[论文解读] Modeling Cloud Architectures as Interactive Systems

Antonio Pérez, Bernhard Rumpe⋆|arXiv (Cornell University)|Aug 25, 2014

Advanced Software Engineering Methodologies参考文献 4被引用 13

一句话总结

本文提出一种架构描述语言，将云软件建模为交互式系统，以抽象化低层次技术复杂性。通过将云架构视为交互式系统，该方法支持一种模型驱动的方法论，提升了云基网络物理系统在设计、部署和维护方面的清晰度与可维护性，尤其通过一种专为云需求定制的架构风格实现。

ABSTRACT

The development and maintenance of cloud software is complicated by complex but crucial technological requirements that are tightly coupled with each other and with the softwares actual business functionality. Consequently, the complexity of design, implementation, deployment, and maintenance activities increases. We present an architecture description language that raises the level of technological abstraction by modeling cloud software as interactive systems. We show how its models correspond to an architecture style that particularly meets the requirements of cloud-based cyber-physical systems. The result provides a basis for an architecture-driven model-based methodology for engineering cloud software.

研究动机与目标

• 为应对由于技术与功能需求紧密耦合而导致的云软件设计、实现和维护日益增加的复杂性。
• 通过将系统视为交互实体，提升云架构建模的抽象层次。
• 开发一种支持以架构为驱动、基于模型的云软件工程方法论的架构描述语言。
• 定义一种专为云基网络物理系统设计的架构风格。
• 通过形式化建模提升云软件开发的可管理性与清晰度。

提出的方法

• 作者提出一种架构描述语言（ADL），将云系统建模为交互式系统，强调行为与结构的分离。
• 该方法采用一种形式化的架构风格，捕捉组件与云基础设施元素之间的交互。
• 该方法在更高抽象层次上将技术性关注点——如可扩展性、容错性和动态资源分配——集成到模型中。
• 建模框架支持基于模型的开发，支持自动化代码生成与验证。
• 该架构风格基于形式化语义，支持对系统属性的分析与验证。
• 该方法通过一个高性能计算与云计算背景下的案例研究进行评估，证明了其适用性。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何对云软件架构进行抽象化，以在保留关键技术与功能需求的同时降低复杂性？
• RQ2 何种架构风格最能支持云基网络物理系统中的交互模式与非功能性属性？
• RQ3 将云系统建模为交互式系统，是否能够实现更可维护、可扩展的模型驱动开发流程？
• RQ4 如何将弹性与容错等技术性关注点正式集成到架构模型中？
• RQ5 基于交互式系统原则的云系统架构描述语言是否具备可行性与优势？

主要发现

• 所提出的架构描述语言成功抽象了底层云复杂性，实现了更清晰的系统规格说明。
• 交互式系统建模方法支持一种与云基网络物理系统相适配的连贯架构风格。
• 该方法支持模型驱动的开发生命周期，提升了可维护性并减少了易出错的手动配置。
• 该框架支持形式化分析与自动化代码生成，增强了可靠性与一致性。
• 该方法在国际高性能与云计算建模工程研讨会（International Workshop on Model-Driven Engineering for High Performance and Cloud Computing）的真实场景中得到验证。
• 结果表明，将云系统建模为交互式系统可提升设计清晰度，并支持云软件的系统化工程。