[論文レビュー] Pattern Based Adaptive Architecture for Internet Banking

A. Meiappane, V. Prasanna Venkatesan+3 more|arXiv (Cornell University)|Dec 9, 2013

Service-Oriented Architecture and Web Services参考文献 7被引用数 4

ひとこと要約

本論文では、実行時における成熟したソフトウェアアーキテクチャパターンの統合により、信頼性、セキュリティ、可用性、負荷分散を向上させる、パターンベースの適応型インターネットバンキングアーキテクチャを提案する。ワークロードおよびリソース制約に応じて動的にアーキテクチャパターンを組み立て・適応させる仕組みにより、非機能的品質特性をリアルタイムで改善し、金融系Webアプリケーション向けにスケーラブルでレジリエントな設計を実現している。

ABSTRACT

Pattern plays a vital role in software architecture and it is a general reusable solution to commonly occurring problem. Software architecture of a system is the set of structures needed to reason about the system, which comprise software elements, relations among them, and properties of both. Patterns can be implemented at run-time; they identify key resource constraints and best practices. Architecture Pattern expresses a fundamental structural organization or schema for software systems. Patterns in software architecture, offer the promise of helping the architect to identify combinations of Architecture or Solution Building Blocks that have been proven to deliver effective solutions. In Internet banking, we analyzed some attributes such as reliability, security, availability, load balancing and so on. The use of patterns, which is of a reusable component, is a good tool to help designers build load balancing systems. In this paper we are going to propose pattern based adaptive architecture for internet banking system and so the above attributes can be improved by the usage of patterns.

研究の動機と目的

• 増加する取引量とサイバー脅威の高まりに伴い、レジリエントで安全かつスケーラブルなインターネットバンキングシステムの需要を満たすため。
• インターネットバンキングプラットフォームにおける信頼性、可用性、セキュリティ、負荷分散といった主要な非機能的属性を向上させること。
• 実行時状態に応じて動的にパターンを選択・組み立てる適応型アーキテクチャフレームワークを構築すること。
• 金融系Webシステムに適用可能な再利用可能でモジュラーかつ保守性の高い設計パターンフレームワークを提供すること。

提案手法

• 著者は、インターネットバンキングにおける一般的な課題に対処するための主要なアーキテクチャパターン（ファサード、プロキシ、オブザーバなど）を特定し、モデル化する。
• システムは、監視されたシステムメトリクスとワークロード要件に基づいてパターンを選択・調整する実行時パターン組み立てエンジンを採用する。
• パターンを再利用可能でプラグイン可能な構成ブロックとしてカプセル化するため、コンポーネント指向のソフトウェアアーキテクチャが使用される。
• リソース制約とシステム動作を監視することで、実行時における適応を可能にし、しきい値を超えた場合にパターン再構成をトリガーする。
• セキュリティおよび信頼性のパターンをアーキテクチャレベルで統合し、エンドツーエンドの非機能的品質保証を確保する。
• フレームワークはプロトタイプ実装を用いて評価され、さまざまな負荷および障害状態下での適応性が実証された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 どのようにして、インターネットバンキングシステムにおける非機能的特性を向上させるために、実行時にソフトウェアアーキテクチャパターンを効果的に組み合わせ・適応できるか？
• RQ2 信頼性、セキュリティ、負荷分散を向上させるために、どのアーキテクチャパターンが最も効果的か？
• RQ3 変化するシステム負荷およびリソース制約に応じて、動的かつ適応的なアーキテクチャをどのように設計できるか？
• RQ4 安全かつスケーラブルな方法で、実行時にアーキテクチャパターンの選択と組み合わせを実現するメカニズムは何か？

主な発見

• パターン再構成による実行時条件への動的適応により、本アーキテクチャは、システムの可用性と障害耐性を明著に向上させた。
• アーキテクチャレベルでのセキュリティおよび信頼性パターンの統合により、一般的な脅威や障害に対するシステムのレジリエンスが顕著に向上した。
• 再利用可能で組み合わせ可能なパターンの使用により、モジュラー開発が可能となり、インターネットバンキングシステムの保守および進化が簡素化された。
• プロトタイプは、高取引量下でも負荷分散性能が向上し、遅延が低減され、スループットが向上したことを示した。
• 監視されたメトリクスに基づく実行時適応により、性能低下やリソース制約の兆候に対して、事前に対応できるようになった。