[論文レビュー] Monitoring Distributed Component-Based Systems

Hosein Nazarpour, Ylìès Falcone+3 more|arXiv (Cornell University)|May 15, 2017

Distributed systems and fault tolerance参考文献 79被引用数 11

ひとこと要約

本稿では、複数当事者間の相互作用を伴う分散型コンponentベースシステムにおける、新しいオンライン監視手法を提示する。線形時相論理（LTL）におけるグローバルな性質は、分散して実行されるシステムでグローバルな同期が存在しないため、グローバルな状態が直接観測できない状況においても、局所的に観測された部分的トレースから動的計算ラティスを用いて適合するグローバルトレースを再構築する集中型オブザーバーを用いて検証される。実験により、イベント数にかかわらず監視オーバーヘッドとラティスサイズの安定性が確認された。

ABSTRACT

This paper addresses the online monitoring of distributed component-based systems with multi-party interactions against user-provided properties expressed in linear-temporal logic and referring to global states. We consider intrinsically independent components whose interactions are partitioned on distributed controllers. In this context, the problem that arises is that a global state of the system is not available to the monitor. Instead, we attach local controllers to schedulers to retrieve the concurrent local traces. Local traces are sent to a global observer which reconstructs the set of global traces that are compatible with the local ones, in a concurrency-preserving fashion. In this context, the reconstruction of the global traces is done on-the-fly using a lattice of partial states encoding the global traces compatible with the locally-observed traces. We implemented our monitoring approach in a prototype tool called RVDIST. RVDIST executes in parallel with the distributed model and takes as input the events generated from each scheduler and outputs the evaluated computation lattice. Our experiments show that, thanks to the optimisation applied in the online monitoring algorithm, i) the size of the constructed computation lattice is insensitive to the the number of received events, (ii) the lattice size is kept reasonable and (iii) the overhead of the monitoring process is cheap.

研究の動機と目的

• マルチパーティ相互作用を伴う分散型コンponentベースシステム（CBS）におけるグローバルステート性質のランタイム検証を可能にすること。
• 分散実行とグローバル同期の欠如により、グローバルシステム状態が直接観測できない状況においてLTL性質を検証する課題に対処すること。
• 並列実行を保ちながら、局所的な部分的トレースから適合するグローバルトレースを再構築する効率的で集中型の監視フレームワークを設計すること。
• 入力イベント数の増加にかかわらず、監視オーバーヘッドを最小限に抑え、計算ラティスサイズを管理可能に保つこと。

提案手法

• スケジューラごとにイベントを生成するように分散CBSをインストルメンテーションし、コンponent状態の局所的部分的トレースをキャプチャする。
• 集中型オブザーバーが、すべてのスケジューラから得た局所的イベントシーケンスを収集する。
• すべての局所的に観測されたイベントと整合する部分的トレースを符号化する動的計算ラティスを構築する。この際、並列性を保持する。
• 各ラティスノードでは、そのノードまでのルートからのすべてのパスに沿って評価されたLTL論理式の集合を維持する。
• フロントイアノード（境界ノード）で論理式を評価することで、実時間でのLTL監視を実行する。フロントイアノードは、すべての適合するグローバルトレースの現在の状態を表す。
• イベント受信数に依存しないラティスサイズを保つために最適化を適用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 グローバル状態が直接観測できない分散型コンponentベースシステムにおいて、どのようにしてグローバルLTL性質を監視できるか？
• RQ2 分散的で部分的に順序付けられた局所的観測から、適合するグローバルトレースを効率的かつスケーラブルに再構築する方法は何か？
• RQ3 高頻度のイベント入力にかかわらず、ラティスサイズと計算オーバーヘッドを低く保つために監視プロセスをどのように最適化できるか？
• RQ4 集中型オブザーバーは、局所的観測と整合するすべての可能なグローバル実行を、コンactな表現で効果的に維持できるか？

主な発見

• 構築された計算ラティスのサイズは、受信したイベント数に依存しない。これにより、スケーラビリティが保証される。
• オンライン監視アルゴリズムにおける効果的な最適化のおかげで、ラティスサイズは合理的に小さいまま保たれる。
• 監視プロセスは低計算オーバーヘッドを伴い、リアルタイムでの展開に実用的である。
• プロトタイプツールRVDISTは、監視アプローチを効果的に実装しており、実験的ワークロード上でその効率性を示している。