• la mobilité des terminaux sans fil soulève de
  vieux problèmes
• rareté des ressources (énergie en particulier)
• réseaux lents et non fiables
• mais dans un contexte différent
• grande échelle, mobilité des terminaux gt le
  modèle d'interaction client-serveur classique
  n'est plus applicable tel quel
• les déconnexions réseau ne sont plus des
  exceptions mais la règle
• la nomadicité des utilisateurs et l'accès
  omniprésent soulèvent des problèmes nouveaux
• besoin des utilisateurs de retrouver leur
  environnement en tout lieu, en tout temps
• l'hétérogénéité est la règle
• maître mot adaptation dynamique au "contexte"
• type de terminal, localisation, variation de
  bande passante, déconnexions,
• communauté "système" tendance intergiciels
  réflexifs à base de composants
• collaboration avec la communauté "réseau"
  vision complémentaire
• Action Spécifique CNRS-GET "Systèmes Répartis et
  Réseaux Adaptatifs au Contexte"

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2ème appel IST FP6