Three-tier middleware architecture is commonly used for hosting large-scale distributed applications. Typically the application is decomposed into three layers: front-end, middle tier and back-end. Front-end ("Web server") is responsible for handling user interactions and acts as a client of the middle tier, while back-end provides storage facilities for applications. Middle tier (' Application server') is usually the place where all computations are performed, so this layer provides middleware services for transactions, security and so forth. The benefit of this architecture is that it allows flexible configuration such as partitioning and clustering for improved performance and scalability. On this architecture, availability measures, such as replication, can be introduced in each tier in an application specific manner. Among the three tier described above, the availability of the middle tier and the back-end tier are the most important, as these tiers provide the computation and the data for the applications. This thesis investigates how replication for availability can be incorporated within the middle and back-end tiers. The replication mechanisms must guarantee exactly once execution of user request despite failures of application and database servers. The thesis develops an approach that requires enhancements to the middle tier only for supporting replication of both the tiers. The design, implementation and performance evaluation of such a middle tier based replication scheme for multi-database transactions on a widely deployed open source application server (1Boss) are presented.

Distributed Virtual Environments (DVEs) are virtual environments which allow dispersed users to interact with each other and the virtual world through the underlying network. Scalability is a major challenge in building a successful DVE, which is directly affected by the volume of message exchange. Different techniques have been deployed to reduce the volume of message exchange in order to support large numbers of simultaneous participants in a DVE. Interest management is a popular technique for filtering unnecessary message exchange between users. The rationale behind interest management is to resolve the "interests" of users and decide whether messages should be exchanged between them. There are three basic interest management approaches: region-based, aura-based and hybrid approaches. However, if the time taken for an interest management approach to determine interests is greater than the duration of the interaction, it is not possible to guarantee interactions will occur correctly or at all. This is termed the Missed Interaction Problem, which all existing interest management approaches are susceptible to. This thesis provides a new aura-based interest management approach, termed Predictive Interest management (PIM), to alleviate the missed interaction problem. PIM uses an enlarged aura to detect potential aura-intersections and iii initiate message exchange. It utilises variable message exchange frequencies, proportional to the intersection degree of the objects' expanded auras, to restrict bandwidth usage. This thesis provides an experimental system, the PIM system, which couples predictive interest management with the de-centralised server communication model. It utilises the Common Object Request Broker Architecture (CORBA) middleware standard to provide an interoperable middleware for DVEs. Experimental results are provided to demonstrate that PIM provides a scalable interest management approach which alleviates the missed interaction problem.

With growing maturity Internet services are proving integral to the provision of computer services. To provide consistent end-user experiences these services are increasingly augmented with some notion of 'Quality-of-Service' (QoS), which typically requires the management of computing resources to maintain a predictable level of service performance. It is difficult to guarantee consistent servIce provision In dynamic and open environments such as the Internet. However service monitoring can be used to inform compensatory actions by collecting meaningful service performance data from strategic points in an active service environment. Due to the unpredictable nature of the Internet distributed monitoring mechanisms face challenges with respect to the various communication protocols, application languages, and monitoring requirements associated with a service environment. With the growing popularity of Internet services creation of monitoring solutions on a per- service basis becomes time-consuming and misses opportunities to re-use existing logic. Ideally monitoring solutions would be domain-agnostic, automatically generated and automatically deployed. This thesis progresses these ambitions by providing a generic, distributed monitoring and evaluation framework based on Metric Collector (MeCo) components. These components can transparently gather measurement data across a range of service technologies as used within E-Commerce service environments. MeCo components form part of a framework which can interpret Service Level Agreements (SLAs) to automatically provide tailored service monitoring. The evaluation paradigms of the Meeo Framework are re-appropriated for use in Distributed Virtual Environments (DYEs). Quantifiable QoS requirements are established for Interest Management mechanisms (which limit message production based on object localities within a DYE). These are then incorporated into a DVE Simulator application. This application allows DYE application developers to evaluate Interest Management configurations for their suitability. Extensions to the DVE Simulator are exhibited in the Evolutionary Optimisation Simulator (EOS), which provides automated optimisation capabilities for DVE configurations through utilisation of genetic algorithm techniques.

