[論文レビュー] Meta-Data Objects as the Basis for System Evolution

Florida Estrella, Richard McClatchey+3 more|arXiv (Cornell University)|Jul 30, 2001

Business Process Modeling and Analysis参考文献 4被引用数 15

ひとこと要約

本論文は、変化するユーザー要件に応じたシステム進化を可能にするメタデータオブジェクトを用いた自己反映型ソフトウェアアーキテクチャを提案する。暗黙的であるシステム的側面を明示的でバージョン可能なメタデータオブジェクトに具体化することで、システム構造と振るまいを分離し、モデルと実装の非同期的かつ独立した進化を可能にする。これは高エネルギー物理学分野のCRISTALプロジェクトにおいて実証された。

ABSTRACT

One of the main factors driving object-oriented software development in the Web- age is the need for systems to evolve as user requirements change. A crucial factor in the creation of adaptable systems dealing with changing requirements is the suitability of the underlying technology in allowing the evolution of the system. A reflective system utilizes an open architecture where implicit system aspects are reified to become explicit first-class (meta-data) objects. These implicit system aspects are often fundamental structures which are inaccessible and immutable, and their reification as meta-data objects can serve as the basis for changes and extensions to the system, making it self- describing. To address the evolvability issue, this paper proposes a reflective architecture based on two orthogonal abstractions - model abstraction and information abstraction. In this architecture the modeling abstractions allow for the separation of the description meta-data from the system aspects they represent so that they can be managed and versioned independently, asynchronously and explicitly. A practical example of this philosophy, the CRISTAL project, is used to demonstrate the use of meta-data objects to handle system evolution.

研究の動機と目的

• 変化するユーザー要件下におけるオブジェクト指向ソフトウェアにおけるシステムの拡張可能性の課題に対処すること。
• コア構造的側面が暗黙的かつ不変であるという従来のシステムの制限を克服すること。
• システムモデルとその実装の独立的管理およびバージョニングを可能にすること。
• 明示的なメタデータ抽象化を通じて自己記述的システムの基盤を提供すること。
• 実世界の科学的ソフトウェア文脈（CRISTALプロジェクト）において、本手法の実現可能性を示すこと。

提案手法

• モデル抽象化と情報抽象化という2つの直交的抽象化に基づく自己反映型アーキテクチャを導入すること。
• クラス構造や制約などの暗黙的システム的側面を一次的メタデータオブジェクトに具体化すること。
• システムモデルの記述を、それらが表すランタイムシステム的側面から分離すること。
• メタデータオブジェクトとシステムコンポonentの独立的かつ非同期的かつ明示的なバージョニングを可能にすること。
• アーキテクチャの検証のため、実装事例としてCRISTALプロジェクトを活用すること。
• ランタイムにおける自己内省、変更、進化を支援するためにメタデータオブジェクトを活用すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 オブジェクト指向システムにおいて、システム進化をランタイム振るまいからどのように分離できるか？
• RQ2 暗黙的であるシステム構造を明示的かつ管理可能でバージョン可能なものにするために、どのようなアーキテクチャ的メカニズムが必要か？
• RQ3 メタデータオブジェクトが、システムモデルと実装の独立的進化を効果的に支援できるか？
• RQ4 モデルと情報抽象化の分離が、システムの適応性をどのように向上させるか？
• RQ5 本手法は、要件が変化する実世界の科学的ソフトウェアシステムに、どの程度適用可能か？

主な発見

• 自己反映型アーキテクチャにより、従来暗黙的であった構造的側面がメタデータオブジェクトを通じて明示化され、システム進化が可能になった。
• モデル抽象化と情報抽象化により、システムコンポーネントの独立的かつ非同期的かつ明示的なバージョニングが実現された。
• CRISTALプロジェクトは、メタデータ駆動の進化が高エネルギー物理学ソフトウェアにおける複雑で変化し続ける要件を満たすことを実証した。
• 本手法により、システム構造と振るまいをランタイムで自己内省および変更可能な自己記述的システムが実現された。
• 実装からメタデータを分離することで、保守性が向上し、長期的なシステム進化を支援するようになった。
• 本アーキテクチャは、動的で複雑な要件を有する分野における進化可能なシステムのスケーラブルな基盤を提供した。