Dynamic Software Architectures for Resilient Distributed Systems

Abstract

Resilient Distributed Systems (RDS) are large-scale distributed systems that remain de-pendable despite their very dynamic, open-ended, and inherently unpredictable environ-ments. This combination of system and environment properties makes development of soft-ware architectures for RDS using contemporary architecture models and abstractions very challenging. Therefore, the thesis proposes: (1) new architecture abstractions that are tailored for building dynamic software architectures for RDS, (2) design models and processes that endorse these abstractions at design time, and (3) means for efficient implementation, execu-tion, and analysis of architectures based on these abstractions. Specifically, the thesis delivers (1) by introducing the DEECo component model, based on the concept of component ensembles. Contributing to (2), the thesis presents the Invari-ant Refinement Method, governing dependable, formally-grounded design of DEECo-based architectures, and the ARCAS method, focusing on dependable realization of open-ended dynamic component bindings typical for DEECo. Furthermore, it pursues (3) by presenting a formal operational semantics of DEECo and its mapping to Java in terms of an execution environment prototype - jDEECo. Additionally, the semantics is used as a basis for formal analysis via model...

Resilientní Distribuované Systémy (RDS) jsou ty rozsáhlé distribuované systémy, které fungují spolehlivě navzdory svému značně dynamickému, otevřenému a z principu nepředvídatelnému prostředí. Takováto kombinace systémových vlastností a vlastností prostředí však velmi ztěžuje vývoj softwarových architektur pomocí dnes dostupných softwarových modelů a abstrakcí. Proto se tato dizertační práce snaží přinést: (1) nové abstrakce, které jsou speciálně uzpůsobeny potřebám dynamických softwarových architektur RDS, (2) softwarové modely a procesy, které usnadňují použití těchto abstrakcí během vývoje, a (3) prostředky pro efektivní implementaci, provoz i analýzu softwarových architektur postavených na těchto abstrakcích. Tato práce řeší bod (1) zavedením komponentového modelu DEECo, jenž je založen na konceptu ensemblů komponent. Práce dále přispívá k (2) představením metody Invariant Refinement Method, která zajišťuje spolehlivý formalizovaný vývoj softwarových architektur postavených na DEECo, a uvedením metody ARCAS, která se soustředí na spolehlivou realizaci dynamických spojení komponent, typických pro DEECo. Práce se věnuje (3) prostřednictvím formalizace operační sémantiky komponentového modelu DEECo a projekcí této sémantiky do jazyka Java formou prototypu běhového prostředí - jDEECo. Tato sémantika je dále...