Instant Synchronization of States in Web Hypertext Applications

Unmittelbare Synchronisation von Zuständen Web Hypertext Anwendungen

  • The World Wide Web (web) has become one of the most relevant platforms for distributed, networked applications. This includes applications that support direct interactions among users. This thesis provides an answer to the technological challenges arising from the realization of real-time interactions. The real-time interaction is an approximation of the interaction wherein the moment of a user action and the moment the corresponding effect can be perceived are equal. Considered is the spectrum The World Wide Web (web) has become one of the most relevant platforms for distributed, networked applications. This includes applications that support direct interactions among users. This thesis provides an answer to the technological challenges arising from the realization of real-time interactions. The real-time interaction is an approximation of the interaction wherein the moment of a user action and the moment the corresponding effect can be perceived are equal. Considered is the spectrum between interaction as means to achieve a common objective and interaction as means to achieve individual objectives. For this purpose i) ways to minimize the time-span between user action and play-out of the corresponding effect are investigated; ii) the impact of concurrent user actions is addressed with regard to user intentions, especially where user actions refer to application objects (e.g. a document or an auction). The findings are summarized to a software framework. The software framework shall help to significantly reduce human resources in the engineering process of interactive applications. The international technology standards around the Hypertext Markup Language are introduced as background of this thesis. They define the technological fundament for the solution to be found. Starting from the resource-centered architectural style of the Web, state-of-the-art methods for accessing the state of a shared data resource are described. The methods are discussed with regard to their suitability for the realization of collaborative and competitive real-time interactions. A combination of Operational Transformation and Bucket Synchronization method are identified as appropriate. The concept presented here brings both methods together. A communication schema based on operations and an algorithm for the resolution of conflicts between concurrent operations with respect to user intentions is created. Additionally, a general-purpose model for the representation of states for application object is proposed. As base for a validation, the concept is completely implemented. The validation comprises evaluation and benchmark tests as well as a case study. The evaluation test confirms the correct realization of the concept in the implementation. The benchmark tests reveal shortcomings of implementation with regard to scalability. The case study confirms that the thesis objective, a less resource intensive software engineering process, is achieved.show moreshow less
  • Das World Wide Web (kurz Web) hat sich als Plattform für verteilte, vernetze Anwendungen etabliert. So auch für Anwendungen, die die direkte Interaktion von Anwendern miteinander unterstützen. Diese Arbeit beschäftigt sich mit den technologischen Herausforderungen, die aus der Umsetzung von Echtzeitinteraktionen im Web erwachsen. Echtzeitinteraktionen sind eine Annäherung an Interaktionen, in denen der Moment einer Benutzeraktion und der Moment der Wahrnehmbarkeit des Effekts durch andere AnwendDas World Wide Web (kurz Web) hat sich als Plattform für verteilte, vernetze Anwendungen etabliert. So auch für Anwendungen, die die direkte Interaktion von Anwendern miteinander unterstützen. Diese Arbeit beschäftigt sich mit den technologischen Herausforderungen, die aus der Umsetzung von Echtzeitinteraktionen im Web erwachsen. Echtzeitinteraktionen sind eine Annäherung an Interaktionen, in denen der Moment einer Benutzeraktion und der Moment der Wahrnehmbarkeit des Effekts durch andere Anwender übereinstimmen. Betrachtet wird das Spannungsfeld zwischen Interaktionen die der Erlangung eines gemeinsamen Ziels und Interaktionen die der Erlangung individueller Ziele dienen. So wird zum einen untersucht wie die Zeit zwischen Benutzeraktion und Wiedergabe des dazugehörigen Effekts so kurz wie möglich gestaltet werden kann. Zum anderen werden die Auswirkungen der Gleichzeitigkeit von Aktionen verschiedener Benutzer mit Blick auf deren Absichten behandelt, insbesondere für den Fall, dass sich die Aktionen auf ein Anwendungsobjekt (z.B. ein Dokument oder eine Auktion) beziehen. Es entsteht ein Softwarerahmenwerk, das die Realisierung von interaktiven Anwendungen mit Echtzeitanspruch beschleunigt und Entwicklungs- und Programmieraufwände somit deutlich verkürzt. Als Hintergrund der Arbeit werden die internationalen Technologiestandards um die Hypertext Markup Language und gängige Praktiken für deren Einsatz vorgestellt. So wird zunächst der technologische Rahmen definiert in dem die Lösung zu suchen ist. Ausgehend von dem auf Ressourcen ausgelegten Architekturstil des Webs werden dann bekannte Methoden aufgezeigt um auf den Zustand einer gemeinsam genutzten Ressource zuzugreifen. Interaktionen werden mittels wechselseitigem Lesen und Schreiben auf Ressourcen abgebildet. Entsprechend werden die aufgezeigten Methoden mit Blick auf ihre Tauglichkeit für die Realisierung von kooperativen und konkurrierenden Echtzeitinteraktionen diskutiert. Als probate Lösung, die sowohl Unmittelbarkeit als auch Fairness gewährt, wird eine Kombination aus Operational Transformation und Bucket Synchronization Verfahren identifiziert. Im Konzept werden beide Verfahren zusammengeführt. Es entstehen ein Kommunikationsschema für Benutzeraktionen auf Basis von Operation und ein Algorithmus für die Auflösung von Konflikten zwischen gleichzeitigen Operationen unter Berücksichtigung der Benutzerabsichten. Darauf aufbauend wird ein Model für die Darstellung von Zuständen für Anwendungsobjekte eingeführt. Als Basis für die Evaluierung wird das Konzept vollständig implementiert. Die Implementierung bildet die Grundlage für Korrektheit- und Geschwindigkeitstests. Außerdem wird damit eine Fallstudie durchgeführt. Die ersten Tests bestätigen die korrekte Umsetzung des Konzepts in der Implementierung. Die Geschwindigkeitstests zeigen Schwächen in der Skalierbarkeit der Implementierung. Die Fallstudie bestätigt, dass die Ziele mit Blick auf den Softwareentwicklungsprozess erreicht wurden.show moreshow less

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Metadaten
Author: David Linner
URN:urn:nbn:de:kobv:83-opus-34400
Advisor:Prof. Dr. Dr. h.c. Radu Popescu-Zeletin
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of Publication (online):2012/02/28
Publishing Institution:Technische Universität Berlin
Granting Institution:Technische Universität Berlin, Fakultät IV - Elektrotechnik und Informatik
Date of final exam:2012/01/27
Release Date:2012/02/28
Tag:Echtzeit; Geteilter Speicher; Verteilte Systeme; Web
Distributed Systems; Real-time; Shared State; Web
Institutes:Institut für Telekommunikationssysteme
Dewey Decimal Classification:004 Datenverarbeitung; Informatik