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Vor allem in der Forschung und in den Entwicklungsabteilungen von Unternehmen gibt es eine Vielzahl von Problemen, welche nur mit Programmen zu lösen sind, für deren Ausführung die zur Verfügung stehende Rechenleistung kaum groß genug sein kann. Gleichzeitig ist zu beobachten, dass ein großer Teil der mit der installierten Rechentechnik vorhandenen Rechenkapazität nicht ausgenutzt wird. Dies gilt insbesondere für Einzelrechner, die in Büros, Computer-Pools oder Privathaushalten stehen und sogar während ihrer eigentlichen Nutzung selten ausgelastet sind. Eines der Ziele des Grid-Computings besteht darin, solche nicht ausgelasteten Ressourcen für rechenintensive Anwendungen zur Verfügung zu stellen. Die eigentliche Motivation für die beabsichtigte bessere Auslastung der Ressourcen liegt dabei nicht primär in der höhreren Auslastung, sondern in einer möglichen Einsparung von Kosten gegenüber der Alternative der Neuanschaffung weiterer Hardware. Ein erster Beitrag der vorliegenden Arbeit liegt in der Analyse und Quantifizierung dieses möglichen Kostenvorteils. Zu diesem Zweck werden die relevanten Kosten betrachtet und schließlich verschiedene Szenarien miteinander verglichen. Die Analyse wird schließlich konkrete Zahlen zu den Kosten in den verschiedenen Szenarien liefern und somit das mögliche Potential zur Kosteneinsparung bei der Nutzung brach liegender Rechenkapazitäten aufzeigen. Ein wesentliches Problem beim Grid-Computing besteht jedoch (vor allem bei der Nutzung von Einzelrechnern zur Ausführung länger laufender Programme) darin, dass die zur Verfügung stehenden freien Rechenkapazitäten im zeitlichen Verlauf stark schwanken und Berechnungsfortschritte durch plötzliche anderweitige Verwendung bzw. durch Abschalten der Rechner verloren gehen. Um dennoch auch Einzelrechner sinnvoll für die Ausführung länger laufender Jobs nutzen zu können, wären Vorhersagen der in der nächsten Zeit zu erwartenden freien Rechenkapazitäten wünschenswert. Solche Vorhersagen könnten u. a. hilfreich sein für das Scheduling und für die Bestimmung geeigneter Checkpoint-Zeitpunkte. Für die genannten Anwendungszwecke sind dabei Punktvorhersagen (wie z. B. Vorhersagen des Erwartungswertes) nur bedingt hilfreich, weshalb sich die vorliegende Arbeit ausschließlich mit Vorhersagen der Wahrscheinlichkeitsverteilungen beschäftigt. Wie solche Vorhersagen erstellt werden sollen, ist Gegenstand der restlichen Arbeit. Dabei werden zunächst Möglichkeiten der Bewertung von Prognoseverfahren diskutiert, die Wahrscheinlichkeitsverteilungen vorhersagen. Es werden wesentliche Probleme bisheriger Bewertungsverfahren aufgezeigt und entsprechende Lösungsvorschläge gemacht. Unter Nutzung dieser werden in der Literatur zu findende und auch neue Vorgehensweisen zur Prognoseerstellung empirisch miteinander verglichen. Es wird sich zeigen, dass eine der neu entwickelten Vorgehensweisen im Vergleich zu bisher in der Literatur dargestellten Vorhersageverfahren klare Vorteile bzgl. der Genauigkeit der Prognosen erzielt.