The wide variety of services and resources available over the Internet presents new opportunities for organisations to collaborate to reach common goals. For example, business partners wish to access each other’s services and share information along the supply chain in order to compete more successfully in the delivery of goods or services to the ultimate customer. This can lead to the investment of significant resources by business partners in the resulting collaboration. In the context of such high value business-to-business (B2B) interactions it is desirable to regulate (monitor and control) the behaviour of business partners to ensure that they comply with agreements that govern their interactions. Achieving this regulation is challenging because, while wishing to collaborate, organisations remain autonomous and may not unguardedly trust each other. Two aspects must be addressed: (i) the need for high-level mechanisms to encode agreements (contracts) between the interacting parties such that they can be used for run-time monitoring and enforcement, and (ii) systematic support to monitor a given interaction for conformance with contract and to ensure accountability. This dissertation concerns the latter aspect — the definition, design and implementation of underlying middleware support for the regulation of B2B interactions. To this end, two non-repudiation services are identified — non-repudiable service invocation and non-repudiable information sharing. A flexible nonrepudiation protocol execution framework supports the delivery of the identified services. It is shown how the services can be used to regulate B2B interactions. The non-repudiation services provide for the accountability of the actions of participants; including the acknowledgement of actions, their run-time validation with respect to application-level constraints and logging for audit. The framework is realised in the context of interactions with and between components of a J2EE application server platform. However, the design is sufficiently flexible to apply to other common middleware platforms.

Recent years have seen a huge proliferation in the use of content in distributed applications. This observation has been exploited by researchers to construct a new paradigm called content-centric networking. Within this paradigm, applications interact with the network using a simple content request/reply abstraction. The network is then responsible for routing this request towards the 'nearest' provider that can offer the content. This process therefore exploits the observation that applications rarely have a vested interest in where their content is obtained from. However, it currently ignores the fact that many applications similarly have no interest in how their content is obtained, as long as it falls within certain requirement bounds (e.g. performance, security etc.). Consequently, existing content-centric interfaces offer no support for stipulating such abstract requirements. This thesis therefore proposes an extension of the content-centric abstraction to include the concept of delivery-centricity. A delivery-centric abstraction is one that allows applications to associate (high-level) delivery requirements with content requests. The purpose of this is to offer access to content in a specialised and adaptable way by exploiting an application’s ambivalence towards the underlying means by which it is acquired. Through this, applications can simply issue abstract requirements that are satisfied by the underlying system. These requirements can range from performance needs to more diverse aspects such as overheads, anonymity, monetary cost and the ethical policies of providers. Using the above principles, this thesis proposes the design of a new system that can offer a delivery-centric abstraction. This process is guided by key design goals, which dictate a solution should be interoperable with existing sources, highly deployable and extensible. Specifically, a middleware approach is taken, which results in the development of the Juno middleware. Juno operates by using configurable protocol plug-ins that can interact with various third party providers to discover and access content. Using these plug-ins, Juno can dynamically (re-)configure itself to deliver content from the sources that are most conducive with the application’s requirements. The thesis is evaluated using a number of techniques; first, a detailed study of real-world delivery protocols is performed to motivate and quantify the benefits of using delivery-centricity. Alongside this, Juno’s functional aspects (discovery and delivery) are also evaluated using both simulations and a prototype deployment to understand the performance, overheads and feasibility of using a delivery-centric abstraction. Throughout the thesis, performance is focussed on as the primary delivery requirement. It is shown that utilising a delivery-centric abstraction can dramatically increase the ability to satisfy this requirement, and that Juno’s approach fully supports such improvements. It is then concluded that placing delivery-centricity in the middleware-layer is a highly effective approach, and that it can be performed in a feasible manner to ensure that delivery requirements are met. The key contributions of this thesis are therefore, (i) the introduction of a new delivery-centric abstraction, (ii) the design and implementation of a middleware solution to realise this abstraction, and (iii) the development of novel technologies to enable content-centric interoperation with existing (and future) content providers.

No description available.

