Una aproximación publicación suscripción centrada en datos para la provisión de servicios multimedia

Resumen

Las mejoras recientes en las prestaciones de los computadores y dispositivos móviles, así como en las redes e infraestructuras de comunicación, han hecho posible que diferentes contenidos multimedia generados en tiempo real puedan estar al alcance de nuestra mano en todo momento. En algunos casos, esto es incluso posible a pesar de la gran heterogeneidad de los dispositivos de acceso al contenido multimedia. Para ello, es necesario disponer de una potente infraestructura que se encargue de adaptar, transformar y distribuir los flujos multimedia para satisfacer los requerimientos del usuario final. Gracias a esta infraestructura, escenarios como la vídeo-vigilancia, el control de fronteras o los entornos colaborativos --entre otros muchos-- han incrementado sus funcionalidades y la calidad del servicio prestado. Clásicamente, este tipo de sistemas se han diseñado adoptando una aproximación centralizada basada en el paradigma de interacción cliente/servidor. En este paradigma, un servidor central es el encargado de procesar, transformar y difundir bajo un esquema de petición/respuesta los flujos multimedia a los clientes interesados. A pesar de su elevada penetración, este modelo de provisión origina varios problemas entre los que destacan la rigidez en el descubrimiento de los recursos y servicios disponibles, así como la baja escalabilidad de los correspondientes sistemas que pueden convertirse en cuello de botella. Además es bien conocida la debilidad de los sistemas centralizados por su dependencia de un único punto central. Estos problemas, que son comunes a todos los sistemas centralizados, se agravan aún más en el caso de aplicaciones multimedia ya que por su propia naturaleza son muy demandantes de recursos, siendo a su vez muy sensibles a retardos. Para paliar estos problemas esta Tesis propone una arquitectura para la provisión de servicios multimedia caracterizada por su robustez, eficacia, escalabilidad y flexibilidad. En el diseño propuesto es de suma importancia la adopción de un modelo de interacción publicación/subscripción centrado en datos. En este paradigma el acoplamiento espacial y temporal -característico del modelo cliente/servidor- entre productores y consumidores de información es eliminado, haciendo posible el desarrollo de nuevos entornos de provisión y despliegue de servicios. Además el carácter centrado en datos (data-centric) tiene un doble beneficio. Por un lado, permite un desacoplamiento adicional a nivel de aplicación, tal que el despliegue de servicios puede evolucionar en el tiempo y sin interrupciones y por otro lado, significa que el middleware no es indiferente a los datos, al contrario, lo que le permite asumir responsabilidades que en definitiva simplifican la lógica de la aplicación y consiguen un mejor uso de los recursos implicados. Relacionado con lo anterior, para conseguir el máximo rendimiento o para detectar posibles comportamientos anómalos o sobrecargas, en todo sistema distribuido -y en particular en aquellos para la provisión de servicios multimedia- es imprescindible disponer de un entorno de monitorización de recursos. El problema de la monitorización recientemente ha retomado un impulso creciente debido a la generalización de los sistemas de computación en la nube (Cloud computing) y aunque es posible encontrar varios sistemas de referencia en este contexto, pocas veces se ha afrontado este problema adoptando una aproximación como la que se propone en esta Tesis. En este sentido el trabajo realizado se ha centrado en resolver dos problemas relacionados desde una perspectiva común: de un lado la provisión de servicios y distribución de multimedia y por otro, la monitorización de los recursos en un entorno de Cloud computing altamente cambiante --como puede ser un entorno multimedia-- adoptando un paradigma común de publicación/subscripción centrado en datos. Más concretamente, en este trabajo se propone EMDS un sistema basado en componentes para la construcción y composición de servicios multimedia distribuidos. Además de explicar el diseño y la implementación realizada, se demuestra experimentalmente cómo EMDS verifica los requisitos de eficacia (reduciendo el ancho de banda consumido y el retardo frente a otras sistemas) tanto en la provisión de servicios como en la distribución de contenidos. Además en el estudio y discusión realizados se justifica su robustez, escalabilidad y flexibilidad. Adicionalmente se propone DARGOS, un sistema de monitorización de recursos que aprovecha las ventajas del paradigma de publicación/suscripción centrada en datos en entornos de Cloud computing. Al igual que en EMDS, para DARGOS se explican los aspectos más relevantes de su diseño así como la implementación realizada. El prototipo se ha evaluado exhaustivamente, en diferentes entornos que van desde un entorno local pasando por despliegues intermedios hasta despliegues masivos que emulan a un data-center real desplegado en sedes remotas a través de WAN. Los resultados obtenidos demuestran los beneficios del sistema propuesto y en particular evidencian que DARGOS en igualdad de condiciones se compara favorablemente con otros sistemas de monitorización ampliamente difundidos en la bibliografía.