Benjamins Blog

Als Student im Diplomstudiengang Medien-Informatik an der Uni Ulm ist es Bestandteil des Hauptstudiums, ein Anwendungsfach aus den Teilgebieten der Medien-Informatik zu belegen. Hierbei stehen unter anderem Vertiefungsrichtungen wie Computergrafik, Computer Vision, Ubiquitous Computing, Medienpädagogik, Interaktive Systeme, Interaktives Video oder Mensch-Maschine Dialogsysteme zur Auswahl.

Meine Wahl hierbei fiel auf Ubiquitous Computing – dem Trend hin zum allgegenwärtigen Computer oder dem „Internet der Dinge“. Ob als intelligenter Kühlschrank, im vernetzten Auto oder in Form von intelligenten Smartphones, der Computer und mit ihm oft auch das Internet werden immer omnipräsenter. Das Anwendungsfach besteht einerseits aus den Vorlesungen Multimediasysteme und Mobile & Ubiquitous Computing, und andererseits aus einer wissenschaftlichen Projektarbeit über zwei Semester in Kleingruppen.

Derzeit arbeiten Stefan, Cookie und ich an einer Idee von Stefan, aus der nun unser Projekt entsprungen ist: Einerseits erlaubt der technologische Fortschritt performante mobile Internetzugänge und eine fast ubiquitäre Vernetzung. Auf der anderen Seite ist qualitatives und verteiltes Dokumentieren von Ereignissen unter echtzeitnahen Bedingungen bisher nicht ohne weiteres möglich. Genau hier setzt unser Projekt, diretto (ital.: direkt, aus erster Hand) an.



Zunächst versuchen wir im Rahmen des Projekts die Vorgänge und Merkmale verteilter Berichterstattung auf eine allgemeine und offene Schnittstelle zu abstrahieren. Anschließend werden wir Referenzimplementierungen verschiedener Dienste bereitstellen, die darauf aufbauen. Das beinhaltet sehr unterschiedliche Teilaspekte, wie die Aufnahme und Erstellung von Beiträgen in verschiedenen Formen wie Bild, Text, Audio oder Video, aber auch die Verteilung, Speicherung und Aufarbeitung solcher Daten zu nützlichen Informationen.

Unser geplantes System ist an keinen festen Anwendungszweck gebunden und soll in verschiedensten Szenarien eingesetzt werden können. Ein möglicher Bereich ist der Katastrophenschutz. Hier ist es besonders wichtig, bei großflächigen Einsätzen nach Unfällen oder Naturkatastrophen zunächst Ordnung ins Chaos zu bringen. Das bedeutet vor allem Sammeln, Filtern und Bewerten eintreffender Daten und das Erstellen von Bestandsaufnahmen. Eine verteilte, mobile Anwendung hierfür ist genauso interessant wie die Möglichkeit, einen Teil der Aufgaben wie das Bewerten auch entfernt durchführen zu können. Ein anderes Szenario wäre ein Live-Bericht eines öffentlichen Großereignisses. So könnte mithilfe eines solchen Systems zum Beispiel ein Fahrradrennen übertragen werden, in dem die Beiträge verschiedener Zuschauer an verschiedenen Stellen der Strecke digital und echtzeitnah gesammelt werden und über das Internet Interessierten zugreifbar gemacht werden. Ein weiteres mögliches Einsatzszenario ist die Dokumentation von Veranstaltungen wie Demonstrationen. Nicht zuletzt die Ereignisse der Freiheit-statt-Angst Demonstration in Berlin haben gezeigt, wie wichtig eine entsprechende Dokumentation sein kann.

Während sich Stefan sich zunächst seiner ursprünglichen Idee widmen wird, mithilfe eines mobilen Computers im Rucksack Fotojournalismus auch unter widrigen Umständen durchführen zu können, wird sich Cookie anfangs um die Integration eines Smartphones kümmern. Ich werde mich hauptsächlich mit den technischen Aspekten der API und vor allem der serverseitigen Speicherung der Daten beschäftigen, was ich mir aufgrund meines Interesses an verteilten Systemen entsprechend ausgesucht habe. Da die genannten Szenarien Anforderungen an das System in Bezug auf Phasen hoher Nutzungsintensität und Verfügbarkeit stellt, muss ein solches System vor allem gut skalieren und ausfallsicher designt sein. Dann wird es für uns als nächstes darum gehen, weitere Aspekte zu implementieren und vor allem das System unter echten Bedingungen zu testen.

