Uma proposta de arquitetura auto-adaptativa utilizando Middleware

reflexivo e Workflow

João Henrique VictorinoInstituto de Pesquisas Tecnológicas do

Estado de São Paulo - IPT

Estrutura de apresentação

• Motivação• Objetivo• Resultados esperados e contribuições• Método de pesquisa• Fundamentos conceituais• Proposta de uma arquitetura auto-adaptativa• Referências• Dúvidas

Motivação

• Software mais complexo e que exigem maior conhecimento dos seus administradores (Garcia, et al., 2011)

• Mão de obra especializada escassa e cara (Garcia, et al., 2011)

• Falhas por erro humano (Neti & Müller, 2007)

Objetivo

• Arquitetura autonômica• Reagir ou até antecipar situações desfavoráveis• Não ser invasiva aos componentes de negócio• Implementar a auto-reconfiguração através da

flexibilidade do container de inversão de dependência, da monitoração facilitada pela programação orientada a aspectos e da analise e tomada de decisão suportada pelos workflows

Resultados esperados e contribuições

• Obtenção de uma arquitetura autonômica• Diminuição da necessidade de intervenção

humana e por consequência os custos e erros advindos deste tipo de intervenção

• Durante as pesquisas podemos constatar que existem poucas trabalhos com este intuito

Método de pesquisa

• Pesquisa bibliográfica• Proposta conceitual da arquitetura• Implementação em estudo de caso do

ambiente financeiro• Análise dos resultados obtidos

Fundamentos conceituais

• Arquitetura de software• Requisitos não-funcionais• Middleware reflexivo• Sistemas autônomos e computação

autonômica– Ciclo de controle do processamento– Monitoração– Análise e decisão– Reconfiguração

Arquitetura de software

• Uma estrutura, decomposta em partes, na relação entre elas e nas propriedades visíveis externamente que essas partes apresentam (Bass, et al., 2003)

• Os requisitos funcionais e não funcionais são as propriedades que determinam a arquitetura de um sistema (Bass, et al., 2003)

Requisitos não-funcionais

• RNF e RF são definidores e validadores da arquitetura de software (Bass, et al., 2003)

• Decisões arquiteturais impactam diretamente na autonomia do software (Fuad & Oudshoorn, 2007)

• Software autônomo necessita de alguns RNFs que outros softwares não necessitam, pois são mais dinâmicos (Neti & Müller, 2007)

Middleware reflexivo

Middleware Reflexivo é a união das habilidadesda computação distribuída e a capacidade dereconfiguração, em tempo de execução, que a

reflexão proporciona (Garcia, et al., 2011)

Middleware reflexivo

Modelo técnico da computação reflexivaFonte: (Huang, et al., 2004)

Autonomous x Autonomic

• Autonomous: having autonomy; not subject to control from outside; independent

• Autonomic: Autonomous

* Fonte: dictionary.com

Sistemas autônomos e computação autonômica

• Sistemas que adaptam-se conforme a necessidade utilizando um processo para isso, e contando com pouca ou nenhuma intervenção humana (Ertle, et al., 2010) e (Huang, et al., 2004)

• Software autônomo não é algo novo na área da robótica (Kramer & Magee, 2007)

Sistemas autônomos e computação autonômica

Modelo técnico da computação autonômica Fonte: (Huang, et al., 2004)

Ciclo de controle do processamento

Ciclo de controle em sistemas autonômicos Fonte: (Brun, et al., 2009)

Ciclo de controle do processamento

Ciclo MAPEFonte: elaborado pelo autor

Monitoração

• Qual informação é mais relevante para o comportamento que deseja-se obter do software? (Vassev & Hinchey, 2010)

• A monitoração deve ser simples e rápida para que não afete a modelagem e o desempenho do software, também deve prover informação atualizada (Zheng, 2010)

• Requisito transversal

Monitoração

AOP (Aspect Oriented Programming) é uma técnica capaz se separar os requisitos transversais dos outros módulos, de modo que o código fique modularizado e permite que cada funcionalidade fique concentrada onde deve e não espalhada pelo software (Ju & Bo, 2007)

Análise e decisão

• Para alguns softwares a maior dificuldade é saber qual é o estado desejado, e caso este estado seja claro, saber quais modificações na arquitetura são necessárias para que o software deixe do estado atual e para o estado desejado (Kramer & Magee, 2007)

• Este tipo de controle pode ser implementado por regras (Vassev & Hinchey, 2010)

Análise e decisão

IF (TempoResposta > 2 seg) THEN (Aumentar CPU em 5%)

Análise e decisão

Workflow:• É uma DSL (Domain Specific Language) própria

para regras e extensível• Pode ser modelada por uma ferramenta visual• É uma representação compreensível ao homem

e a máquina

Fonte: (Corradini, et al., 2004)

Reconfiguração

Tipos:• Sistêmica ou infraestrutura• Aplicacional– Parametrização– Componentização– Arquitetural

Reconfiguração

Componentização:• Implementação passiva de um conjunto de

funcionalidades com uma interface específica, e que passa a ter algum tipo atividade quando um processo o executa, sendo um processo uma representação dos recursos físicos de CPU (Central Process Unit) e memória (Bellur & Narendra, 2006)

Reconfiguração

• Container de injeção de dependência– Controle a execução dos componentes;– Mapeamento dos componentes;– Mantém o estado da aplicação consistente pois

varia entre diferentes tipos de árvores de objetos;

Proposta de uma arquitetura auto-adaptativa

Referências• Ertle, P., Gamrad, D., Voos, H. & Softker, D., 2010. Action Planning for Autonomous Systems with respect to Safety

Aspects. pp. 2465-2472.• Fowler, M., 2004. Inversion of Control Containers and the Dependency Injection pattern. [Online]

Available at: http://martinfowler.com/articles/injection.html[Acesso em 2012 abril 29].

• Fowler, M., 2010. Domain-Specific Languages. s.l.:Addison-Wesley Professional.• Fuad, M. M. & Oudshoorn, M. J., 2007. System Architecture of an Autonomic Element. Fourth IEEE International

Workshop on Engineering of Autonomic and Autonomous Systems. • Garcia, I. et al., 2011. A reflective framework for mediation applications. ARM, Dezembro, pp. 22-28.• Huang, G. et al., 2004. Towards Autonomic Computing Middleware via Reflection. Proceedings of the 28th Annual

International Computer Software and Applications Conference, pp. 1-6.• Ju, K. & Bo, J., 2007. Applying IoC and AOP to the Architecture of Reflective Middleware. 2007 IFIP International

Conference on Network and Parallel Computing - Workshops, pp. 903-908.• Khalid, A., Haye, M. A., Khan, M. J. & Shamail, S., 2009. Survey of Frameworks, Architectures and Techniques in

Autonomic Computing. Fifth International Conference on Autonomic and Autonomous Systems, pp. 220-225.• Kramer, J. & Magee, J., 2007. Self-Managed Systems: an Architectural Challenge. Future of Software

Engineering. • Mahmoud, Q. H., 2004. Middleware for Communications. 1 Edição ed. s.l.:Wiley.• Neti, S. & Müller, H. A., 2007. Quality Criteria and an Analysis Framework for Self-Healing Systems.

International Workshop on Software Engineering for Adaptive and Self-Managing Systems.

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the 30th Annual International Computer Software and Applications Conference.