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INIZIO_TESTO_DA_INDICIZZARE

UNITA' DI RICERCA

italiano - english
Bibliografia
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[MOP02] V. Martena, A. Orso, M. Pezzè, Interclass Testing of Object Oriented Software, in proc. of the IEEE Int. Conf. on Engineering Complex Computer Systems, 2002.

[MP05] L. Mariani and M. Pezzè, Behavior Capture and Test: Automated Analysis of Component Integration, in proc. of the 10th IEEE Int.Conf. on Engineering of Complex Computer Systems, 2005.

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[PPT05] M. Pezzè, G.P. Picco, D. Tosi, Scavenging Complex Genomic Information Using Mobile Code: An Evaluation. In proc. of the 10th IEEE Int. Conf. on Engineering of Complex Computer Systems, 2005.

[RMP97] G.-C. Roman, P.J. McCann, and J.Y. Plun. Mobile UNITY: Reasoning and specification in mobile computing. ACM Transactions on Software Engineering and Methodology, 6(3), 1997.

[Ros92] D. Rosenblum. Towards a method of programming with assertions. In Proc. of the 14th Int. Conf. on Software Engineering, ACM Press, 1992.


[RPM00] G. C. Roman and G. P. Picco and A. L. Murphy, Software engineering for mobility: a roadmap, ICSE 00: proc. of the Conf. on The Future of Software Engineering, ACM Press, 2000.

[TACoS03] M. Pezzè ed., Proc. of the Int. ETAPS Workshop on Testing and Analysis of Component-Based Systems, ENTCS, 82(6), Elsevier, 2003.

[TACoS04] M. Pezzè ed., Proc. of the second Int. ETAPS Workshop on Testing and Analysis of Component-Based Systems, ENTCS, vol. 116, Elsevier, 2004.

[VK03] G. Valetto and G. Kaiser. Using process technology to control and coordinate software adaptation, in proc. of the 25th Int. Conf. on Software Engineering, IEEE Computer Society, 2003.

[WJK00] M. Wooldridge, N. R. Jennings, and D. Kinny, The Gaia Methodology for Agent-Oriented Analysis and Design, Autonomous Agents and Multi-Agent Systems, 3(3), Kluwer Academic, 2000.

[WKW99] Y. Wang, G. King, and H. Wickburg. A method for built-in tests in component-based software maintenance, in proc. of the 3rd European Conf. on Software Maintenance and Reengineering, IEEE Computer Society, 1999.

Programma di ricerca

COMMUTA: Componenti hardware/software mutanti per sistemi distribuiti dinamicamente riconfigurabili
Università di riferimento
Università degli Studi di MILANO-BICOCCA - INFORMATICA, SISTEMISTICA E COMUNICAZIONE - MILANO(MI)
Responsabile dell'Unità di ricerca
Mauro PEZZE'
Descrizione
Gli obiettivi dell'unità UniMiB nel progetto consistono nella definizione del supporto metodologico e tecnologico per il progetto e il controllo qualità di sistemi riconfigurabili ad agenti per applicazioni distribuite di controllo industriale. In particolare, l'unità sarà responsabile di definire:

- nuove tecniche e metodi per il progetto per l'adattabilità di applicazioni riconfigurabili basate su agenti mobili,

- nuove tecniche e metodi per il collaudo di applicazioni riconfigurabili, tenendo in considerazione le caratteristiche di adattabilità, mobilità, configurabilità ed eterogeneità della nuova classe di sistemi definita nel corso del progetto.

Il piano di lavoro dell'unità si articola in tre fasi principali in cui i suddetti metodi e tecniche verranno definiti, realizzati in versione prototipale e sperimentati sui casi di studio del progetto. Dal punto di vista dell'integrazione dei contributi, l'unità UniMiB collaborerà con le altre unità del progetto ad attività di sincronizzazione ed integrazione del lavoro che avranno luogo rispettivamente all'inizio e alla fine di ognuna delle tre fasi.

Facendo riferimento al piano descritto nel modello A, il lavoro dell'unità UniMiB nel progetto COMMUTA si articolerà nelle seguenti attività:

Progetto per l'adattabilità (responsabile principale)

- T1.B1 definizione di metodi e tecniche di progettazione e sviluppo di architetture ad agenti mobili per applicazioni riconfigurabili

- T2.B1 prototipo della piattaforma di progettazione e sviluppo di applicazioni riconfigurabili ad agenti

- T3.B1 applicazione della piattaforma allo sviluppo di un'applicazione riconfigurabile ad agenti e valutazione delle metodologie

Collaudo di applicazioni riconfigurabili (responsabile principale)

- T1.B2 definizione di tecniche di collaudo per architetture riconfigurabili

- T2.B2 prototipo delle tecniche di collaudo

- T3.B2 valutazione delle tecniche di collaudo

Attività di integrazione (attività coordinate da PoliTo e descritte in dettaglio nel modulo A)

