[논문 리뷰] Support pour la reconfiguration d'implantation dans les applications a composants Java

Jakub Kornaś, Matthieu Leclercq외 2명|arXiv (Cornell University)|2004. 11. 24.

Advanced Software Engineering Methodologies참고 문헌 11인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 Julia, Fractal 컴포넌트 모델의 자바 구현체인 자바 기반 컴포넌트 시스템에서 동적 구현 재구성 기능을 가능하게 하기 위해 Julia를 확장한 새로운 접근법을 제시한다. 이는 표준 자바 클래스 로더 메커니즘의 제약을 극복하기 위해 컴포넌트 경계를 중심으로 구성된 임의의 클래스 로더 계층을 도입함으로써, 바이트코드 수정 없이도 동일한 클래스의 여러 버전이 공존할 수 있도록 하며, Julia의 아키텍처 기술 언어(ADL)와 원활하게 통합된다.

ABSTRACT

Nowadays, numerous component models are used for various purposes: to build applications, middleware or even operating systems. Those models commonly support structure reconfiguration, that is modification of application's architecture at runtime. On the other hand, very few allow implementation reconfiguration, that is runtime modification of the code of components building the application. In this article we present the work we performed on JULIA, a Java-based implementation of the FRACTAL component model, in order for it to support implementation reconfigurations. We show how we overcame the limitations of Java class loading mechanism to allow runtime modifications of components' implementation and interfaces. We also describe the integration of our solution with the JULIA ADL.

연구 동기 및 목표

• 대부분의 컴포넌트 모델에서 런타임 시 구현 재구성 기능이 부족한 점을 해결할 것. 특히 자바 기반 시스템에서의 문제를 중심으로.
• 자바 표준 클래스 로더 메커니즘의 근본적인 한계, 예를 들어 클래스를 언로드할 수 없거나 동일한 클래스의 여러 버전을 로드할 수 없는 점을 극복할 것.
• 언어 자체의 자바 언어 의미 체계를 변경하지 않고도 런타임 중에 컴포넌트의 구현 및 인터페이스를 동적으로 업데이트할 수 있도록 할 것.
• Julia의 아키텍처 기술 언어(ADL)와의 통합을 통해 개발자가 정의한 재구성 정책을 투명하게 적용할 수 있도록 할 것.
• 컴포넌트 수준의 재구성에 대해 세밀한 제어를 가능하게 하는 유연하고 확장 가능한 메커니즘을 제공할 것.

제안 방법

• Julia의 ADL에 표현된 컴포넌트 경계 및 재구성 요구사항을 기반으로 사용자 정의 클래스 로더 계층을 설계하고 구현할 것.
• 모듈 로더 프레임워크를 사용해 다수의 클래스 로더를 조율함으로써 컴포넌트의 구현을 독립적으로 로드 및 언로드할 수 있도록 할 것.
• 표준 JVM 클래스 로더의 위임 모델에서 클래스 로딩을 분리하기 위해 각 컴포넌트 또는 컴포넌트 그룹에 고유한 클래스 로더 인스턴스를 할당할 것.
• 클래스 로더 트리의 부모-자식 관계를 철저히 관리함으로써 컴포넌트 간의 형식 안정성과 클래스 가시성을 확보할 것.
• 클래스 로더 관리 기능을 Julia의 ADL와 통합하여 개발자가 재구성의 세밀함과 클래스 소스(예: .class, .jar 파일)를 지정할 수 있도록 할 것.
• 바이트코드 수정이나 클래스 이름 변경을 피함으로써 자바 리플렉션 및 Class.forName()과 같은 표준 API와의 완전한 호환성을 유지할 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 표준 클래스 로더 메커니즘의 제약에도 불구하고 자바 기반 컴포넌트 시스템에서 동적 구현 재구성을 어떻게 달성할 수 있는가?
• RQ2 동일한 클래스의 여러 버전이 컴포넌트 모델에서 런타임에 공존할 수 있도록 하는 아키텍처적 및 구현 전략은 무엇인가?
• RQ3 어떤 아키텍처 기술 언어를 사용하면 동적 재구성 기능을 개발자에게 투명하고 구성 가능한 방식으로 통합할 수 있는가?
• RQ4 컴포넌트 재구성에 있어 계층적 클래스 로더(J2EE 방식)와 임의의 클래스 로더 토폴로지 간의 성능 및 기능적 차이점은 무엇인가?
• RQ5 컴포넌트의 바이트코드를 수정하거나 표준 자바 리플렉션 의미 체계를 깨뜨리지 않고도 동적 재구성을 달성할 수 있는가?

주요 결과

• 제안된 솔루션은 바이트코드 수정 없이 Julia에서 컴포넌트의 구현 및 인터페이스에 대한 런타임 재구성을 성공적으로 구현하였다.
• 고정된 트리 구조가 아닌 임의의 클래스 로더 계층을 사용함으로써, J2EE 방식의 클래스 로더 계층이 재구성의 유연성을 제한하는 문제를 극복하였다.
• 자바 리플렉션과의 완전한 호환성을 유지하였으며, 클래스 이름을 변경하는 접근 방식에서 깨지는 Class.forName() 기능도 정상적으로 작동한다.
• Julia의 ADL와의 통합을 통해 개발자가 재구성의 세밀함과 클래스 소스를 지정할 수 있어, 메커니즘이 구성 가능하고 투명하다.
• 바이트코드 웨이빙이나 프oxy 기반 솔루션에서 발생하는 런타임 성능 오버헤드를 피하기 위해 표준 클래스 로딩 메커니즘을 기반으로 하되, 제어를 확장함으로써 성능에 영향을 주지 않는다.
• 프로토타입은 컴포넌트를 개별적으로 관리하고 전용 모듈 로더 프레임워크를 통해 조율하는 방식으로, Fractal과 같은 컴포넌트 모델에서도 동적 재구성이 가능하다는 것을 입증하였다.