Mejoras  a  la  predic.bilidad  de  la  tecnología  Java  EE  

Pablo  Basanta-­‐Val,  Marisol  García-­‐Valls  mailto:pbasanta@it.uc3m.es  

Universidad  Carlos  III  de  Madrid  h@p://www.it.uc3m.es/drequiem  

 

Índice  

•  Contexto:    •  Contribuciones:  – Requisitos  y  Niveles  de  Integración  – Arquitectura  para  Java  EE  de  Mempo  real  – Aplicación  Mpo  para  Java  EE  

•  Evidencias  empíricas  •  Conclusiones  y  líneas  futuras  

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Contexto  

•  Actualmente   hay   una   revolución   con   la  computación  en  la  nube  (IaaS,  PaaS,  SaaS)  

•  Números  retos  dentro  de  la  computación  distribuida  

•  Desde   el   punto   de   vista   del   Mempo   real   la  computación  en  la  nube  

•  P.   ej.   Cómo   se   encajan   caracterísMcas   como   la  elasMcidad  y/o  algoritmos  de  Mempo  de  respuesta  

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Contribución  •  Explorar  mejoras  en  la  predicMbilidad  de  Java  EE  

•  Java  ya  está  “en  la  nube”  (ver  Heroku  y  Amazon  E2C)      •  Java  EE  8  (2014)  prevé  transformar  Java  EE  en  una  plataforma  para  la  nube  

•  Java  EE  puede  ejecutarse  sobre  Java  de  Mempo  real  

•  Aproximación  via  Java  de  Mempo  real:  +  Hacer  uso  de  la  tecnología  Java  de  Mempo  real  ya  existente    (maquinas  virtuales,  especificaciones  como  RTSJ  o  DRTSJ,  …)  

+  Modelos  de  planificación  y  otras  infraestructuras  similares  •  Revisar  el  modelo  computacional  de  Java  EE  

•  Comunidad  Java  de  Mempo  real  podría  beneficiarse  de  esta  aproximación  

•  Sólo  algunos  trabajos  tratan  el  uso  de  contenedores  con  Java  de  Mempo  real  

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Requisitos  1/2  •  [REQ1]     Java   EE   debe   de   ser   predecible  

localmente  en  cada  nodo  .    •  [Dis.R1]   Abordable  mediante   una  máquina   virtual   de  Mempo  real.  

•  [REQ2 ]   Ofrecer   predic.bil idad   entre  diferentes   nodos   equipados   con   Java   de  Mempo  real.  

•  [Dis.R2]  Directo  mediante  DRTSJ  u  otras  vías  como  el  uso  de  servicios  web.  

•  [REQ3]   Suportar   múl.ples   aplicaciones   de  diferentes  usuarios  

•  [Dis.R3]   Soportable   mediante   aislamiento   (e.g.   Java  Isolates)  

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Requisitos    (2/2)  •  [Req4]  Dar  cabida  a  elementos  específicos  

de  Java  EE  •  [Dis.R4]  Hay  que  ver  cada  servicio  uno  a  uno  para  poder  

decidir  sobre  su  relación  beneficio  coste  

•  [Req5]   Ser   no   disrupMvo   con   la   tecnología  Java  EE  ya  existente  

•  [Dis.   R5]   Ha   de   poder   soportar   componentes   que   no  sean  de  Mempo  real  

•  [Req6 ]   O f r e c e r   c a p a c i d a d e s   d e  extensibilidad  para  el  futuro  

•  [Dis.  R6]  Puede  imitar  la  estrategia  descrita  por  Java  de  Mempo  real  

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Niveles  de  integración    entre  Java  EE    y  Java  de  Mempo  real  •  Nivel  0  

–  Acceso  a  tecnología  Java  de  Mempo  real    –  Sencillo  de  implementar  –  Suficiente  para  algunas  aplicaciones  

•  Nivel  1  –  PredicMbilidad  dentro  del  contenedor  y  del  

servidor  de  aplicaciones  –  El  contenedor  decide  qué  servicios  están  

disponible  •  Nivel  2  

–  Hay  gestores  de  recursos  que  interoperan  en  un  conjunto  de  maquinas  Java  EE  de  Mempo  real  

–  Es  el  de  mayor  nivel  computacional,  pero  también  el  de  mayor  beneficio  tecnológico  

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Arquitectura  para  Java  EE    de  Mempo  real  •  Basada  en  capas  •  Capas:  

–  Recursos  –  Java  de  Mempo  real  –  Java  EE  de  Mempo  real  

•  Nombramiento,  seguridad,  administración,    comunicaciones  y  transacciones  

–  Aplicaciones  basadas  en  componentes  Java  EE  •           (EJBs  de  sesion  y  de  enMdad)  

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RTSJ, DRTSJ y/o SCJJava de

tiempo real

Java EE de tiempo real

Aplicacionesempresarialesde tiempo real

CPU Memoria Red

Nombramiento (JNDI)

Seguridad (JAAS)

Transacciones (JTS)

Aplicación

Servlets EJBS Aplicacion

Comunicación (RMI)

