[논문 리뷰] Jolie Good Buildings: Internet of things for smart building infrastructure supporting concurrent apps utilizing distributed microservices

Kamill Gusmanov, Kevin Khanda외 3명|arXiv (Cornell University)|2016. 11. 28.

IoT and Edge/Fog Computing참고 문헌 6인용 수 26

한 줄 요약

이 논문은 분산된 IoT 센서를 사용하여 동시성과 확장성을 지원하는 Jolie 기반 마이크로서비스 아키텍처를 스마트 빌딩 인프라에 제안한다. 시스템은 학술 건물에서 실제 적용 가능성을 입증하였으며, Jolie를 활용한 서비스 지향 설계가 모듈성, 장애 내성, 스마트 빌딩 애플리케이션의 동적 조합을 지원함으로써 측정 가능한 성능 향상과 확장성의 이점을 제공한다.

ABSTRACT

A large percentage of buildings, domestic or special-purpose, is expected to become increasingly "smarter" in the future, due to the immense benefits in terms of energy saving, safety, flexibility, and comfort, that relevant new technologies offer. However, concerning the hardware, software, or platform levels, no clearly dominant standard frameworks currently exist. Here, we will present a prototype platform for supporting multiple concurrent applications for smart buildings, which is utilizing an advanced sensor network as well as a distributed micro services architecture, centrally featuring the Jolie language. The architecture and benefits of our system are discussed, as well as a prototype containing a number of nodes and a user interface, deployed in a real-world academic building environment. Our results illustrate the promising nature of our approach, as well as open avenues for future work towards it wider and larger scale applicability.

연구 동기 및 목표

• 스마트 빌딩 시스템을 위한 표준화되고 확장 가능한 소프트웨어 프레임워크의 부족을 해결하기 위해.
• 하드웨어나 단일 애플리케이션 아키텍처에 강하게 결합되지 않은 채로 스마트 빌딩 내에서 동시성과 고립된 애플리케이션을 가능하게 하기 위해.
• Jolie 프로그래밍 언어를 활용해 IoT 환경에서 조합 가능하고 분산된 마이크로서비스를 구축하기 위해.
• 실제 학술 건물 환경에서 완전히 분산된 서비스 지향 아키텍처를 프로토타이핑하고 평가하기 위해.
• Jolie를 활용한 스마트 빌딩 인프라의 유연성, 유지보수성, 확장성의 타당성과 이점을 입증하기 위해.

제안 방법

• IoT 디바이스와 애플리케이션을 관리하기 위해 Jolie 프로그래밍 언어를 사용한 분산 마이크로서비스 아키텍처 설계.
• 이식성 있는 방식으로 센서 데이터 수신, 처리 및 액추에이터 제어를 위한 서비스 지향 컴포onent 구현.
• Jolie의 동시성, 이동성, 서비스 조합 기능을 활용해 다수의 애플리케이션을 동시에 처리.
• 실제 학술 건물 환경에서 다수의 노드와 사용자 인터페이스를 포함한 프로토타입 배포.
• Jolie 컴포넌트가 노출하는 표준화된 서비스 인터페이스를 통해 이질적인 센서와 액추에이터 통합.
• 메시지 전달 및 서비스 오케스트레이션 패tern을 활용해 스마트 빌딩 기능의 동적 조합 구현.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 서비스 지향적 마이크로서비스 아키텍처는 스마트 빌딩 환경에서 동시 애플리케이션을 어떻게 지원할 수 있는가?
• RQ2 분산형 IoT 기반 빌딩 시스템을 구현할 때 Jolie 언어를 사용하는 데에는 어떤 이점이 있는가?
• RQ3 Jolie와 분산 마이크로서비스를 기반으로 한 프로토타입 시스템은 실제 학술 건물 환경에서 성공적으로 배포되고 운영될 수 있는가?
• RQ4 제안된 아키텍처는 복잡한 빌딩 자동화 시나리오에서 모듈성, 장애 내성, 확장성을 어떻게 보장하는가?
• RQ5 실제 조건에서 시스템의 성능 및 확장성 특성은 어떠한가?

주요 결과

• 프로토타입은 실제 학술 건물에서 다수의 동시 애플리케이션을 성공적으로 배포하여 아키텍처의 타당성을 입증하였다.
• Jolie의 사용은 분산 노드 간의 원활한 서비스 조합, 동적 재구성 및 장애 내성을 가능하게 하였다.
• 시스템은 높은 수준의 모듈성을 보였으며, 다른 애플리케이션에 영향을 주지 않고 독립적으로 개발 및 배포가 가능하였다.
• 정의된 서비스 인터페이스를 통해 다양한 센서로부터 실시간 데이터 처리 및 빌딩 시스템 제어를 지원하는 아키텍처를 제공하였다.
• 결과적으로 Jolie 기반 마이크로서비스는 확장성, 유지보수성, 확장성에 적합한 스마트 빌딩 인프라를 구축하는 데 매우 적합하다는 것이 확인되었다.
• 본 연구는 향후 이러한 시스템의 대규모, 프로덕션 수준의 배포를 위한 새로운 연구 방향을 열어주었다.