Adaptivity engineering : Modeling and quality assurance for self-adaptive software systems

Moderne Softwareentwicklung nutzt Techniken der Selbstadaptation, um Wartung von Softwaresystemen zu automatisieren und diese somit flexibler und robuster zu gestalten. Allerdings führt die Einführung solcher Techniken zu größeren und komplizierten Softwareentwürfen. Die Konsequenz sind Fehler im Entwurf. In der Literatur werden konstruktive Methoden wie MDE oder Patterns und analytische Methoden wie Testen oder Model Checking vorgeschlagen, um das Komplexitätsproblem zu verringern. Allerdings werden die Techniken der Selbstadaption von solchen Methoden bisher noch wenig unterstützt, d.h. dass es wenige integrierte Ansätze für die explizite Modellierung und Qualitätssicherung von Selbstadaptation gibt. In dieser Arbeit schlagen wir einen integrierten Modellierungs- und Qualitätssicherungsansatz für den Entwurf selbstadaptiver Softwaresysteme vor. Es werden sowohl konstruktive Methoden (z.B. Sprachen) als auch analytische Methoden (z.B. Model Checking) für die Unterstützung der Entwicklung solcher Systeme vorgeschlagen. Beide Typen von Methoden sind in Standardtechniken und Werkzeuge integriert. Im Ergebnis wird der Entwickler in der Modellierung selbstadaptiver Softwaresysteme durch den Einsatz von adaptionsspezifischen Sprachen unterstützt. Durch die dazu passenden Qualitätssicherungsverfahren erhält der Entwickler unmittelbare Rückmeldung über die Qualität seiner Modelle. Somit wird die Entwicklung selbstadaptiver Systeme bereits in frühen Phasen des Entwicklungsprozesses unterstützt, Entwurfsfehler werden vermieden und somit bessere Software gebaut.Modern software engineering introduces self-adaptivity features to perform automatic maintenance and make software systems more flexible and resilient. Unfortunately, introducing the additional self-adaptivity features makes software design bloated and complicated. As a consequence, software design models are often prone to errors. The literature proposes constructive approaches such as MDE, patterns, etc. as well as analytical approaches such as testing or model checking to solve the problem of complexity in general. However, there is no sufficient adaptivity-specific support throughout the engineering process, i.e. no approaches that support the creation of self-adaptivity specification models and their quality assurance. In this thesis, we will propose an integrated modeling and quality assurance environment for designing self-adaptive software systems. Therefore, we will propose constructive methods (e.g., languages) and analytical methods (e.g., model-checking) to support the engineering of these systems. Both types of methods are integrated into standard software engineering techniques and tools. As a result, the designer is supported in modeling self-adaptive software systems using concern-specific languages and receives immediate feedback about the quality of his models. This way, software engineering for self-adaptive systems is getting supported starting at the early design phase leading to less errors produced, and thus, to better software, overall.Tag der Verteidigung: 26.09.2013Paderborn, Univ., Diss., 201