Laboratory for Advanced Collaboration

LAC

Sistemas Autonômicos - Um estudo

sobre problemas de design que podem

afetar a capacidade de reconfiguração

dinâmica

Rafael Oliveira Vasconcelos

2

Agenda

Introdução

Proposta de Trabalho

Avaliação

Conclusão

3

Motivação

Crescimento dos sistemas

Complexidade

Heterogeneidade

Custo

Monitoramento

Administradores

Sistemas autonômicos

Desafios

Coleta, agregação, inferência, tomada de decisão, ...

Control theory, adaptive algorithms,fault-tolerant computing, distributed and real-time systems,

artificial intelligence, ... [1]

Boas práticas, metodologias, padrões e arquiteturas [2] [3]

[1] H. Müller, L. O’Brien, M. Klein, and B. Wood, “Autonomic computing.” Technical Note CMU/SEI-2006-TN-006, Software Engineering Institute, Carnegie Mellon University, 2006.

[2] Y. Maurel, P. Lalanda, and A. Diaconescu, “Towards a Service-Oriented Component Model for Autonomic Management,” in Proceedings of the 2011 IEEE International Conference on Services Computing, 2011, pp. 544–551.

[3] P. Lalanda, J. A. McCann, and A. Diaconescu, Autonomic Computing: Principles, Design and Implementation. Springer Publishing Company, Incorporated, 2013.

4

Proposta de Trabalho

5

Objetivo

Estudar de forma exploratória sistemas autonômicos para

identificar possíveis problemas de design que afetam a

capacidade de reconfiguração dinâmica de tais sistemas

6

Questões de Pesquisa

Sistemas Autonômicos possuem problemas de design que

afetam sua capacidade de reconfiguração dinâmica?

Quais são os problemas encontrados?

A solução dos problemas pode melhorar a capacidade de

reconfiguração de tais sistemas?

7

Hipótese

H1 – Problemas de design afetam a capacidade de

reconfiguração do sistema

8

Método Empírico

Método empírico

Estudo exploratório

Revisão bibliográfica

9

Diretrizes para Reconfiguração

Escolha baseada em outros estudos

Taxonomia

Aspectos de reconfiguração dinâmica

Boas práticas e anomalias de código no desenvolvimento de sistemas

reconfiguráveis

Diretrizes foram separadas

Características dos sistemas

Métricas e boas práticas encontradas na análise do código

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Características Avaliadas

Reconfiguração

Paramétrica ou estrutural

Composição do código

Dinâmica ou estática [em tempo de compilação ou implantação]

Manutenção de estado

Sim ou não

Distribuição da reconfiguração

Distribuída ou centralizada

Transparência da reconfiguração

Transparente, aplicação ciente ou dependente da aplicação

Gerenciamento de reconfiguração

Sim ou não

Gerenciamento de versões

Suporte dinâmica, suporte estático ou sem suporte

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Métricas, Anomalias e Boas

Práticas Boas práticas

Separação entre lógica da aplicação e lógica de adaptação

Programação orientada a interface

Uso do padrão factory

Uso do padrão builder

Uso de um padrão para salvar estado

Métricas e anomalias

Linhas de código

God class

Método longo

Acoplamento aferente e eferente

Feature envy

Código duplicado

Interface ambígua

Conector envy

Scattered parasitic functionality

Shotgun surgery

Divergent change

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Sistemas Avaliados

Adapta [1]

Middleware para o desenvolvimento de aplicações adaptativas

Baseado em trabalhos anteriores [2] [3]

Foi utilizado para criar a aplicação AutoGrid [4]

Serviços de monitoramento e notificação

Define uma linguagem de reconfiguração

~9KLOC

[1] M. A. S. Sallem and F. J. da S. e Silva, “Adapta: um arcabouço para o desenvolvimento de aplicações distribuídas adaptativas,” Dissertaçao de Mestrado,

Programa de Pós-Graduaçao em Engenharia de Eletricidade, Universidade Federal do Maranhão, 2008.

[2] F. J. da S. e Silva, “Adaptação Dinâmica de Sistemas Distribuídos,” PhD thesis, Instituto de Matemática e Estatística da Universidade de São Paulo, 2003.

[3] F. J. da S. e Silva, F. Kon, J. Yoder, and R. Johnson, “A Pattern Language for Adaptive Distributed Systems,” in SugarLoaf PLoP 2005, 2005.