Admin

Recursos

Anotaciones  de  Mempo  real  para  Java  EE  

Recurso Anotaciones para aplicaciones

Computación

@RT_Schedule_Params{ release periodic start period deadline mit) }

Computación @RT_Scheduling_Params{ Priority }

Memoria @RT_Memory_Params{ allocationRate ImmortalMemory MaxMemory }

Computación

@RT_Processing_Group_Params{ release periodic start period deadline mit)}

Memoria @RT_Concurrent_model{ noheap=false }

•  Java  EE  permite  definir  caracterísMcas  no  funcionales  –   ficheros  xml –  mediante  anotaciones  

•  Estos  dos  modelos  se  pueden  extender  con  caracterísMcas  de  Mempo  real  –  Tres  recursos:  cpu,  memoria  y  red  

(modelada  como  computación)  –  Completo  para  uMlizar  teoría  clásica:  

•  C:  coste,    •  T:  período,    •  D:  plazo,  •  P:  prioridad  

–  Otras  caracterísMcas  más  ligadas  a  Java  de  Mempo  real  (uso  de  NhRos  y  recolectores  de  basura  de  Mempo  real).   9  

Ejemplo  de  aplicación  Mpo  •  Acceso  a  la  información  

de  un  servo  mediante  un  navegador  

•  Solución  con  el  modelo  propuesto  –  Componente  web  –  Componente  EJB  

•  Tres  prioridades:  –  Servlet  a  prioridad  23  –  EJB  de  acceso  a  25  

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Aplicación

ServoBean

<prio 25>

AccessServ

<prio 23>

AccessServ

<prio 23>

Java EEDe tiempo real

Servo ServoBean

Internet

AccessServ

Java de tiempo real

Prio=23Prio=25

Flujo de aplicación

Código  de  la  aplicación  (½)  

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01:public class Servo extends HttpServlet{02: @EJB03: private ServoBean servo;

04: @RT_Scheduling_Params(priority=23)05: public void service (HttpServletRequest 06: req, HttpServletResponse resp) 07: throws ServletException, IOException {08: resp.getWriter().09: println(servo.updateServo());10: }11: }

Aplicación

ServoBean

<prio 25>

AccessServ

<prio 23>

AccessServ

<prio 23>

Java EEDe tiempo real

Servo ServoBean

Internet

AccessServ

Java de tiempo real

Prio=23Prio=25

Flujo de aplicación

•  Inyección  de  dependencia  de  ServoBean  (03)  •  Parámetros  de  Mempo  real  (04)  •  Invocación  sobre  componente  remoto  (09)  

Código  de  la  aplicación  (+½)  

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Aplicación

ServoBean

<prio 25>

AccessServ

<prio 23>

AccessServ

<prio 23>

Java EEDe tiempo real

Servo ServoBean

Internet

AccessServ

Java de tiempo real

Prio=23Prio=25

Flujo de aplicación

•  EJB  sin  estado  (mediante  anotación)  (01)  •  Parámetros  de  Mempo  real  (03)  

01: @Stateless 02: public class ServoBean {03: @RT_Scheduling_Params(priority=25)04: public String updateServo(){05: return drequiem.servo.update();06: }07: }

Resultados  empíricos  

•  ObjeMvo:  Comprobar  las  relaciones  de  coste/beneficio  en  applicaciones  Java  EE    cuando  se  pasada  de  un  Java  tradicional  a  Java  de  Mempo  real    

•  Aplicación  de  carga:  –  1  servlet  –  Un  1  ejb  que  realiza  unas  

operaciones  parametrizables  por  el  usuario  (trabajo  0  a  5000)  

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Java 1.5.0 Oracle JRT

Glassfish Glassfish

(a) tradicional (a) propuesto

Prueba(trabajo 0, …,5000)

Prueba(trabajo 0, …,5000)

Tendencias  

•  Aplicaciones  con  costes  inferiores  al  milisegundo  –  Java  ofrece  mejores  Mempos  de  respuesta    

(Java  es  más  rápido  que  Java  de  Mempo  real  

•  Por  encima  del  milisegundo  –  Java  de  Mempo  real  va  mejor    

(Java  de  Mempo  real  quita  interferencia)  CEDI-­‐13   14  

Relaciones  coste/beneficio  

•  Coste  máximo  de  Java  de  Mempo  real    –  (24%)  

•  Beneficio  máximo  de  Java  de  Mempo  real    –  (58%)  

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Conclusiones  

•  Se  ha  puesto  en  evidencia  la  importancia  de  ofrecer  cierto  soporte  de  Mempo  real  en  la  nube  

•  Se  ha  mejorado  el  nivel  de  predicMbilidad  de  Java  EE  con  Java  de  Mempo  real  +  Requisitos  y  niveles  +  Arquitectura  +  Evidencia  empírica    

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Trabajo  futuro  

•  Alinear  este  trabajo  con  Java  EE  8  – Cuando  este  salga  (2014??)  

•  Completar  los  niveles  con  nuevas  estrategias  tomadas  del  estado  del  arte  – Coste  de  la  seguridad  (JAAS)  – Algoritmos  de  planificación  elásMcos  

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