Aktuelle Informationen zum Projekt und dessen Verlauf gibt es übrigens auf unserer Projektseite unter diretto.org.

An meiner Uni sind einige Webressourcen nur aus dem Intranet zugreifbar, das heißt man braucht als Client eine IP aus dem Uni-Netz. Um von extern darauf zuzugreifen, ist die Einwahl über ein VPN notwendig. Neben der klassischen "schwergewichtigen" Einwahl über einen VPN-Client gibt es noch die Möglichkeit, einen Web-VPN zu nutzen. Hier werden nach der Authentifizierung alle HTTP-Anfragen über eine spezielle Seite der Rechenzentrums getunnelt. Leider lässt nicht nur die Verfügbarkeit des Dienstes manchmal zu wünschen übrig, sondern auch die verfügbaren Bandbreiten machen es uninteressant für den Download größerer Paper.

Als Alternative hierzu ist mir die Möglichkeit begegnet, mithilfe des Application Level Port Forwardings von SSH Zugriffe zu tunneln. Durch den Flag "-D portnummer" erzeugt der SSH-Client beim Verbinden einen lokalen SOCKS-Proxy auf diesem Port, der über den SSH-Tunnel Requests weiterleitet. Endpunkt stellt der SSH-Server da. Mithilfe zusätzlicher Flags lässt sich außerdem ein Timeout unterdrücken.

Im Falle der Uni Ulm und einer Einwahl auf den Server des Rechenzentrums (KIZ) sieht der Aufruf so aus:

ssh -D 8800 -o ServerAliveInterval=60 s_login@login.rz.uni-ulm.de

Nach erfolgreichem Verbindungsaufbau steht dann lokal unter dem Port 8800 der SOCKS-Proxy zur Verfügung und kann im Browser eingetragen werden. Für eine dynamische Nutzung bieten sich unter Firefox Plugins wie FoxyProxy an. Hier lassen sich Regelsätze definieren, wann dieser Proxy benutzt werden soll, zum Beispiel für alle Uni-Seiten.

Anders als manch andere imperative Programmiersprachen, unterstützt Java nur die Rückgabe eines Wertes bei einem Methodenaufruf. Jedoch ist es häufig interessant, mehrere Werte zurückzugeben. Grundsätzlich lassen sich hier zwei Szenarien unterscheiden. Bei der Rückgabe von mehreren gleichartigen Typen wird meist eine Klasse des Collections-Frameworks verwendet, wie zum Beispiel List oder ein Array. Manchmal will man aber auch völlig verschiedene Typen gemeinsam zurückgeben. Gängige Praxis ist es hier, ein Object-Array zurückzugeben und dann quasi beim Implementieren festzulegen, von welchem Typ die einzelnen Werte sind und entsprechen zurückzucasten. Dies ist leider weder typsicher, noch lässt sich die vorherige Festlegung im Code erzwingen. Abhilfe schafft hier eine generische Holder-Klasse, die einzelnen Werte typsicher kapselt und als einziger Rückgabewert verwendet werden kann.