Mit der zunehmenden mobilen Nutzung des Internets steigt auch die Zahl
von Anwendungen in mobilen Umgebungen. Diese sind neben ihren spezifischen Anforderungen oft durch eine enge Kooperation ihrer Nutzer gekennzeichnet. Werden mobile verteilte Entscheidungsprozesse modelliert, welche der Bewertung von Sachverhalten oder der Lösung von Aufgaben dienen, so nennt man diese Klasse von Anwendungen mobile kollaborative Anwendungen. Sie werden in dieser Arbeit eingeführt. Ihre Eigenschaften und Besonderheiten werden diskutiert. Die Teilnehmer solcher Anwendungen kollaborieren innerhalb einer geschlossenen Gruppe und bauen ein gemeinsames Wissen auf. Auf dessen
Basis kann die Anwendung lokale Entscheidungen treffen, über die in der Gruppe Konsens besteht. Die instabile Kommunikation in mobilen Umgebungen stellt jedoch an die Sicherung der Konsistenz des gemeinsamen Wissens besondere Anforderungen. Da klassische Verfahren zur Konsistenzsicherung in gruppenorientierten Systemen nicht genutzt werden können, ist die Sicherung der Konsistenz des globalen Wissens in mobilen Umgebungen das Leitthema dieser Arbeit. Es wird ein gruppenorientierter Kommunikationsdienst – Moversight genannt –
für mobile kollaborative Anwendungen vorgestellt, welcher ihnen ein konsistentes globales Wissen trotz instabilen Kommunikationsumfeldes bereitstellt. Hinzu kommt, dass neben der Konsistenzsicherung die Diensterbringung in einer ressourcenschonenden Art und Weise bei gleichzeitiger kontinuierlicher Adaption der Gruppe an sich ändernde Bedingungen einschließlich der Wartung ihrer Kommunikationsstrukturen
gesichert werden müssen. Der Protokollentwurf für Moversight
wird in dieser Arbeit vorgestellt. Für Moversight wurden neuartige Funktionen zur Behandlung der Nutzermobilität entwickelt, welche mit den notwendigen Mechanismen zur Sicherung der Konsistenz des gemeinsamen Wissens interagieren. Ohne Gegenmaßnahmen würden häufige Verbindungsunterbrechungen das gemeinsame Wissen der Gruppe
zerstören, wodurch diese logisch partitioniert und letztlich die Kollaboration der Nutzer verhindert wird. Grundlage der Sicherung des gemeinsamen Wissens ist die mobile optimistische virtuelle Synchronität (MOVS), welche das übliche gruppenorientierte Modell
der Wissenssicherung um eine Behandlung der Nutzermobilität und variierender Verbindungseigenschaften der Gruppenteilnehmer erweitert. Dadurch können Teilnehmer bei Verbindungsproblemen zeitnah in die Gruppe zurückzukehren und ihr Wissen mit dieser abzugleichen.
Das vorgestellte Konzept zur Erkennung und Behandlung von Fehlersituationen mit anschließendem Gruppenwiedereintritt ist deutlich leistungsfähiger als das üblicherweise verwendete Verfahren. Dies wird erreicht durch eine leichtgewichtige Fehlerdetektion unter Nutzung einer neuartigen verteilten Latenzschätzung sowie
einer kontinuierlichen Adaption der verwendeten Kommunikationstopologie an die sich permanent ändernden Kommunikationsbedingungen. Die entwickelte Optimierung der clusterbasierten Kommunikationstopologie eignet sich für alle
gruppenorientierten clusterbasierten Anwendungsszenarien.
Darüber hinaus verfügt Moversight über kollaborative Dienste für das Teilen und Vereinigen von Gruppen, wie sie bisher in keinem gruppenorientierten Kommunikationsdienst zu finden sind. Beide Dienste ermöglichen eine anwendungsgetriebene Neustrukturierung der kollaborativen Gruppe bei gleichzeitiger Sicherung des globalen Wissens.
Videokonferenzen gelten als eine populäre Anwendung in modernen Netzwerken. Trotz langjähriger Erfahrungen gehören sie nicht zu den alltäglich genutzten Diensten. Videokonferenzdienste im Internet unterstützen meist offene Konferenzgruppen. Jedoch haben die Mehrzahl der alltäglichen Beratungen einen geschlossenen Charakter. Systeme, die geschlossene Gruppen unterstützen, basieren meist auf spezieller Studiotechnik. Desktop-Systeme lassen nur ein begrenztes Leistungsangebot zu. Besonders beim Aufbau von Mehrteilnehmer-Gruppen ist es schwierig, eine gute Dienstgüte bereitzustellen. Deshalb haben Systeme für geschlossene Gruppen bisher keine breite Anwendung gefunden. Die vorliegende Arbeit untersucht zwei Anätze zur Gestaltungsprinzipien von geschlossenen Mehrteilnehmer-Videokonferenzsystemen. Der Erste untersucht den Aufbau von globalen Konferenzen über den Verbund lokaler Systeme. Der Zweite, ein Peer-to-Peer-Konzept, untersucht die Unterstützung von geschlossenen Gruppen im Internet.