[論文レビュー] File Managing and Program Execution in Web Operating Systems

Mario Bravetti|arXiv (Cornell University)|May 27, 2010

Service-Oriented Architecture and Web Services参考文献 3被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、従来のファイルおよびプログラム管理をURLによるものに拡張することで、クライアント側およびサーバー側での実行を可能にするWebオペレーティングシステム向けの中間層アーキテクチャを提案する。主な貢献は、セッションベースの通信とURLベースのリソース解決を用いた形式的意味論であり、分散Webリソースに跨る安全で状態保持型のプログラム実行およびワークフロー構成を支援する。

ABSTRACT

Web Operating Systems can be seen as an extension of traditional Operating Systems where the addresses used to manage files and execute programs (via the basic load/execution mechanism) are extended from local filesystem path-names to URLs. A first consequence is that, similarly as in traditional web technologies, executing a program at a given URL, can be done in two modalities: either the execution is performed client-side at the invoking machine (and relative URL addressing in the executed program set to refer to the invoked URL) or it is performed server-side at the machine addressed by the invoked URL (as, e.g., for a web service). Moreover in this context, user identification for access to programs and files and workflow-based composition of service programs is naturally based on token/session-like mechanisms. We propose a middleware based on client-server protocols and on a set primitives, for managing files/resources and executing programs (in the form of client-side/server-side components/services) in Web Operating Systems. We formally define the semantics of such middleware via a process algebraic approach.

研究の動機と目的

• ローカルファイルシステムからURLベースのリソース管理に移行することで、永続的かつデバイスに依存しないアプリケーション実行の増大するニーズに対応すること。
• 統一されたURLベースのアドレッシングおよびセッションメカニズムを用いて、クライアント側およびサーバー側でのプログラム実行をシームレスに可能にすること。
• プロセス代数を用いて、セキュアで合成可能なWeb OSの中間層を形式的に定式化し、動的ワークフローおよびアクセス制御を支援すること。
• HTML中心のWeb技術の限界を克服し、より豊富でOSに似たアプリケーション体験を提供するため、仮想マシンベースのUIを推進すること。
• RESTfulサービス、コメットスタイルのリアルタイム通信、およびデータバインディングを統合し、スケーラブルで応答性の高いWeb OSアプリケーションを実現すること。

提案手法

• プログラムおよびファイルがURLによってアクセスされるクライアント-サーバー・プロトコルスタックを設計し、実行モードはURL解決およびセッションコンテキストによって決定される。
• リモート実行（{\bf rexec}）、ローカル実行（{\bf lexec}）、およびラベル付き通信を用いたセッション管理を可能にする構文を持つプロセス代数を導入する。
• 状態遷移をファイルアクセス、プログラム実行、セッション作成/終了の各モデル化に用いる構造的操作規則（表1～6）を用いた形式的意味論を採用する。
• 相対URLの解決および実行コンテキストの動的バインディングに、パスマッチングおよび置換メカニズム（例：$\theta_1, \theta_2$）を用いる。
• セッション型付けおよびスコープ管理（例：$\nu l\backslash{\bf session}\backslash{\cal S}$）を適用し、型安全性を確保するとともにリソースリークを防止する。
• インターフェースベースおよびRESTfulWebサービスをサポートするJavaベースのプロトタイプを実装し、コメットベースのリアルタイム通信および複数のデータバインディング技術を統合する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ファイル管理およびプログラム実行という伝統的なオペレーティングシステムの概念を、ローカルパスの代わりにURLを用いるように一般化する方法は何か？
• RQ2 Web OS環境におけるクライアント側およびサーバー側のプログラム実行の意味論を捉える形式的モデルは何か？
• RQ3 セッションベースのアクセス制御およびセキュアなリソース共有を、URLベースの実行モデルに統合する方法は何か？
• RQ4 このようなWeb OS中間層における、さまざまなデータバインディングおよびリアルタイム通信パターンの性能特性は何か？
• RQ5 HTMLやブラウザ固有の実行モデルに依存せずに、豊富でスタンドアロンに似たGUIをどのようにサポートできるか？

主な発見

• 提案された中間層は、デプロイメントコンテキストに相対する相対パスの解決を伴いながら、同一のURLベースのアドレッシング方式を用いてクライアント側およびサーバー側でのプログラム実行を透明に可能にする。
• 形式的プロセス代数モデルは、セッション型付けおよびスコープ管理を通じて、不正アクセスを防止し、リソースライフサイクルが正しく管理される安全で合成可能なワークフローをサポートする。
• 実装は、RESTfulサービス、コメットスタイルのイベントストリーミング、および長時間ポーリング技術を統合し、リアルタイムアプリケーション相互作用の実現可能性を示している。
• 性能評価により、データバインディング手法は効率に差があり、Web OSアプリケーションにおける最適なバインディング戦略の選定に影響を与えることが分かった。
• アーキテクチャは、ユーザーインターフェースのレンダリングと実行ロジックを明確に分離しており、ブラウザの制限に依存しない高精度のVMベースのGUIの実現を可能にした。
• システムは、永続的なセッションおよびトークンに類似したメカニズムによるセキュアなアクセス制御を備えた動的かつ状態保持型の実行をサポートし、分散サービスに跨る複雑なアプリケーションワークフローの実現を可能にした。