DoRIoT: Dynamische Laufzeitumgebung für organisch (dis-)aggregierende IoT-Prozesse

Im vom BMBF geförderten Vorhaben DORIOT überführen wir die zentralistische Architektur bestehender SmartX-Umgebungen in eine dynamische Architektur, entwickeln statische Methoden und Werkzeuge zu dynamischen Werkzeugen weiter, und legen mit Methoden des Organic Computings die Grundsteine für emergente Systeme. Die Verwendung von Organic Computing erlaubt das frühzeitige Erkennen von drohenden Ausfällen oder geringer Servicequalität und das Treffen geeigneter Gegenmaßnahmen durch (Dis-)Aggregation der betroffenen Dienste. Durch das Schaffen einer einheitlichen Kommunikationsinfrastruktur, die mit Cross-Protocol-Proxies Protokollgrenzen überwindet und so auch bestehende Infrastruktur einbezieht, wird Emergenz ermöglicht. Die Strategie, bestehende Produkte, Schnittstellen und Infrastruktur einzubeziehen, liegt auch bei der Wahl der Laufzeitumgebung zu Grunde: Das auf Eingebetteten Systemen verwendete RIOT OS implementiert die POSIX API, die im Serversegment und Cloud Computing den höchsten Marktanteil hat. Genauso ist die SelectScript VM für migrierbare Dienste auf allen Geräteklassen lauffähig. Damit hängt es nicht mehr von den Schnittstellen ab, ob ein Dienst auf einem Gerät lauffähig ist, sondern lediglich von den benötigten Ressourcen.

DoRIoT: Dynamic Runtime Environment for organic (dis-)aggregating IoT Processes

Funded by the Federal Ministry of Education and Research (Germany), the goal of the joint project DORIOT is to transform the centralized architecture of current SmartX environments into a dynamic architecture, to enhance static methods and tools into dynamic ones, and, using the methods of organic computing, to build the foundation of emergent systems. By employing organic computing impending failures or low QoS can be detected ahead of time and, thus, allows to employ counter measures by (dis-)aggregation of the affected services. In addition to increased fault tolerance, a uniform communication infrastructure is developed which seamlessly integrates existing protocols by using cross-protocol-proxies. This allows to cross protocol borders transparently and enables emergence. Based on the requirements and the goal to integrate existing products, APIs, and infrastructures the run-time environment was chosen: The RIOT operating system, developed for embedded devices, implements the POSIX API, which has the biggest market share on servers and in cloud computing systems. Similarly the SelectScript VM for migrated services runs on every device class. Thus the provided APIs no longer limits on which device a service is runnable, but only the required resources.

The use of code migrations results in new challenges for security and safety. Existing access control mechanisms are either centralized and, thus, a performance bottleneck, or they are too inflexible to adequately reflect the dynamics of privileges and capabilities in emergent systems. To cope with both issues a decentralized and dynamic mechanism for access control is developed. Another challenge is to assure correct operation after a service migrated to a new device. Certifying algorithms separate the verification of an algorithm’s results from the actual computation and provide efficient verification. This allows to integrate untrusted systems by performing the verification on trusted systems.