Erweiterte Diagnose und Testen für SOAs - Audit 4 SOAs

Serviceorientierte Architekturen (SOAs) haben in der Vergangenheit stetig an Bedeutung gewonnen und sind heute ein integraler Bestandteil der Softwarelandschaft für viele Anwendungsbereiche, wie z.B. selbstoptimierende verteilte Systeme, Autonomes Rechnen, adaptive Systeme und Cloud Computing. Typische SOA-basierte Systeme bestehen heute oft aus einer Vielzahl an Webservices, Clients, Verzeichnisdiensten, Bussystemen, Verwaltungskomponenten, etc. . Ein negativer Begleiteffekt der stetig steigenden SOA-Komplexität ist die dadurch erhöhte Fehleranfälligkeit solcher Systeme. Aus diesem Grund wurden bereits zahlreiche Konzepte entwickelt um Softwareentwickler und Designer beim Testen von einzelnen Webservices zu unterstützen. Jedoch ist dies nicht ausreichend, da hierbei nur die einzelnen Bestandteile eines SOA-basierten Systems getestet werden können, nicht aber das komplexe Gesamtsystem mit all seinen Abhängigkeiten, Interaktionen und Kontrollstrukturen. Unserer Meinung nach sind jedoch detailierte und hochwertige Laufzeittests des Gesamtsystems unter realen Bedingungen essentiell um der Fehleranfälligkeit komplexer SOA-Systeme wirksam und mit vertretbarem Aufwand engegenzutreten. Der Zweck dieses Projekts ist die Entwicklung einer Methodik und entsprechender Technologien zur Qualitätssicherung von SOAs. Ein besonderes Ziel ist sowohl die Entwicklung von SOA-Modellen die es erlauben automatisch realistische Testumgebungen zu erstellen, als auch die Generierung von hochwertigen Testsets für systemweite Laufzeittests. Diese Tests ermöglichen die Bewertung wichtiger Systemeigenschaften wie z.B. Performance, Robustheit, Skalierbarkeit sowie anderer funktionaler als auch nichtfunktionaler Charakteristika. Zusätzlich werden wir diagnostische Aspekte in den Modellen selbst und im Testprozess verankern. Die entwickelten Modelle werden es daher Forschern und Entwicklern ermöglichen für nicht bestandene Tests die Fehlerursache mittels bereitgestellter Techniken aus der modellbasierten Diagnose zu isolieren. Weiterführend werden wir Konzepte aus dem Bereich des Testens und der modellbasierten Diagnose zum Zwecke einer "aktiven Diagnose" verschmelzen. Diese wird es ermöglichen unklare Diagnosen mittels zusätzlich generierter Tests aufzulösen und die Fehlerquelle mit höherer Präzision aufzuzeigen. Als Begleiteffekt werden jene für die Diagnose etablierten Modellteile eine zusätzliche, sehr interessante Basis für eine modellbasierte Testfallgenerierung darstellen. Mit der Fokusierung auf die Entwicklung von Methodik und Technologien zur Analyse von SOAs unter realistischen Bedingungen, sprechen wir aktuelle Bedürfnisse von Forschern und Entwicklern im Bereich der Serviceorientierten Architekturen an. Unsere Ergebnisse werden es ihnen ermöglichen die Qualität von Prototypen und Produkten mittels systemweiter Laufzeittests unter realistischen Bedingungen sicherzustellen. Die Möglichkeit im Bedarfsfall Fehlerquellen über modellbasierte Diagnose isolieren zu können, erweitert das Potential unseres Ansatzes. Weiters werden unsere Modelle eine sehr frühe Design Analyse ermöglichen. Zusätzlich zu den Effekten unserer Ergebnisse, erwarten wir durch die Integration von Know-How verschiedener Forschungsbereiche (SOA, Testen, modellbasierte Diagnose) weitere neue Impulse für künftige Forschungsprojekte generieren zu können.

Der Einsatz von Service-orientierten Architekturen (SOAs) hat sich zu einem beliebten Ansatz entwickelt, Funktionalitäten von Anwendungen umzusetzen, die flexibel auf Dienste zugreifen müssen, die von verschiedensten Anbietern bereitgestellt werden. Durch ihre Flexibilität und Skalierbarkeit ermöglichen sie es, große Softwareprojekte, die auf Kundenwünsche reagieren können, auch in der Cloud (einer Implementierung von SOA), umzusetzen. Es ist nicht leicht sicherzustellen, dass eine Anwendung der erwarteten Qualität entspricht, da neben typischen Software-Entwicklungsfragen auch domänenspezifische Themen wie die fehlende Steuerbarkeit externer Web-Services, sowie die Tatsache, dass auf SOA basierte Anwendungen Berechnungen parallel ausführen können, zu beachten sind. In diesem Zusammenhang wurden im Rahmen des Projekts Audit4SOAs die theoretischen Grundlagen für einen integrierten Test- und Diagnose-Prozess erforscht, der Entwickler bei der Gestaltung und Verifizierung der entsprechenden Anwendungsentwürfe unterstützt, sowie zuverlässigen und unterbrechungsfreien Betrieb zur Laufzeit ermöglicht. Es wurde untersucht, wie man SOAs effektiv modellieren kann und wie man wirksame Testfälle effizient ableiten kann, die hilfreich bei der Enthüllung von Fehlern in einer Anwendung sind. Zu diesem Zweck wird die Struktur einer SOA in einem Kontrollflussgraph überführt, der mit weiterem Wissen über das System angereichert werden kann. Aus diesem Graph werden effektive Testreihen abgeleitet, deren Testfälle basierend auf verschiedenen Strukturen erzeugt werden. Bei einem fehlgeschlagenen Testfall ist es wichtig, den verantwortlichen Fehler lokalisieren zu können. Zu diesem Zweck wurde ein modellbasierter Diagnoseansatz entwickelt, der einen fehlgeschlagenen Testfall analysiert und Diagnosen anbietet, welche die Lokalisierung des Fehlers erleichtern. Neben der automatischen Testfallgenerierung wurden im Rahmen des Projekts auch Methoden zur Fehlererkennung, der automatischen Vorhersage von SLA Verletzungen, und zur Optimierung von QoS-Parametern komplexer SOAs zur Laufzeit entwickelt.