An increased need for collaborative research among different organizations, together with continuing advances in communication technology and computer hardware, has facilitated the development of distributed systems that can provide users non-trivial access to geographically dispersed computing resources (processors, storage, applications, data, instruments, etc.) that are administered in multiple computer domains. The term grid computing or grids is popularly used to refer to such distributed systems. A broader definition of grid computing includes the use of computing resources within an organization for running organization-specific applications. This research is in the context of using grid computing within an enterprise to maximize the use of available hardware and software resources for processing enterprise applications. Large scale scientific simulations have traditionally been the primary benefactor of grid computing. The application of this technology to simulation in industry has, however, been negligible. This research investigates how grid technology can be effectively exploited by simulation practitioners using Windows-based commercially available simulation packages to model simulations in industry. These packages are commonly referred to as Commercial Off-The-Shelf (COTS) Simulation Packages (CSPs). The study identifies several higher level grid services that could be potentially used to support the practise of simulation in industry. It proposes a grid computing framework to investigate these services in the context of CSP-based simulations. This framework is called the CSP-Grid Computing (CSP-GC) Framework. Each identified higher level grid service in this framework is referred to as a CSP-specific service. A total of six case studies are presented to experimentally evaluate how grid computing technologies can be used together with unmodified simulation packages to support some of the CSP-specific services. The contribution of this thesis is the CSP-GC framework that identifies how simulation practise in industry may benefit from the use of grid technology. A further contribution is the recognition of specific grid computing software (grid middleware) that can possibly be used together with existing CSPs to provide grid support. With its focus on end-users and end-user tools, it is intended that this research will encourage wider adoption of grid computing in the workplace and that simulation users will derive benefit from using this technology.

No description available.

Ορισμένοι ερευνητές σήμερα αναζητούν τρόπους αξιοποίησης των υπολογιστών και του διαδικτύου για την υποστήριξη σύγχρονων συνεργατικών δραστηριοτήτων, δηλαδή συνεργασία μέσω υπολογιστή δύο ή περισσοτέρων χρηστών στον ίδιο χρόνο. Η σύγχρονη συνεργατική δραστηριότητα υποστηρίζεται συνήθως από εργαλεία που αποτελούνται από έναν κοινόχρηστο χώρο εργασίας, στον οποίο δύο ή περισσότεροι χρήστες εργάζονται, καθώς βρίσκονται σε απομακρυσμένα σημεία και ένα χώρο, στον οποίο οι χρήστες μπορούν να συνομιλούν. Η αξιολόγηση της αποδοτικότητας τέτοιων εργαλείων μπορεί να είναι δαπανηρή και χρονοβόρα διαδικασία, αφού απαιτούνται πολλοί πόροι (χρήστες, πραγματικές συνθήκες εργασίας κλπ) για την διεξαγωγή των κατάλληλων μελετών. Αντί αυτών έχουν αναπτυχθεί μέθοδοι που επιτρέπουν την αξιολόγηση των συνεργατικών εργαλείων χρησιμοποιώντας μοντέλα ανθρώπινου επεξεργαστή. Μοντέλα του ανθρώπινου επεξεργαστή HIP (Human Information Processing model) χρησιμοποιούνται για να προσεγγίσουν την ανθρώπινη συμπεριφορά ατόμων που δουλεύουν σε κοινό χώρο εργασίας. Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής γίνεται χρήση μοντέλων ανθρώπινου επεξεργαστή για την αξιολόγηση σύγχρονης συνεργασίας που υλοποιείται στον κοινό χώρο εργασίας μίας εφαρμογής υποστήριξης συνεργασίας (Synergo). Για τις ποσοτικές προβλέψεις την πρώτη φορά θα χρησιμοποιηθεί το μοντέλο πληκτρολογήσεων KLM (Keystroke Level Model KLM), το οποίο αναπαριστά τον χρήστη σαν να έχει νοητικούς, κινητικούς και γνωσιακούς επεξεργαστές και την δεύτερη, το Cog Tool, το οποίο χρησιμοποιεί μια γνωσιακή αρχιτεκτονική που ονομάζεται ACT-R για να προσομοιώσει την κινητική, αισθητηριακή και γνωστική συμπεριφορά των ανθρώπων που αλληλεπιδρούν με το πρωτότυπο για να ολοκληρώσουν τις εργασίες τους (tasks), τις οποίες έχει ορίσει ο σχεδιαστής της διεπιφάνειας χρήστη UI (User Interface). Μολονότι το KLM και το Cog Tool παράγουν ποσοτικές προβλέψεις για έναν χρήστη, στην διπλωματική που θα ακολουθήσει θα μελετηθεί ο τρόπος, με τον οποίο αυτά τα εργαλεία μπορούν να προσομοιώσουν την συνεργασία δύο χρηστών. Αφού συγκριθούν τα μοντέλα χρησιμοποιώντας αρχικά το KLM και μετέπειτα το Cog Tool, παρουσιάζονται τα συμπεράσματα που προκύπτουν, ενώ στη συνέχεια, προτείνονται ορισμένες μελλοντικές προεκτάσεις. / Nowadays some researchers search out ways to exploit computers and internet to support synchronous collaborative activities, which is cooperation between two or more users through a computer at the same time. The synchronous collaborative activity is being supported usually with tools which are consisted of a shared workspace, in which two or more users working, while they are in different places and a space, in which the users can chat. The evaluation of the shared workspace can be quite expensive and time consuming because of the requirement of resource consumption (users, real working situations etc) in order to make the appropriate studies. Instead of this, methods have been developed which allows the evaluation of the collaborative tools using Human Information Processing Models. Human Information Processing Models are used to approximate the human behavior of users working in shared workspace. Within this thesis one alternative method is represented, using as shared workspace reference the user interface of Synergo. For quantitative predictions, first, Keystroke Level Model (KLM) is being used, which represents the user as having motor and cognitive processors and subsequently the Cog Tool, which uses a cognitive architecture called ACT-R to simulate the kinetic, sensory and cognitive behavior of people who interact with the prototype to complete their tasks as they are specified by the designer of the user interface (UI). Although KLM and Cog Tool are producing quantitatively predictions for one user, within this thesis will be studied how these two tools can work for two-user cooperation. After the comparison of models using first KLM and then Cog Tool, the results, which are being deducted, are presented. In addition, some future extensions are suggested.

