Κατανεμημένη βελτιστοποίηση δικτυακών συστημάτων διομότιμης αρχιτεκτονικής σύγχρονου διαμοιρασμού βίντεο πραγματικού χρόνου

Abstract

Η διδακτορική διατριβή έχει τίτλο «Κατανεμημένη βελτιστοποίηση δικτυακών συστημάτων διομότιμης αρχιτεκτονικής συγχρόνου διαμοιρασμού βίντεο πραγματικού χρόνου». Με τον όρο κατανεμημένη βελτιστοποίηση εκφράζεται η βελτιστοποίηση στα δικτυακά συστήματα όπου η συγκέντρωση των δεδομένων για τη διαχείριση και για τη λειτουργία υψηλής απόδοσης δεν γίνεται μέσω κάποιας κεντρικής οντότητας διαχείρισης στην οποία όλοι οι συμμετέχοντες κόμβοι αποστέλλουν τα απαραίτητα δεδομένα. Αντιθέτως κάθε κόμβος συλλέγει το «απαραίτητο» υποσύνολο των δεδομένων και λαμβάνει δυναμικά αποφάσεις για τη βέλτιστη λειτουργία ενός υποσυνόλου του όλου συστήματος. Διομότιμα ονομάζονται τα συστήματα όπου χωρίς να υπάρχει κάποιας μορφής ιεραρχία οι συμμετέχοντες κόμβοι οργανώνονται με σκοπό την παροχή μιας υπηρεσίας εφαρμογής και χρησιμοποιούν τους δικούς τους δικτυακούς υπολογιστικούς και αποθηκευτικούς πόρους τους οποίους αυτό διαχειρίζονται για την επίτευξη του σκοπού αυτού. Τέλος, ως σύγχρονος διαμοιρασμός βίντεο πραγματικού χρόνου ορίζεται η εφαρμογή κατά την οποία ένα αντικείμενο πολυμέσων που δημιουργείται σε πραγματικό χρόνο σε ένα σημείο του δικτύου διαμοιράζεται επίσης σε πραγματικό χρόνο στους συμμετέχοντες κόμβους. Περιληπτικά, στη συγκεκριμένη διδακτορική διατριβή μελετήθηκαν οι θεωρίες της βελτιστοποίησης και των κατανεμημένων αλγορίθμων με σκοπό την χρήση τους σε ένα διομότιμο σύστημα σύγχρονου διαμοιρασμού αντικείμενων. Επιπλέον, μελετήθηκε το περιβάλλον και οι συνθήκες λειτουργίας ενός τέτοιου συστήματος καθώς και τα χαρακτηριστικά του. Αποτέλεσμα της μελέτης αυτής είναι η εξαγωγή συμπερασμάτων σχετικά με τις απαιτήσεις που πρέπει να πληρούνται κατά τη δημιουργία ενός διομότιμου συστήματος συγχρόνου διαμοιρασμού αντικείμενων και οι τεχνικοί στόχοι που πρέπει αυτό να ικανοποιεί. Με αυτά τα κριτήρια σχεδιάστηκε η αρχιτεκτονική του συστήματος και ορίστηκαν τα προβλήματα που πρέπει να επιλυθούν. Για την λειτουργία ενός τέτοιου συστήματος ορίστηκαν οι ακόλουθες απαιτήσεις • Μεγιστοποίηση της χρήσης από το σύστημα του διαθέσιμου εύρους ζώνης των συμμετεχόντων κόμβων. Φυσικά οι κόμβοι έχουν ετερογενείς τιμές του διαθέσιμου εύρους ζώνης και μάλιστα με μεγάλη διασπορά • Ελαχιστοποίηση της καθυστέρησης από τη στιγμή δημιουργίας ενός αντικείμενου μέχρι τον διαμοιρασμό του σε κάθε συμμετέχοντα κόμβο • Ομοιόμορφη διαρκής κατανομή του συνολικού εύρους ζώνης του συστήματος στους συμμετέχοντες κόμβους • Ανεκτικότητα του συστήματος στη δυναμική συμπεριφορά των χρηστών που προκαλείται από εισόδους και εξόδους των χρηστών στο σύστημα σε μη προκαθορισμένες χρονικές στιγμές • Ικανότητα κλιμάκωσης του συστήματος σε αριθμό συμμετεχόντων χρηστών κάτι που επάγει την κατανεμημένη διαχείριση του συστήματος • Προσαρμογή του σχεδιαζόμενου συστήματος στην κίνηση του δικτύου στο οποίο αυτό επικάθεται και ανεκτικότητα του στις μεταβολές του εύρους ζώνης των συμμετεχόντων κόμβων • Ελαχιστοποίηση του φορτίου το οποίο εισάγει η λειτουργία του συστήματος στο δίκτυο.