[논문 리뷰] Monitoring Distributed Component-Based Systems

Hosein Nazarpour, Ylìès Falcone외 3명|arXiv (Cornell University)|2017. 05. 15.

Distributed systems and fault tolerance참고 문헌 79인용 수 11

한 줄 요약

이 논문은 다자간 상호작용을 수반하는 분산 컴포넌트 기반 시스템을 위한 새로운 온라인 모니터링 접근법을 제시한다. 선형 시간 논리(LTL)에서의 전역 성질은 지역적으로 관측된 부분 추적에서 동적으로 계산되는 격자 구조를 통해 재구성된 호환 가능한 전역 추적을 이용해 중심화된 관측자에 의해 검증된다. 이 방법은 이벤트 수에 관계없이 낮은 모니터링 오버헤드와 격자 크기의 안정성을 보장하며, RVDIST 프로토타입 도구를 활용한 실험을 통해 이를 입증한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 다자간 상호작용을 수반하는 분산 컴포넌트 기반 시스템(CBSs)에서 런타임 시 전역 상태 성질을 검증할 수 있도록 하는 것.
• 분산 실행과 전역 동기화의 부재로 인해 전역 시스템 상태를 직접 관찰할 수 없을 때 LTL 성질을 검증하는 데 도전하는 문제를 해결하는 것.
• 지역적 부분 추적에서 호환 가능한 전역 추적을 동시성 유지 방식으로 효율적으로 재구성하는 중심화된 모니터링 프레임워크를 설계하는 것.
• 입력 이벤트 수가 증가하더라도 모니터링 오버헤드와 계산 격자 크기를 최소화하는 것.

제안 방법

• 각 스케줄러에서 발생하는 이벤트를 생성하도록 분산 CBS를 인스트루멘테이션하여 컴포넌트 상태의 지역적 부분 추적을 캡처한다.
• 모든 스케줄러로부터의 지역 이벤트 시퀀스를 수집하기 위해 중심화된 관측자를 사용한다.
• 모든 지역적으로 관측된 이벤트와 호환되는 부분 추적을 인코딩하고 동시성을 유지하는 동적 계산 격자를 구성한다.
• 격자 각 노드에서 루트에서 그 노드까지의 모든 경로를 따라 평가된 LTL 공식의 집합을 유지한다.
• 전면 노드에서 공식을 평가하여 실시간으로 LTL 모니터링을 수행하며, 이는 현재의 모든 호환 가능한 전역 추적 상태를 나타낸다.
• 격자 크기가 수신된 이벤트 수에 민감하지 않도록 보장하기 위해 최적화 기법을 적용한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 전역 상태가 직접 관측되지 않는 분산 컴포넌트 기반 시스템에서 전역 LTL 성질을 어떻게 모니터링할 수 있는가?
• RQ2 분산된 부분 순서 기반 지역 관측에서 호환 가능한 전역 추적을 효율적이고 확장 가능한 방식으로 재구성하는 방법은 무엇인가?
• RQ3 고도의 이벤트 볼륨에도 격자 크기와 계산 오버헤드를 낮게 유지하기 위해 모니터링 과정을 어떻게 최적화할 수 있는가?
• RQ4 중앙화된 관측자가 지역 관측과 일치하는 모든 가능한 전역 실행을 압축된 표현으로 효과적으로 유지할 수 있는가?

주요 결과

• 구축된 계산 격자의 크기는 수신된 이벤트 수에 영향을 받지 않아 확장성 보장.
• 온라인 모니터링 알고리즘의 효과적인 최적화 덕분에 격자 크기가 합리적으로 작게 유지됨.
• 모니터링 과정에서 낮은 계산 오버헤드가 발생하여 실시간 배포에 실용적임.
• 프로토타입 도구 RVDIST는 이 모니터링 접근법을 성공적으로 구현하였으며 실험 워크로드에서 그 효율성을 입증함.