Η υποστήριξη μικρών ομάδων, (που απαρτίζονται από 2-6 μέλη), οι οποίες συνεργάζονται για την επίτευξη κοινών στόχων, αποτελεί αντικείμενο έρευνας τόσο ανθρωπιστικών όσο και τεχνολογικών επιστημονικών πεδίων. Σήμερα, η τεχνολογία διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στη συνεργασία ομάδων με διάφορους τρόπους: ως μέσο που επιτρέπει τo διάλογο από απόσταση ή εκ του σύνεγγυς, το διαμοιρασμό πόρων, τη συντήρηση και καθοδήγηση των μελών της ομάδας, το συντονισμό τους κλπ. Επιπλέον, μπορεί να υποστηρίξει σε μεγάλο βαθμό τον ερευνητή στην ανάλυση των δεδομένων που προκύπτουν από δραστηριότητες αυτού του τύπου με κατάλληλες μεθόδους και εργαλεία. O όρος groupware ή collaborative software (Ellis, Gibbs, Rein, 1991), ο οποίος αποδίδεται στη διατριβή αυτή ως συνεργατικό λογισμικό, περιλαμβάνει υπολογιστικά συστήματα τα οποία προορίζονται για την υποστήριξη ομάδων ανθρώπων διαφορετικών μεγεθών, οι οποίες εμπλέκονται σε δραστηριότητες με κοινούς στόχους. Συστήματα αυτού του τύπου μπορεί να είναι είτε γενικού σκοπού, όπως ηλεκτρονικό ταχυδρομείο, chat, συστήματα τηλεδιάσκεψης, φόρουμ συζητήσεων, wiki κλπ., είτε ειδικά λογισμικά που έχουν κατασκευαστεί για να υποστηρίζουν τη συνεργασία και κάποιες συνεργατικές δραστηριότητες στο χώρο εργασίας ή μάθησης. Προβλήματα που σχετίζονται με τη σχεδίαση συνεργατικού λογισμικού αφορούν αφενός την καλύτερη υποστήριξη των συνεργατικών δραστηριοτήτων, την κατανόηση της τυπικής συμπεριφοράς των μελών των ομάδων και της υποστήριξης που η τρέχουσα τεχνολογία είναι σε θέση να τους προσφέρει. Για το σκοπό αυτό είναι σημαντικό να γίνουν κατανοητοί οι παράγοντες που επηρεάζουν τη συμπεριφορά των ομάδων με αυτά τα χαρακτηριστικά. Η Ψυχολογία (και ειδικότερα η Γνωστική Ψυχολογία) και η Κοινωνιολογία είναι δύο επιστημονικοί κλάδοι που ασχολούνται με την μελέτη της συμπεριφοράς ατόμων που συνεργάζονται σε μικρές ομάδες. Οι επιστήμες αυτές προτείνουν μοντέλα τα οποία περιγράφουν χαρακτηριστικά των συμπεριφορών αυτών. Από αυτές τις επιστημονικές περιοχές αναδεικνύονται στα επόμενα κεφάλαια ορισμένοι από τους παράγοντες που επηρεάζουν τη συμπεριφορά των ατόμων κατά τη συνεργασία ούτως ώστε να διατυπωθεί τελικά πρόταση για το ρόλο της τεχνολογίας στον έλεγχο των παραγόντων αυτών. Η παρούσα διατριβή ασχολείται με το θέμα αφενός της ανάλυσης της συμπεριφοράς και αφετέρου της υποστήριξης με κατάλληλο συνεργατικό λογισμικό μικρών ομάδων που εμπλέκονται σε συνεργατικές δραστηριότητες με στόχο τη μάθηση. Στα πλαίσια αυτά έχουν τεθεί επί μέρους στόχοι, οι οποίοι επιτρέπουν την εμβάθυνση στην περιοχή αυτή: Πρώτος στόχος αποτελεί η ανάλυση ορισμένων κοινωνικών