Computação Móvel Suporte à Mobilidade

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1 Computação Móvel Suporte à Mobilidade i-mode Sistemas de Arquivos Bancos de Dados Prof. Mauro Nacif Rocha DPI/UFV 1

2 i-mode Prof. Mauro Nacif Rocha DPI/UFV 2

3 i-mode antes de tudo um modelo de negócios! Acesso a serviços de Internet no Japão provido pela NTT DoCoMo (1999) Serviços , SMS, web, picture exchange, horóscopo,... Grande sucesso mais de 46 milhões de usuários no Japão e 5 milhões em outros países Muitos usam i-mode em lugar do PC Para muitos tem sido o 1º contato com a Internet Muito simples de usar, conveniente Tecnologia 9.6 kbit/s ou 28.8 kbit/s, orientado a pacotes (PDC-P) Compact HTML (chtml) + tags proprietários, camada de transporte especial (orientado a conexão) mobile terminal mobile network gateway content provider chtml + tags HTTP(S) TL PDC-P TL PDC-P TCP IP L2 L1 TCP IP L2 L1 TCP IP L2 L1 chtml + tags HTTP(S) TCP IP L2 L1 Prof. Mauro Nacif Rocha DPI/UFV 3

4 i-mode: parcerias Alemanha (E-Plus, O2) Holanda (KPN) Bélgica (Base) França (Bouygues Télécom) Espanha (Telefónica) Itália (Wind) Grécia (Cosmote) Austrália (Telstra) Taiwan (Far East Tone) Reino Unido e Irlanda (O2) Singapura (StarHub) Israel (Cellcom) Bulgária (Globul) Rússia (MTS) Prof. Mauro Nacif Rocha DPI/UFV 4

5 Exemplo ( ): i-mode push com SMS aplicação WSP WTP Desentendimento popular: WAP foi um fracasso, i-mode é diferente e um sucesso errado do ponto de vista tecnológico, correto do ponto de vista de negócios WDP SMS Operadora envia um SMS contendo uma mensagem push se um novo chegou. Se o usuário quiser ler o , um HTTP get segue contendo o como resposta. i-mode como modelo de negócios: - provedoras ficam com 80% da receita. - independente da tecnologia (GSM/GPRS na Europa, PDC-P no Japão) Prof. Mauro Nacif Rocha DPI/UFV 5

6 Pilha de protocolos i-mode baseado em WAP 2.0 user equipment chtml gateway server chtml HTTP SSL SSL HTTP WTCP WTCP TCP TCP IP IP IP IP L2 L2 L2 L2 L1 L1 L1 L1 i-mode pode usar os protocolos de Internet do WAP 2.0 (exemplo: i-mode na Alemanha sobre GSM/GPRS) Prof. Mauro Nacif Rocha DPI/UFV 6

7 i-mode technical requirements (Mandatory / Optional) Functions Descriptions Status Requirement WEB Access Portal Site / Internet Access M i-mode HTML (chtml+tags) Internet and inter-terminal M HTTP 1.1 Security End-End security O SSL (Version 2, 3), TLS 1 Java Java application made available O Compatible i-mode JAVA Ringing tone download Ringing melody download M SMF based Image download Stand-by screen download M GIF (O: JPEG) Voice call notification during i- mode session Voice termination notified and responded during i-mode communications M 3GPP standard system Content charge billing Per content charge billed to user M Specifications depend on each operator s billing system Third party payment collection Content charge collection on behalf of Content Provider M Specifications depend on each operator s billing system Reverse billing Packet usage charges can be billed to third party O Specifications depend on each operator s billing system Subscriber ID transmission Number of characters per e- mail Hashed subscriber ID from the operator s portal to the CP transmission on each content access M The ID generation algorithm should be determined by each operator and has to be secret Number of characters (byte) per M To be defined by operators (e.g. 500 byte, 1K byte, 10K byte) Character code set supported Character code set supported by browser and used to develop content M To be defined by operators User Agent Browser specifications to be notified M HTTP 1.1 i-mode button Dedicated button O Hard or soft key Prof. Mauro Nacif Rocha DPI/UFV 7

