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Konstruktion selbst-organisierender Softwaresysteme

Hella Seebach

Konstruktion selbst-organisierender Softwaresysteme

Erstgutachter: Prof. Dr. Wolfgang Reif
Zweitgutachter: Prof. Dr. Bernhard Bauer
published 15.12.2011 in: Berlin Dissertation, Fakultät für Angewandte Informatik, Universität Augsburg, 2011

Publisher: Logos Verlag Berlin


ISBN: 978-3-8325-3033-4


Selbst-Organisation ist eine erfolgversprechende Technik für die Entwicklung zukunftsfähiger Softwaresysteme. Es werden immer ausgefeiltere Selbst-Organisationsmechanismen für die Reduktion als auch Handhabung der Komplexität zukünftiger Softwaresysteme entwickelt, sowohl bzgl. der Konstruktion der Systeme, als auch der Handhabung zur Laufzeit. Diese Mechanismen sind oftmals exakt zugeschnitten und optimiert für das eine Problem, das der Mechanismus lösen soll. Es gibt wenige Impulse in die Richtung eines einheitlichen strukturierten Vorgehens in der Entwicklung solcher selbst-organisierender Softwaresysteme. Selbst-Organisation ist auf der einen Seite eine Möglichkeit, die Komplexität in den Griff zu bekommen, auf der anderen Seite aber auch ein Mechanismus, der sämtliche, herkömmliche Analysen von Systemverhalten hinfällig werden lässt, da sich das System eigenständig in Struktur und Verhalten verändern kann. Es wird also ein Entwicklungsansatz benötigt, der die Komplexität der zu konstruierenden Systeme in den Griff bekommt und zusätzlich wieder Aussagen über das Systemverhalten ermöglicht, trotz integrierter Selbst-Organisation.

Das Hauptergebnis dieser Arbeit ist ein durchgängiger Softwareentwicklungsansatz für selbstorganisierende Ressourcenflusssysteme. Für die Klasse der Ressourcenflusssysteme wurde ein Pattern entwickelt, das die Struktur, d.h. alle benötigten Komponenten, sowie deren Zusammenspiel definiert. Des Weiteren wurde eine Methode zur Spezifikation korrekter Systemzustände entwickelt, die in Kombination mit dem Restore Invariant Approach eine Überwachung des Verhaltens der selbst-organisierenden Systeme zur Laufzeit ermöglicht. Es steht eine Referenzimplementierung auf Basis eines Multi-Agenten-Systems zur Verfügung, die diese Techniken umsetzt. Sie weist einen Plugin-Mechanismus auf, um verschiedene Selbst- Organisationsmechanismen zu integrieren. Unter anderem wird in dieser Arbeit ein verteilter Mechanismus für Ressourcenflusssysteme vorgestellt, der mit rein lokalem Wissen in der Lage ist, ein System nach Ausfällen oder bei veränderten Umweltbedingungen wieder in einen Zustand zu überführen, in dem es korrekt arbeiten kann. Alle entwickelten Techniken sind in einer Software Engineering Guideline zusammengefasst und werden anhand zweier Fallstudien evaluiert.  


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