[論文レビュー] Constructing Active Architectures in the ArchWare ADL

Ronald Morrison, Graham Kirby+7 more|arXiv (Cornell University)|Jun 24, 2010

Advanced Software Engineering Methodologies参考文献 17被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、ArchWare ADL を用いたアクティブなソフトウェアアーキテクチャを構築するための新規アプローチを提示する。動的構造的進化を可能にするために、π計算に基づく言語、ハイパーコード実行モデル、構造的リフレクション、および分解演算子が用いられる。主な貢献は、実行時再構成、コンポonentの交換、仕様の進化をサポートする統合フレームワークを提供することであり、複雑で変化し続ける環境において真に適応的かつ自己適応的なシステムを実現可能にする。

ABSTRACT

Software that cannot change is condemned to atrophy: it cannot accommodate the constant revision and re-negotiation of its business goals nor intercept the potential of new technology. To accommodate change in such systems we have defined an active software architecture to be: dynamic in that the structure and cardinality of the components and interactions are not statically known; updatable in that components can be replaced dynamically; and evolvable in that it permits its executing specification to be changed. Here we describe the facilities of the ArchWare architecture description language (ADL) for specifying active architectures. The contribution of the work is the unique combination of concepts including: a π-calculus based communication and expression language for specifying executable architectures; hyper-code as an underlying representation of system execution; a decomposition operator to break up and introspect on executing systems; and structural reflection for creating new components and binding them into running systems.

研究の動機と目的

• 変化するビジネス目標や技術的進歩に応じて進化できない静的ソフトウェアアーキテクチャの限界を解消すること。
• 実行時に動的で、更新可能で、進化可能な構造を持つアクティブアーキテクチャモデルを定義および実装すること。
• 実行時における自己内省と構造的変更をサポートする形式的かつ実行可能な記述言語を提供すること。
• システムの停止なしに実行時におけるコンポーネントの交換とシステム再構成を可能にすること。
• 構造的リフレクションと分解メカニズムを統合的に組み合わせた、一貫性のあるADLとしての活用を可能にすること。

提案手法

• ArchWare ADL は、実行可能なシステム動作と相互作用をモデル化するため、π計算に基づく通信および式言語を用いる。
• ハイパーコードは、システム実行の下位層の表現として機能し、アクティブコンポーネントの内省と操作を可能にする。
• 分解演算子により、実行中のシステムをその構成要素に分解し、分析や変更が実行時に行えるようになる。
• 構造的リフレクションメカニズムにより、新しいコンポーネントの作成と実行中のシステムへの動的バインディングが可能になる。
• ADL はこれらの機能を統合し、実行時における進化をサポートする単一の実行可能アーキテクチャ記述言語として実装される。
• システムは、ArchWare フレームワーク内での形式的仕様と実行を通じて実装および評価される。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 実行時に動的構造的変更をサポートできるように、ソフトウェアアーキテクチャをどのように設計できるか？
• RQ2 進化するシステムアーキテクチャを表現および実行するために必要な言語的構成要素は何か？
• RQ3 システムが実行中の間に、コンポーネントを内省し、変更し、再構成するにはどのような仕組みが必要か？
• RQ4 実行中のシステムに新しいコンポーネントを生成し統合するにはどのようなメカニズムが必要か？
• RQ5 通信モデル、実行表現、およびリフレクションの組み合わせが、真のアーキテクチャ的進化をどのように支援するか？

主な発見

• ArchWare ADL は、動的構造、更新可能なコンポーネント、進化可能な振る舞いを備えたアクティブアーキテクチャの記述を成功裏にサポートしている。
• π計算の意味論の統合により、アクティブシステムにおける並行的かつ移動可能な相互作用の正確なモデル化が可能になった。
• ハイパーコードは、システム状態と実行の均一かつ内省可能な表現を提供し、実行時における操作を可能にする。
• 分解演算子により、実行を停止させることなく、実行中のアクティブシステムコンポーネントの分析と変更が可能になった。
• 構造的リフレクションにより、実行中のシステムへの新しいコンポーネントの作成とバインディングが可能となり、実行時における進化を支援した。
• フレームワークは、形式的かつ実行可能なアーキテクチャ記述を通じて、自己適応システムの構築の可能性を示した。