[4]M. A. S. Sallem, S. A. de Sousa, and F. J. da S. e Silva, “AutoGrid: Towards an Autonomic Grid Middleware,” in 16th IEEE International Workshops on

Enabling Technologies: Infrastructure for Collaborative Enterprises (WETICE 2007), 2007, pp. 223–228.

13

Sistemas Avaliados

MAPE-SDDL (Scalable Data Distribution Layer) [1]

Inspirado pelo MAPE-K

Middleware para construção de sistemas autonômicos

Suporta monitoramento, planejamento e execução das reconfigurações

Utilizado no middleware SDDL [2] [3]

~4KLOC

[1] R. O. Vasconcelos, M. Endler, B. de T. P. Gomes, and F. J. da S. e Silva, “Towards Autonomous Load Balancing for Mobile Data Stream Processing and Communication Middleware Based on Data Distribution Service,” in ICAS 2013 : The Ninth International Conference on Autonomic and Autonomous Systems, 2013, pp. 7–13.[2] L. David, R. Vasconcelos, L. Alves, R. André, and M. Endler, “A DDS-based middleware for scalable tracking, communication and collaboration of mobile nodes,” Journal of Internet Services and Applications, vol. 4, no. 1, p. 16, 2013.[3] L. David, R. Vasconcelos, L. Alves, R. Andre, G. Baptista, and M. Endler, “A Communication Middleware for ScalableReal-Time Mobile Collaboration,” in 2012 IEEE 21st International Workshop on Enabling Technologies: Infrastructure for Collaborative Enterprises (WETICE), 2012, pp. 54–59.

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Sistemas Avaliados

DPSLB (Data Processing Slice Load Balancing) [1]

Gerencia descoberta e balanceamento de carga entre nós de processamento

Apps de processamento de fluxo de dados

MAPE-K distribuído

Monitoramento e reconfiguração dos nós

~5KLOC

[1] R. O. Vasconcelos and M. Endler, “A Dynamic Load Balancing Mechanism for Data Stream Processing on DDS Systems,” M.Sc Thesis, Departamento de Informática, PUC-Rio - Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2013.

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Coleta e Análise dos Dados

Atividades

Detecção de anomalias de código

Semiautomática

CodePro, Jdeodorant, SonarQube

Classificação quanto a capacidade de reconfiguração

Manual

Inspeção do código e leitura dos trabalhos

Uso de boas práticas

Manual

Inspeção do código

16

Avaliação

17

Avaliação

Características dos trabalhos avaliados

Características Adapta DPSLB MAPE-SDDL

Reconfiguração Estrutural Paramétrica Paramétrica

Composição do código Dinâmica Estática (em tempo de

implantação)

Estática (em tempo de

compilação)

Manutenção de estado Sim Sim Não

Distribuição da

reconfiguração

Distribuída Distribuída Distribuída

Transparência da

reconfiguração

Aplicação ciente Transparente Aplicação ciente

Gerenciamento de

reconfiguração

Sim Sim Não

Gerenciamento de versões Sem suporte Sem suporte Sem suporte

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Avaliação

Resultado das métricas e uso das boas práticas

Métrica/Indicador Adapta DPSLB MAPE-SDDL

Acoplamento aferente 65 10 48

Acoplamento eferente 197 17 89

Linhas de código 9,692 5,221 4,012

Código duplicado 905 10 218

Método longo 23 0 1

God Class 31 8 12

Feature envy 15 3 9

Interface ambígua 7 1 0

Separação entre Lógica e

adaptaçãoSim Sim Não

Programação orientada a

interface

Sim, trechos de código

adaptáveisNão Não

Uso do padrão factory Não Não Não

Uso do padrão builder Não Não Não

Padrão para salvar estado Não Não Não

19

Conclusão

20

Conclusão

Dificuldade no planejamento e execução do estudo

Poucos trabalhos semelhantes

Tarefa desafiadora

Levantamento das diretrizes e métricas

Maioria dos estudos preocupados com modularidade, manutenibilidade, ...

Primeira tentativa na avaliação de problemas de design que podem

afetar a capacidade de reconfiguração

Estudo criterioso

Métricas, boas práticas e anti-padrões

Acesso a mais sistemas

Avaliação mais precisa

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Conclusão

Resultados preliminares

Crescimento no estudo desenvolvimento e uso de sistemas

dinamicamente reconfiguráveis

Poderá ser importante avaliar também aspectos de reconfiguração dinâmica, não

apenas os tradicionais como modularidade e manutenibilidade, por exemplo

22

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