- T1.C0 definizione della soluzione integrata

- T1.C1 integrazione delle soluzioni

- T2.C0 definizione della piattaforma d'integrazione

- T2.C1 integrazione finale

- T3.C0 analisi del dimostratore e pianificazione degli esperimenti

- T3.C1 confronto e valutazione globale dei risultati

T1.B1 DEFINIZIONE DI METODI E TECNICHE DI PROGETTAZIONE E SVILUPPO DI ARCHITETTURE AD AGENTI MOBILI PER APPLICAZIONI RICONFIGURABILI (7 mesi)

OBIETTIVI

L'obiettivo di questa attività è la definizione di metodologie e strumenti di supporto al progetto per l'adattabilità delle applicazioni riconfigurabili. Lo studio sarà centrato sui problemi di monitoraggio, diagnosi e attuazione tipici dei cicli di feedback istaurati dai meccanismi di riconfigurazione.

Le tecniche di monitoraggio esistenti verranno estese ed adattate per soddisfare i requisiti di monitoraggio delle applicazioni considerate nel progetto COMMUTA. In particolare, il problema di rilevare condizioni di funzionamento anomale presenta interessanti interrogativi di ricerca: bisogna per esempio definire quali condizioni di funzionamento anomale hardware/software siano rilevanti e possano essere trattate nel contesto specifico, e se sia possibile (e come) rilevare dinamicamente condizioni di funzionamento anomale non definite a-priori. È inoltre necessario definire con quali meccanismi e in quali condizioni invocare la logica di diagnosi.

Le tecniche di diagnosi esistenti sono estremamente semplici e consistono generalmente di regole associative che fanno corrispondere alle condizioni anomale rilevate in fase di monitoraggio strategie di adattamento predeterminate. L'obiettivo dell'unità UniMiB è quello di definire meccanismi di diagnosi più flessibili, in grado di interpretare le condizioni anomale rilevate in fase di monitoraggio secondo la struttura del sistema, e di suggerire una possibile ristrutturazione del sistema (per esempio la modifica di un elemento hardware o software, l'aggiunta o la rimozione di un componente, o la riconfigurazione dell'architettura) che risolva il problema in modo mirato.

Per quanto riguarda la fase di attuazione, i problemi da risolvere sono essenzialmente due. Il primo, di tipo ingegneristico, riguarda la progettazione di attuatori che internamente al sistema permettano di effettuare identificate in fase di diagnosi. Il secondo, che richiede un maggiore sforzo di ricerca, nasce dalla necessità di controllare che l'interazione fra diverse politiche di riconfigurazione (che possono essere in atto contemporaneamente nel sistema per risolvere problemi diversi) non generi interferenze negative portando il sistema in stati di equilibrio instabili o sub-ottimi In tal senso, l'obiettivo dell'unità UniMiB è la definizione di metodi d'analisi che permettano di determinare anticipatamente se, in caso d'interferenza, lo stato del sistema converge verso un punto d'equilibrio o, al contrario, diverge da esso; se l'equilibrio raggiunto è stabile o instabile; e se esso rappresenta un massimo locale o globale per il soddisfacimento delle proprietà indirizzate dalle logiche di riconfigurazione interagenti.

APPROCCIO

L'approccio dell'unità UniMiB ai problemi di monitoraggio consiste preliminarmente nell'identificare una tassonomia degli errori d'integrazione che possono accadere nel sistema a causa dell'elevata mobilità e modificabilità dinamica dei componenti. La tassonomia sarà costruita attraverso l'analisi del comportamento di applicazioni esistenti e dei casi di studio considerati nel progetto e, nel suo primo livello, distinguerà fra errori sui componenti ed errori architetturali. Sulla base della tassonomia identificata, l'unità UniMIB definirà meccanismi di monitoraggio specifici per ogni tipo di errore. Inoltre, l'unità intende riusare la propria esperienza nel campo della sintesi automatica di invarianti, per studiare un meccanismo di sintesi automatica di asserzioni per identificare condizioni di funzionamento anomale non note a-priori. Tale ricerca sarà condotta adattando al nuovo contesto la tecnica di sintesi automatica di invarianti (BCT, Behavior Capture and Test) definita dall'unità UniMiB nel corso di ricerche precedenti.

