Computing facilities are an essential part of the fabric of our society, and an ever-increasing number of computing devices is deployed within the environment in which we live. The vision of pervasive computing is becoming real. To exploit the opportunities offered by pervasiveness, we need to revisit the classic software development methods to meet new requirements: (i) pervasive applications should be able to dynamically configure themselves, also benefiting from third-party functionalities discovered at run time and, (ii) pervasive applications should be aware of, and resilient to, environmental changes. In this thesis we focus on the software architecture, with the goal of facilitating both the development and the run-time adaptation of pervasive applications. More specifically, we advocate for the adoption of the REST architectural style to deal with pervasive environment issues. Indeed, we believe that, although REST has been introduced by observing and analyzing the structure of the Internet, its field of applicability is not restricted to it. Following this belief, we created a new architectural style, called P-REST, that is derived by REST by taking into account the inherent instability of pervasive environments. We also provided the P-REST users with (i)a methodology to design P-RESTful applications, (ii) a run-time support called PRIME that natively provides the P-REST abstractions, and (iii) a coordination language called PACE meant to discover and orchestrate functionalities available in the pervasive environment. Furthermore, we devised a case study to show how the run-time support and the language can be used to develop complex applications and to assess the performance and scalability of PRIME.

Le infrastrutture informatiche sono, al giorno d'oggi, una parte fondamentale del nostro tessuto sociale e un numero sempre crescente di dispositivi viene continuamente attivato nell'ambiente che ci circonda. La visione del pervasive computing sta diventando realtà. Per riuscire a sfruttare fino in fondo le opportunità dell'ambiente pervasivo, si è sentita la necessità di rivisitare le metodologie classiche di sviluppo software alla luce delle mutate condizioni ambientali. Infatti le applicazioni pervasive dovrebbero poter autoconfigurarsi dinamicamente, anche traendo beneficio da funzionalità di terze parti scoperte a tempo di esecuzione e, inoltre, dovrebbero avere coscienza dei cambiamenti nell'ambiente e continuare a funzionare correttamente nonostante questi ultimi. In questa tesi vogliamo affrontare l'ambiente descritto sopra da un punto di vista architetturale con l'obiettivo di facilitare sia lo sviluppo di software pervasivo che l'adattamento a tempo di esecuzione necessario per far fronte ai cambiamenti nell'ambiente. Andando più nello specifico, in questa tesi, si vuol proporre l'adozione dello stile architetturale REST per far fronte alle sfide poste dall'ambiente pervasivo. Infatti in questo lavoro si sostiene che, nonostante REST sia stato introdotto sulla base dell'osservazione e dell'analisi della struttura di internet, il suo campo applicativo non sia ristretto ad internet stessa. Seguendo questa linea di pensiero, si è creato un nuovo stile architetturale chiamato P-REST derivato da REST tenendo in considerazione l'intrinseca instabilità degli ambienti pervasivi. Inoltre, il nuovo stile è stato corredato da una metodologia progettuale ad hoc, un supporto per l'esecuzione chiamato PRIME che fornisca nativamente le astrazioni computazionali usate da P-REST e, ultimo ma non ultimo, un linguaggio di coordinamento chiamato PACE concepito per scoprire e orchestrare le funzionalità disponibili nell'ambiente pervasivo. Per mostrare l'efficacia dell'intera metodologia, dimostrare l'utilizzo degli strumenti messi a disposizione e valutare le prestazioni di PRIME è stato condotto lo studio di un caso abbastanza complesso da essere rappresentativo per le applicazioni pervasive.

A reference model and a run-time support for pervasive adaptive systems

FUNARO, MARCO

Abstract

Computing facilities are an essential part of the fabric of our society, and an ever-increasing number of computing devices is deployed within the environment in which we live. The vision of pervasive computing is becoming real. To exploit the opportunities offered by pervasiveness, we need to revisit the classic software development methods to meet new requirements: (i) pervasive applications should be able to dynamically configure themselves, also benefiting from third-party functionalities discovered at run time and, (ii) pervasive applications should be aware of, and resilient to, environmental changes. In this thesis we focus on the software architecture, with the goal of facilitating both the development and the run-time adaptation of pervasive applications. More specifically, we advocate for the adoption of the REST architectural style to deal with pervasive environment issues. Indeed, we believe that, although REST has been introduced by observing and analyzing the structure of the Internet, its field of applicability is not restricted to it. Following this belief, we created a new architectural style, called P-REST, that is derived by REST by taking into account the inherent instability of pervasive environments. We also provided the P-REST users with (i)a methodology to design P-RESTful applications, (ii) a run-time support called PRIME that natively provides the P-REST abstractions, and (iii) a coordination language called PACE meant to discover and orchestrate functionalities available in the pervasive environment. Furthermore, we devised a case study to show how the run-time support and the language can be used to develop complex applications and to assess the performance and scalability of PRIME.
GHEZZI, CARLO
FIORINI, CARLO ETTORE
CUGOLA, GIANPAOLO
8-feb-2012
Le infrastrutture informatiche sono, al giorno d'oggi, una parte fondamentale del nostro tessuto sociale e un numero sempre crescente di dispositivi viene continuamente attivato nell'ambiente che ci circonda. La visione del pervasive computing sta diventando realtà. Per riuscire a sfruttare fino in fondo le opportunità dell'ambiente pervasivo, si è sentita la necessità di rivisitare le metodologie classiche di sviluppo software alla luce delle mutate condizioni ambientali. Infatti le applicazioni pervasive dovrebbero poter autoconfigurarsi dinamicamente, anche traendo beneficio da funzionalità di terze parti scoperte a tempo di esecuzione e, inoltre, dovrebbero avere coscienza dei cambiamenti nell'ambiente e continuare a funzionare correttamente nonostante questi ultimi. In questa tesi vogliamo affrontare l'ambiente descritto sopra da un punto di vista architetturale con l'obiettivo di facilitare sia lo sviluppo di software pervasivo che l'adattamento a tempo di esecuzione necessario per far fronte ai cambiamenti nell'ambiente. Andando più nello specifico, in questa tesi, si vuol proporre l'adozione dello stile architetturale REST per far fronte alle sfide poste dall'ambiente pervasivo. Infatti in questo lavoro si sostiene che, nonostante REST sia stato introdotto sulla base dell'osservazione e dell'analisi della struttura di internet, il suo campo applicativo non sia ristretto ad internet stessa. Seguendo questa linea di pensiero, si è creato un nuovo stile architetturale chiamato P-REST derivato da REST tenendo in considerazione l'intrinseca instabilità degli ambienti pervasivi. Inoltre, il nuovo stile è stato corredato da una metodologia progettuale ad hoc, un supporto per l'esecuzione chiamato PRIME che fornisca nativamente le astrazioni computazionali usate da P-REST e, ultimo ma non ultimo, un linguaggio di coordinamento chiamato PACE concepito per scoprire e orchestrare le funzionalità disponibili nell'ambiente pervasivo. Per mostrare l'efficacia dell'intera metodologia, dimostrare l'utilizzo degli strumenti messi a disposizione e valutare le prestazioni di PRIME è stato condotto lo studio di un caso abbastanza complesso da essere rappresentativo per le applicazioni pervasive.
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