Entwicklung und Leistungsbewertung eines Konferenzdienstes unter CORBA

Diplomarbeit von Karl-Heinz Scharer

Einleitung:

Diese Diplomarbeit befaßt sich mit der Entwicklung eines Konferenzdienstes, das heißt einer allgemeinen Gruppenkommunikationsfunktionalität.

Die Kommunikation verschiedener Mitglieder einer Gruppe, welche sich an unterschiedlichen Orten befinden, ist ein wesentlicher Faktor für den Erfolg eines Unternehmens. Sprach- oder Videokommunikation ersetzen immer öfter die Reisetätigkeit und sparen somit Kosten ein. Neben diesen Kommunikationsformen besteht weiterhin die Möglichkeit des allgemeinen Datenaustauschs, beispielsweise beim gleichzeitigen Bearbeiten eines gemeinsamen Dokuments. Hier ermöglicht die Gruppenkommunikation eine schnellere Bearbeitung als im seriellen Fall, während gleichzeitig Synergieeffekte genutzt werden können.

Gang der Untersuchung:

In dieser Arbeit werden zunächst bestehende Systeme der computerunterstützten Gruppenkommunikation untersucht und bezüglich wesentlicher Funktionalität und Einsatzmöglichkeit in verschiedenen Szenarien bewertet. Es zeigte sich, daß keines der existierenden Systeme für verschiedene Szenarien geeignet ist. Daher wird in dieser Arbeit ein allgemeiner Konferenzdienst entwickelt, welcher die Mehrpunktkommunikation zum Informationsaustausch zwischen den Teilnehmern sowie einen Koordinierungsmechanismus zur Ordnung der Interaktion zur Verfügung stellt und die Gruppenmitglieder verwaltet. Im Vordergrund stehen dabei vor allen Dingen Skalierbarkeit, Effizienz und der Einsatz in heterogenen Umgebungen.

Neben der detaillierten Beschreibung von Abläufen verschiedener Vorgänge bei der Gruppenkommunikation wird insbesondere betrachtet, welche Folgen sich daraus für die Architektur der Provider, also der Endsysteme, die den Konferenzdienst realisieren, ergeben. Hierzu wird ein Objektmodell beschrieben, das logische Einheiten innerhalb eines Providers sowie deren Interaktion und Schnittstellen modelliert. Außerdem wird betrachtet, welche internen parallelen Prozesse in einem Endsystem ablaufen.

Weiterhin werden Aspekte der Implementierung des entwickelten Konferenzdienstes beleuchtet. Speziell werden die Umsetzung des Objektmodells unter CORBA sowie Besonderheiten bei der Verwendung des Client/Server-Kommunikationsparadigmas beschrieben.

Abschließend wird untersucht, inwiefern CORBA geeignet ist, die für Gruppenkommunikationsanwendungen grundlegende Anforderung der effizienten Mehrpunktkommunikation zu erfüllen. Dazu werden Meßergebnisse der verwendeten CORBA-Implementierung Orbix präsentiert und bewertet. Es zeigt sich, daß die Mehrpunktkommunikation des verwendeten CORBA-Systems sehr ineffizient realisiert ist, womit weitere Messungen der Leistung des eigentlichen Konferenzdienstes hinfällig sind.

Als Fazit werden Lösungsmöglichkeiten und alternative Realisierungsmöglichkeiten für einen effizienten Gruppenkommunikationsdienst beschrieben.

Mein besonderer Dank gilt meinem Betreuer, Dirk Trossen, welcher mit seinem Forschungsschwerpunkt Gruppenkommunikation mein Interesse für dieses Themengebiet geweckt hat.