Hier ein Beispiel für die Rückgabe über ein Object-Array:

private Object[] doItUnchecked()
{
	String s = "foo";
	Date d = new Date();

	return new Object[] { s, d };
}

Aufruf:

// unchecked variant: dangerous!
Object[] returnValues = t.doItUnchecked();
String s = (String) returnValues[0];
Date d = (Date) returnValues[1];

Eine generische Holderklasse (hier: immutable):

/**
 * Immutable holder type for two values.
 * 
 * @author Benjamin Erb
 *
 * @param <F> type of first value
 * @param <S> type of second value
 */
public class PairHolder<F, S>
{
	private final F first;
	private final S second;
	
	public PairHolder(F first, S second)
	{
		this.first = first;
		this.second = second;
	}
	
	public F getFirst()
	{
		return first;
	}
	
	public S getSecond()
	{
		return second;
	}
}

Verwendung in Methode:

private PairHolder<String, Date> doItChecked()
{
	String s = "foo";
	Date d = new Date();

	return new PairHolder<String, Date>(s, d);
}

Aufruf:

// check variant: safe already at compile-time
PairHolder<String, Date> h = t.doItChecked();
String s = h.getFirst();
Date d = h.getSecond();

Die Holderklasse lässt sich auch noch beliebig erweitern, um Tripel, Quadrupel etc. zu halten. Wer für 2-Tupel keine eigene Klasse implementieren möchte, kann übrigens auf AbstractMap.SimpleEntry<K,V> oder AbstractMap.SimpleImmutableEntry<K,V> zurückgreifen.

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Perl war schon immer eine polarisierende Sprache. Die einen lieben sie, die anderen hassen sie. Die einen sind Fan der flexiblen Syntax, die anderen verfluchen die mangelnde Lesbarkeit. Sätze wie "Perl: Write once – never understand again" oder "Perl is the only language that looks the same before and after RSA encryption." zielen genau hierauf ab.

Dennoch ist Perl eine beliebte Skriptsprache, insbesondere im Unix/Linux-Bereich (dank erkennbarer Verwandschaft zu Unix-Tools/Sprachen wie C, awk oder Shell-Builtins) zur Systemadministration oder allgemein zur schnellen Problemlösung. Aber auch im Web und in vielen speziellen Einsatzgebieten wie zum Beispiel der (DNA-)Sequenzanalyse ist Perl weiterhin eine bedeutende Sprache. Aufgrund ihrer Mächtigkeit gilt Perl mancherorts als "Swiss Army Chainsaw of Programming Languages".
Natürlich sind mit Ruby, Python und diversen Java-Derivaten viele neue Skriptsprachen auf den Markt gekommen, und Perl 6 lässt (leider) weiterhin auf sich warten.

Trotzdem bin ich weiterhin ein großer Freund dieser Sprache. Allerdings muss ich zugeben, dass ich etwas voreingenommen bin – Perl war mit die erste "richtige" Programmiersprache, mit der ich in Kontakt kam (dann kam die damals weniger richtige Sprache PHP).

Die Vorlesung Skriptsprachen und Anwendungen bei den Mathematikern hat dafür gesorgt, mein Interesse für Perl wieder etwas zu beleben und ein kleines Projekt in Angriff zu nehmen. Als Resultat entstand ein kleiner Bot, der täglich den Mensaplan der Uni Ulm abgrast und die Ergebnisse bei Twitter veröffentlicht. So besteht nicht nur die Möglichkeit, durch das Folgen des Bots bei Twitter täglich über die Tageskarte informiert zu werden, sondern es entsteht quasi als "Abfallprodukt" ein bisher nicht existenter RSS-Feed.

Das kleine Projekt zeigt sehr schön, wie man mithilfe der mächtigen CPAN-Module in Perl alltägliche Aufgabe sehr effizient und straight forward lösen kann. Zum Parsen der HTML-Seite, die als Quelle benutzt wird, wird das Paket XML::LibXML benötigt. Hiermit lassen sich per XPath direkt die interessanten Inhalte extrahieren. Die leichtgewichtige Twitter-Library Net::Twitter::Lite sorgt zudem für eine einfach Twitter-Anbindung:

#!/usr/bin/perl
use strict;
use DateTime;
use Net::Twitter::Lite;
use XML::LibXML;

#Get date
my $today = DateTime->today();
die "No working day!\n" if($today->day_of_week()>5);

#Fetch url and load document as DOM tree
my $url = sprintf("http://www.uni-ulm.de/mensaplan/%04d-%02d-%02d.html",$today->year, $today->month,$today->day);
my $doc = XML::LibXML->new()->parse_html_file($url) or die "Error while fetching/parsing document!\n";