Per la fase di diagnosi, l'unità UniMiB intende studiare due tipi di metodi: metodi che si applicano al livello dei componenti, per definirne la riconfigurazione interna e le modalità di funzionamento, e metodi che si applicano al livello dell'architettura del sistema, per definire la ristrutturazione dei connettori e dei pattern d'interazione fra i componenti. Per il primo caso, l'unità studierà la possibilità di generare apposite test-suite di diagnosi e integrarle in "agenti di diagnosi". Lo schema di funzionamento ipotizzato prevede che, gli agenti di diagnosi si spostino per operare direttamente sui componenti malfunzionanti, e utilizzino i casi di test predeterminati per analizzare il comportamento del componente e scoprire quale riconfigurazione possa risolvere il problema. Per il caso delle riconfigurazioni architetturali, l'unità intende studiare tecniche innovative basate su grammatiche di grafi per analizzare gli effetti delle possibili riconfigurazioni architetturali.

Per la fase di attuazione, l'unità intende studiare metodologie di progetto di componenti e connettori architetturali che tengano nativamente in considerazione le necessità di riconfigurazione propria della classe di sistemi considerata, e sfruttino la tecnologia ad agenti per attuare le modifiche. Inoltre, l'unità intende approfondire i problemi legati all'interferenza fra diverse strategie di riconfigurazione, ispirandosi ai principi della teoria del controllo.

RISULTATI

- D1.B1a. Descrizione dei meccanismi di monitoraggio, diagnosi e attuazione, e delle relative tecniche di progettazione.

- D1.B1b. Studio di fattibilità e valutazione preliminare di applicabilità delle nuove tecniche e
metodi ai casi di studio considerati.

- Articoli scientifici

T2.B1 PROTOTIPO DELLA PIATTAFORMA DI PROGETTAZIONE E SVILUPPO DI APPLICAZIONI RICONFIGURABILI AD AGENTI (10 mesi)

OBIETTIVI

La ricerca ha come obiettivo la realizzazione prototipale di uno strumento di supporto alla metodologia di riconfigurazione, che include il supporto alle tecniche di monitoraggio, diagnosi e attuazione. Obiettivo di questa fase è anche la realizzazione dei meccanismi studiati sui casi studio del progetto. I prototipi realizzati forniranno le basi per la valutazione sperimentale delle tecniche.

APPROCCIO

I prototipi saranno sviluppati in accordo con la definizione e le specifiche delle tecniche messe a punto nel corso del task T1.B1. La realizzazione delle tecniche di monitoraggio partirà dall'insieme di componenti software preliminarmente realizzati dall'unità nel corso delle ricerche precedenti per l'applicazione della tecnica BCT. Tali componenti includono una versione preliminare del "Test Recorder" per registrare i dati dei componenti di un sistema in fase di esecuzione, e una versione preliminare del distillatore di invarianti dei componenti a partire dai dati registrati. Le tecniche di diagnosi e attuazione fanno capo a ricerche innovative e la struttura della loro effettiva realizzazione dipenderà fortemente dai risultati identificati in fase di ricerca (task T1.B1).

RISULTATI

- P2.B1: prototipo del supporto di riconfigurazione

T3.B1 VALUTAZIONE DELLA PIATTAFORMA DI SVILUPPO (3 mesi)

OBIETTIVI

In questa fase del progetto, il lavoro dell'unità avrà l'obiettivo di valutare sperimentalmente le tecniche di riconfigurazione ideate e messe a punto nel task T1.B1 del progetto. I risultati di questa fase forniranno un primo insieme di dati sull'usabilità, sull'efficacia, e sulle eventuali criticità delle tecniche proposte.

APPROCCIO

Le tecniche di riconfigurazione proposte verranno utilizzate su esempi semplici ma significativi derivati dai casi di studio del progetto, mediante l'uso del prototipo di supporto e dell'implementazione applicativa realizzati durante il task T2.B1. I risultati degli esperimenti permetteranno di convalidare le tecniche proposte, valutandone limiti e benefici rispetto alla classe di sistemi considerati dal progetto COMMUTA. La qualità dei risultati prodotti sarà valutata secondo i criteri definiti inizialmente nel progetto.

RISULTATI

- D3.B1: valutazione qualitativa e sperimentale delle nuove tecniche per il progetto di sistemi riconfigurabili

- Articoli scientifici

T1.B2 DEFINIZIONE DI TECNICHE DI COLLAUDO PER ARCHITETTURE RICONFIGURABILI (7 mesi)

OBIETTIVI

La ricerca consiste nella definizione di tecniche per le generazione (semi)automatica di casi di test per il collaudo di sistemi riconfigurabili basati su agenti mobili. In questa fase si prenderanno in considerazione i problemi relativi al test di componenti dinamicamente riconfigurabili, di architetture dinamicamente riconfigurabili, di servizi Web e di codice mobile.

L'unità definirà due nuove tecniche di collaudo. La prima tecnica sarà usata per il collaudo di sistemi riconfigurabili e della loro logica di riconfigurazione. La seconda tecnica sarà usata per il collaudo di sistemi agenzia, che richiedono tecniche specifiche per la convalida dei servizi Web e del codice mobile.