Inhaltsverzeichnis:

1.	Einleitung	1
1.1	Motivation und Ziel	1
1.2	Gliederung der Arbeit	2
2.	Gruppenkommunikationssysteme	3
2.1	Einführung in die Gruppenkommunikation	3
2.1.1	Szenarien der Gruppenkommunikation	4
2.1.2	Anforderungen an einen Konferenzdienst	4
2.2	Der T.120 Konferenz-Standard	7
2.2.1	Überblick	7
2.2.2	Der Mehrpunktkommunikationsdienst MCS	9
2.2.3	Die Konferenzverwaltung durch den GCC	12
2.2.4	Bewertung	14
2.3	Gruppenkommunikation im Internet	15
2.3.1	IP Multicast und MBONE	15
2.3.2	MMUSIC: Konferenzdienste im Internet	18
2.3.3	Bewertung der IETF Konferenzprotokolle	23
2.4	Das HORUS Gruppenkommunikationssystem	24
2.4.1	Überblick	24
2.4.2	Das HORUS Systemmodell	24
2.4.3	Die HORUS Architektur	25
2.4.4	Einzelne Protokolle	27
2.4.5	Bewertung	31
2.5	Zusammenfassung und Bewertung	32
3.	Kommunikations-Middleware: CORBA	33
3.1	Middleware	33
3.2	CORBA als objektorientierte Middleware	34
3.2.1	Object Management Architecture	35
3.3	Der CORBA Object Request Broker	37
3.3.1	Die Schnittstellenbeschreibungssprache IDL	38
3.3.2	Aufbau des ORB	39
3.3.3	Die Client-Seite	39
3.3.4	Die Server-Seite	40
3.3.5	Die Inter-ORB Architektur von CORBA	43
3.4	Common Object Services	45
3.5	Kommunikationsmechanismen unter CORBA	47
3.5.1	Die Standard-Kommunikation über den ORB	47
3.5.2	Der CORBA Event Service	48
3.6	Bewertung des CORBA Standards	50
3.7	Zusammenfassung	52
4.	Ein generischer Konferenzdienst	55
4.1	Funktionalität eines generischen Konferenzdienstes	55
4.2	Topologie des Konferenzdienstes	56
4.2.1	Baumstruktur	56
4.2.2	Mehrpunktkommunikation in einer Konferenz	57
4.2.3	Verwaltung der Ressourcen	59
4.2.4	Konferenzleitung	60
4.3	Teilnehmerverwaltung	60
4.3.1	Konferenzerzeugung	60
4.3.2	Beitritt eines Teilnehmers	61
4.3.3	Austritt eines Teilnehmers	62
4.3.4	Ausschluß eines Teilnehmers	63
4.3.5	Explizite Auflösung der Konferenz	63
4.3.6	Zusätzliche Verwaltungsfunktionalität bei geleiteten Konferenzen	63
4.4	Verwaltung der Benutzerkanäle	64
4.4.1	Kanalbeitritt	65
4.4.2	Kanalaustritt	65
4.4.3	Ermittlung der Kanalmitglieder	65
4.4.4	Besonderheiten privater Kanäle	66
4.5	Verwaltung der Token	69
4.6	Konferenzverschmelzung und -abtrennung	71
4.6.1	Verschmelzung durch Einladung einer neuen Konferenz	73
4.6.2	Verschmelzung durch Anschluß	74
4.6.3	Abtrennung einer Unterkonferenz	74
4.7	Zusammenfassung	76
5.	Architektur der Provider	79
5.1	Funktionalität eines Providers	79
5.2	Aufbau der Provider: Objektmodell	81
5.3	Parallele Prozesse in einem Provider	85
5.4	Implementierungsaspekte	88
5.4.1	Client/Server-Kommunikation	88
5.4.2	Konferenzteilnehmer als Clients: Der Callback-Mechanismus	89
5.4.3	Dynamische Objekterzeugung: Factories	91
5.4.4	Parallelität in den Providern	92
5.4.5	Zugriffssynchronisation innerhalb eines Providers	95
5.5	Zusammenfassung	96
6.	Gruppenkommunikation mit Orbix	97
6.1	Mehrpunktkommunikation mit Orbix	97
6.1.1	OrbixTalk	97
6.1.2	Der Event Service von Orbix	99
6.2	Messung der Leistung von OrbixTalk	100
6.2.1	Gegenstand und Erwartungen der Messungen	101
6.2.2	Meßwerkzeug und Szenarien	101
6.2.3	Ergebnisse und Interpretation	103
6.3	Zusammenfassung	109
7.	Zusammenfassung und Ausblick	111
	Anhang	115
A	IDL-Schnittstellen der CORBA Objekte	115
	Abbildungsverzeichnis	135
	Abkürzungsverzeichnis	137
	Literaturverzeichnis	139