και τεχνολογικών παραμέτρων που επηρεάζουν τη συνεργασία μικρών ομάδων, εν συνεχεία η σχεδίαση και ανάπτυξη ενός πρωτότυπου συνεργατικού λογισμικού το οποίο επιτρέπει τη ρύθμιση των παραμέτρων αυτών, ούτως ώστε να είναι δυνατή η σχεδίαση συνεργατικών δραστηριοτήτων με διαφορετικά χαρακτηριστικά και να είναι δυνατός ο έλεγχος ισχύος των σχετικών θεωρητικών υποθέσεων που αφορούν στην επίδραση τους στη συνεργασία. Για την εξακρίβωση των υποθέσεων αυτών, επιδιώκεται η υποστήριξη της ανάλυσης της συνεργατικής δραστηριότητας της ομάδας όπως καταγράφεται από το ίδιο το συνεργατικό λογισμικό με κατάλληλα εργαλεία και μεθόδους ανάλυσης. Με σχετικές εμπειρικές μελέτες γίνεται έλεγχος της αποτελεσματικότητας των συστημάτων που έχουν αναπτυχθεί είτε ως προς την δυνατότητα υποστήριξης της συνεργατικής συμπεριφοράς, είτε ως προς τη δυνατότητα ανάλυσης της συμπεριφοράς αυτής. Η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε για την επίτευξη των στόχων αυτών είναι η εξής. 1. Σχεδιάστηκε και υλοποιήθηκε αρχικά μία πλατφόρμα η οποία επιτρέπει την ανάπτυξη συνεργατικών εφαρμογών με παραμετρικά χαρακτηριστικά. Ο όρος «παραμετρικός» αναφέρεται στο γεγονός ότι στις εφαρμογές αυτές ορισμένοι όροι της συνεργασίας μπορεί κάθε φορά να μεταβάλλονται ώστε να υποστηρίζουν προσδοκώμενη συμπεριφορά των μελών της ομάδας. 2. Κατόπιν δημιουργήθηκε ένα μοντέλο καταγραφής της συνεργατικής δραστηριότητας και μια μεθοδολογία ανάλυσης αυτής. Η μοντελοποίηση αυτή βοηθάει, εκτός των άλλων, στην δημιουργία μετρικών για την υποστήριξη του αναλυτή της συνεργασίας. Τελικά, αναπτύχθηκαν συγκεκριμένα εργαλεία που υποστηρίζουν την μοντελοποίηση αυτή και τα οποία δημιουργούν οπτικοποιήσεις της συνεργατικής δραστηριότητας. 3. Τέλος, με τη βοήθεια δύο διαφορετικών παραμετρικών εφαρμογών (του συνεργατικού λογισμικού ModellingSpace και Synergo) και της μεθοδολογίας ανάλυσης των δεδομένων που προέκυψαν από τη χρήση των εφαρμογών αυτών, διατυπώθηκαν υποθέσεις σε σχέση με συγκεκριμένες παραμέτρους και τον τρόπο που επηρεάζουν τη συνεργασία και διεξήχθησαν εμπειρικές μελέτες για την επιβεβαίωση των υποθέσεων αυτών. Τα συμπεράσματα που προέκυψαν από τις μελέτες αυτές απέδειξαν αφενός ότι η παραμετρική πλατφόρμα που σχεδιάστηκε είναι πράγματι ικανή να βοηθήσει στη δημιουργία ποικίλων συνεργατικών εφαρμογών με παραμετρικούς όρους συνεργασίας και αφετέρου ότι η μεθοδολογία ανάλυσης των συνεργατικών δεδομένων μπορεί πράγματι να βοηθήσει την ανάλυση δεδομένων από συνεργατικές δραστηριότητες και να υποστηρίξει την περαιτέρω κατανόηση των σύνθετων φαινομένων που παρατηρούνται κατά τη συνεργασία μικρών ομάδων με στόχο τη μάθηση. / -