8 i-mode exemplos I Prof. Mauro Nacif Rocha DPI/UFV 8

9 i-mode exemplos II Prof. Mauro Nacif Rocha DPI/UFV 9

10 i-mode exemplos III Prof. Mauro Nacif Rocha DPI/UFV 10

11 File Systems / Database Systems Prof. Mauro Nacif Rocha DPI/UFV 11

12 Sistemas de Arquivo - Motivação Objetivo acesso eficiente e transparente a arquivos compartilhados dentro de um ambiente móvel, mantendo a consistência dos dados Problemas recursos limitados dos dispositivos móveis (memória, CPU,...) largura de banda baixa e variável, desconexões temporárias alta heterogeneidade dos componentes de hardware e software (sem arquitetura padrão) rede sem fio e dispositivos móveis não são muito confiáveis sistemas padrão (e.g., NFS, NTFS) são muito ineficientes Soluções replicação de dados (cópia, clonagem, caching) hoarding, pre-fetching Prof. Mauro Nacif Rocha DPI/UFV 12

13 Sistemas de Arquivo problemas de consistência O grande problema de sistemas distribuídos, fracamente acoplados todas as visões dos dados são iguais? como e quando as mudanças devem ser propagadas a quais usuários? Consistência fraca muitos algoritmos que oferecem consistência forte (e.g., via atualizações atômicas) não podem ser usados em ambientes móveis invalidação de dados localizados em caches no servidor é problemático se o dispositivo móvel estiver desconectado da rede inconsistências ocasionais devem ser toleradas, mas estratégias de resolução de conflitos devem ser aplicadas depois para alcançar consistência novamente Detecção de conflitos independente do conteúdo: numeração de versões, time-stamps dependente do conteúdo: grafos de dependência Prof. Mauro Nacif Rocha DPI/UFV 13

14 Sistemas de Arquivo para conectividade limitada Simetria Relações Cliente/Servidor ou P2P suporte a redes fixas e/ou unidades móveis (UMs) um único file system ou diversos file systems um único namespace para arquivos ou diversos namespaces Transparência esconder o suporte à mobilidade, aplicações em UMs não devem perceber a mobilidade usuários não devem perceber os mecanismos adicionais necessários Modelo de consistência optimistic / pessimistic Caching / Pre-fetching arquivos, diretórios, sub-árvores, partições,... permanente ou somente em certos momentos Prof. Mauro Nacif Rocha DPI/UFV 14

15 Sistemas de Arquivo para conectividade limitada Gerenciamento de dados gerenciamento de dados em buffers e cópias de dados requisições de updates, validação de dados detecção na mudança de dados Resolução de conflitos geral ou dependente do aplicativo erros Vários sistemas experimentais existem Coda (Carnegie Mellon University), Little Work (University of Michigan), Ficus (UCLA) etc. Muitos deles usam idéias tiradas de sistemas de arquivos distribuídos, e.g., AFS (Andrew File System) Andrew Project Carnegie Mellon. Prof. Mauro Nacif Rocha DPI/UFV 15

16 Coda File System (desde 1987) derivado do AFS-2 Extensões p/ cliente e servidor transparentes à aplicação modificações ao gerenciador de cache do cliente aplicações usam réplicas em cache dos arquivos Hoarding extensivo e transparente de coleções de dados para possível uso futuro Consistência sistema mantém um registro de mudanças em arquivos e os compara após reconexão se usuários diferentes mudaram um mesmo arquivo, uma reintegração manual do arquivo no sistema é necessário abordagem otimista, de grão grosso (file size) mobile client application cache server Prof. Mauro Nacif Rocha DPI/UFV 16

17 Coda File System Hoarding usuário pode pré-determinar uma lista de arquivos com prioridades conteúdo do cache determinado pela lista e estratégia LRU (Last Recently Used) pre-fetching explícito possível updating periódico Comparação de arquivos assíncrono, em segundo plano sistema avalia velocidade de atualização x minimização de tráfego na rede Cache misses modelagem da paciência do usuário: quanto tempo a pessoa espera por um dado sem receber uma mensagem de erro? função do tamanho do arquivo e largura de banda Estados de um cliente disconnection hoarding emulating weak connection connection strong connection write disconnected disconnection Prof. Mauro Nacif Rocha DPI/UFV 17