#Gather all list entries and extract mealtype and actual meal
my @meals = $doc->findnodes('//div[@class="meal"]');
my @tweets;
foreach (@meals)
{
	my ($mealtype, $meal) = ($_->find('./div[@class="mealtype"]'),$_->find('./div[@class="item"]'));
	$meal =	(length($meal)+length($mealtype) > 138 ? substr($meal,0,136-length($mealtype)).".." : $meal);
	push(@tweets, $mealtype.": ".$meal);
}
die "Error while fetching meals!\n" if(length(@tweets) == 0);

#Login to twitter and post entries in reverse order 
my $nt = Net::Twitter::Lite->new(username => 'username', password => '...', clientname => "MensaBot",source => "web") or die "Error during twitter login procedure!\n";
$nt->update("="x 40);
foreach (reverse(@tweets))
{
	my $result = $nt->update($_);
}
$nt->update("Mensaplan Uni Ulm am ".$today->day.".".$today->month.".".$today->year.":   #uni #ulm #uulm #mensa #mensaplan");
exit;

Zugehöriger Crontab-Eintrag, wobei 1-5 für Werktage steht und 0 10 für 10:00 Uhr:

0 10 * * 1-5 /path/to/script.pl

Hiermit wird das Skript regelmäßig zu den gewünschten Zeiten ausgeführt.

Aus meiner Seminararbeit zum Thema Semantic Mashups aus dem vergangenen Sommersemester ist nun ein kleiner Technical Report geworden. Im Paper werden Mashups – also Anwendungen, die Informationen verschiedener Webseiten vermischen – analysiert und verschiedene technische Grundlagen, die hierfür nötig sind erläutert. Desweiteren werden existierende Mashup-Engines und Architekturen vorgestellt, sowie Herausforderungen und Probleme beim Erstellen von Mashups aufgezeigt.


Abstract:

Nowadays, the World Wide Web has become the most important source of information for many people and is nearly indispensable. However, the information is spread on billions of web pages. So there is an increasing demand to combine the data of different web pages for an acquisition of information. Mashup applications assist the user at this task. This paper will give an overview about how to extract structured and semantical data out of web pages using different technologies and also shows, what types of mashup applications already exist. Furthermore we take a look at mashup architectures and engines and unresolved issues for mashup applications.

Benjamin Erb, Jan-Patrick Elsholz, Franz J. Hauck: Semantic Mashup: Mashing up Information in the Todays World Wide Web – An Overview. VS-R08-2009, 2009. [pdf] [bib]

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Viele Netzwerkprotokolle teilen ihre Kommunikationsentitäten in Pakete oder Nachrichten auf. Manche Protokolle erwarten außerdem eine sequentielle Abarbeitung (z.B. TCP auf Transportebene), auch wenn die darunterliegenden Protokollschichten dass nicht unbedingt unterstützen. Für die Implementierung eines Nachrichtenpuffers für RTSP-Nachrichten, die ungeordnet ankommen können, aber sequentiell abgearbeitet werden müssen, habe ich eine entsprechende Datenstruktur in Java erstellt. RTSP-Nachrichten besitzen ein Cseq-Header-Feld, welches die einzelnen Nachrichten durchnummiert und als ordnendes Element genutzt werden kann.

Die folgende generische Implementierung erwartet, dass alle Nachrichtenelemete eindeutige und miteinander vergleichbare Identifier besitzen. Desweiteren erlaubt diese Implementierung zwar das parallele Schreiben in die Queue, allerdings sollte das Lesen durch einen einzelnen Thread realisiert werden. Ansonsten kann die Ordnung nach dem Entnehmen aus der Queue durch unterschiedlich lange Laufzeiten der Worker-Threads wieder verloren gehen. Außerdem realisiert diese Implementierung die sequentielle Ordnung eines vollständigen Nachrichtenstroms. Nachrichtenverluste oder Timeouts werden nicht behandelt. Hierfür eignen sich eher Automatic repeat request Protokolle.
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