APPROCCIO

La ricerca si baserà sui risultati precedentemente ottenuti dall'unità UniMiB su collaudo e analisi dinamica di sistemi basati su componenti. Le tecniche definite nel corso del progetto saranno basate su una prima fase di test del sistema nella sua configurazione iniziale, e sulla successiva esecuzione di ulteriori casi di test a seguito di operazioni di riconfigurazione. Nella prima fase, i casi di test saranno derivati a partire dalla specifica della logica di riconfigurazione e dalla specifica dell'architettura del sistema, per esempio, applicando criteri di copertura alle interazioni tra componenti. Lo studio e la definizione di criteri di copertura, in grado di tenere conto delle operazioni di riconfigurazione, è parte degli obiettivi dell'unità UniMiB. Il sistema dinamicamente riconfigurato potrà essere collaudato attraverso componenti autotestanti, che eseguono automaticamente casi di test quando nuovi comportamenti o nuovi componenti sono dinamicamente attivati da una operazione di riconfigurazione. Le tecniche di analisi dinamica e derivazione automatica di casi di test precedentemente studiate dall'unità UniMiB rappresenteranno la base di partenza per la ricerca delle nuove tecniche di collaudo basate su componenti autotestanti.

Le tecniche per il collaudo di servizi Web e di codice mobile rappresentano un'area non ancora esplorata nella letteratura del settore. Come primo passo, l'unità UniMiB intende definire una tassonomia di difetti per applicazioni che sfruttano servizi Web e codice mobile, come i sistemi agenzia considerati nel progetto. La tassonomia di difetti fornirà la base per sviluppare tecniche innovative di collaudo per le classi di difetti individuate.

RISULTATI

D1.B2a: descrizione della tecnica di collaudo per sistemi riconfigurabili

D1.B2b: descrizione della tecnica di collaudo per sistemi agenzia basati su servizi e agenti mobili

- Articoli scientifici

T2.B2 PROTOTIPO DELLE TECNICHE DI COLLAUDO (10 mesi)

OBIETTIVI
La ricerca ha come obiettivo lo sviluppo di due strumenti prototipali: uno per la generazione di casi di test per sistemi riconfigurabili ed uno per la generazione di casi di test per sistemi agenzia basati su agenti mobili e servizi Web. I prototipi realizzati permetteranno la valutazione sperimentali delle tecniche sul caso di studio del progetto.

Il prototipo per la generazione di casi di test per sistemi riconfigurabili dovrà essere in grado di derivare casi di test per la copertura delle interazioni tra componenti a partire dalla specifica dell'architettura del sistema e delle logiche di riconfigurazione. Tale prototipo sarà usato anche per la generazione dei casi di test da integrare nei componenti autotestanti.

Il prototipo per la generazione di casi di test per sistemi agenzia basati su agenti mobili e servizi Web dovrà essere in grado di derivare casi di test che rivelino le classi di difetti definite nella tassonomia prodotta come risultato del task T1.B1.

APPROCCIO

I prototipi saranno sviluppati in accordo con le definizioni e le specifiche delle tecniche messe a punto nel corso del task T1.B1. Lo sviluppo partirà dai prototipi per il monitoraggio e la generazione di casi di test di integrazione per sistemi basati su componenti che sono stati sviluppati nel corso del progetto QUACK e nell'attività di ricerca seguente.

RISULTATI

- P2.B2 Prototipo per la generazione di casi di test per sistemi riconfigurabili e per sistemi agenzia basati su servizi ed agenti mobili

T3.B2 VALUTAZIONE DELLE TECNICHE DI COLLAUDO (3 mesi)

OBIETTIVI

In questa fase del progetto, il lavoro dell'unità avrà l'obiettivo di valutare sperimentalmente le tecniche per la generazione di casi di test per sistemi riconfiguranti e per sistemi agenzia, definite nel task T1.B2. I risultati di questa fase forniranno i dati sull'usabilità, la scalabilità, l'efficacia e sulle eventuali criticità delle tecniche proposte.

APPROCCIO

Le tecniche di collaudo proposte saranno prima utilizzate su componenti e sistemi agenzia semplici ma significativi derivati dal caso di studio considerato, mediante l'uso dei prototipi realizzati nel task T2.B2. I risultati degli esperimenti preliminari permetteranno di valutare limiti e benefici delle tecniche proposte. La qualità dei risultati prodotti sarà valutata secondo i criteri definiti inizialmente nel task T1.0.

RISULTATI

- D3.B2a valutazione qualitativa e sperimentale della tecnica di test per sistemi riconfigurabili

- D3.B3b valutazione qualitativa e sperimentale della tecnica di test per sistemi agenzia basati su servizi ed agenti

- Articoli scientifici