18 Little Work File System Só modifica o gerenciador de cache do cliente Modos de conexão e uso Connected Partially Connected Method normal delayed write to the server Network requirements continuous high bandwidth continuous bandwidth Fetch only optimistic replication of files connection on demand Application office, WLAN packet radio cellular systems (e.g., GSM) with costs per call Disconnected abort at cache miss none independent Prof. Mauro Nacif Rocha DPI/UFV 18

19 Sistemas de Arquivos outros exemplos Mazer/Tardo Ficus camada de sincronização entre aplicação e sistema de arquivos local caching de subdiretórios inteiros do servidor Redirecionador responde a pedidos locais, se necessário, ou via rede, se possível verificações periódicas de consistência com atualizações bidirecionais Não usa abordagem cliente/servidor abordagem otimista baseado em replicações, detecção de write conflicts, resolução de conflitos Uso de protocolos do tipo gossip (fofoca): a UM não precisa necessariamente estar conectado a um servidor. As outras UMs podem fazer o papel de roteadores na rede MIo-NFS (Mobile Integration of NFS) Extensão do NFS, abordagem pessimista, somente a UM que possui o token pode gravar conectado / fracamente conectado / desconectado Prof. Mauro Nacif Rocha DPI/UFV 19

20 Sistemas de BD em ambientes móveis Processamentos de pedidos conservação de energia, dependência da localização, eficiência de custo exemplo: encontre o caminho mais rápido até um hospital Gerenciamento de replicações similar aos sistemas de arquivos Gerenciamento de localização monitorar UMs para prover informações dependentes de localização no tempo e local certos (minimizar atrasos no acesso) exemplo: com a ajuda do HLR (Home Location Register) no GSM, a UM pode encontrar um serviço de guincho Processamento de transações transações móveis não precisam necessariamente se basear em modelos tradicionais (ACID: atomicidade, consistência, isolamento, durabilidade) Com isso, podemos ter modelos para transações fracas Prof. Mauro Nacif Rocha DPI/UFV 20

21 Sistemas de BD em ambientes móveis Exemplos: Oracle Lite 10g, 11g (comercial) Metanotion BlockFile (Open Source, Java) SQL Server 2000 CE Edition 2 (free / pago) Microsoft.NET Compact Framework (.NET CF) IBM Mobile Database (free) p/ Android integração estreita e sincronização com DB2 e Informix. SQLite (Open Source, C) embedded DB ios, Windows Phone 8, Android, Symbian, Maemo, BlackBerry, MeeGo Mobile Data Now (http://www.mobiledatanow.com/) acesso a BDs usando SMS, ou IM. Free p/ uso pessoal (1 usuário) Prof. Mauro Nacif Rocha DPI/UFV 21

22 Sistemas de BD em ambientes móveis Oracle Lite 10g / 11g (comercial) Cliente: Windows 2003/XP/Vista, Linux, Windows Mobile / Pocket PC, embedded Linux, Symbian OS. Preço (em 2008): US$ por processador (Lite Mobile Server) (verif. 2011) US$60 (Lite Mobile Client) Prof. Mauro Nacif Rocha DPI/UFV 22

23 World Wide Web e mobilidade Protocolo (HTTP) e linguagem (HTML) não foi projetada para aplicações em mobilidade e podem causar muitos problemas Tamanhos típicos de transferência HTTP request: bytes respostas médias <10 kb, cabeçalho 160 bytes, GIF 4.1kB, JPEG 12.8 kb, HTML 5.6 kb mas também temos muitos arquivos grandes que não podem ser ignorados A Internet não é um sistema de arquivos Páginas web costumam não ser simples para baixar conteúdo estático ou dinâmico, interação com servidores através de formulários, transformação de conteúdo, tecnologias push etc. muitos hyperlinks, carregamento e recarregamento automático, redirecionamentos um único click pode ter grandes conseqüências! Prof. Mauro Nacif Rocha DPI/UFV 23

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