A Requirements-Based Taxonomy of Software Product Line Evolution

Software product lines are, by their very nature, complex software systems. Due to the interconnectedness of the various products in the product line any form of evolution becomes significantly more complex than in a single system situation. So far most work on product line evolution has focused on specific approaches to supporting special cases of the evolution problem. In this paper, we take a different approach and provide a broad taxonomy of requirements-driven evolution in software product lines. This serves as a basis for the identification of requirements on evolution support

The KB paradigm and its application to interactive configuration

The knowledge base paradigm aims to express domain knowledge in a rich formal language, and to use this domain knowledge as a knowledge base to solve various problems and tasks that arise in the domain by applying multiple forms of inference. As such, the paradigm applies a strict separation of concerns between information and problem solving. In this paper, we analyze the principles and feasibility of the knowledge base paradigm in the context of an important class of applications: interactive configuration problems. In interactive configuration problems, a configuration of interrelated objects under constraints is searched, where the system assists the user in reaching an intended configuration. It is widely recognized in industry that good software solutions for these problems are very difficult to develop. We investigate such problems from the perspective of the KB paradigm. We show that multiple functionalities in this domain can be achieved by applying different forms of logical inferences on a formal specification of the configuration domain. We report on a proof of concept of this approach in a real-life application with a banking company. To appear in Theory and Practice of Logic Programming (TPLP).Comment: To appear in Theory and Practice of Logic Programming (TPLP

Vers des Lignes de produits Flexibles

National audienceAfin de faire face à la complexité du logiciel due à la variabilité de ses environnements et de ses utilisations, l'ingénierie des lignes de produits permet d'important gains en termes de coûts et de qualité de développement en systématisant la réutilisation d'éléments communs. Néanmoins, les approches actuelles manquent de flexibilité dans la prise en compte des exigences particulières à un utilisateur. Nous illustrons ici comment, en utilisant des techniques d'ingénierie des modèles telles que la composition et la transformation et en les outillant dans l'environnement de métamodelisation Kermeta, il est possible de concilier flexibilité et efficacité lors de la dérivation de produits

A Conceptual Modelling Approach to Software Variability

Variability is the ability of a system to be efficiently extended, changed, customised or configured for use in a particular context. Increasing amounts of variability are required of software systems. The number of possible variants of a software system may become very large, essentially infinite. Efficient methods for modelling and reasoning about software variability are needed and numerous such languages have been developed. Most of these languages either lack a solid conceptual foundation or a rigorous formal semantics, or both. In this dissertation, three novel software variability modelling languages, KOALISH, FORFAMEL and KUMBANG, which synthesises KOALISH and FORFAMEL, are developed. The languages are based on concepts found relevant to modelling software variability in scientific literature and practice, namely features and software architecture. They synthesise and clarify the concepts defined in a number of previous languages. Ideas first developed in product configuration research for modelling variability in non-software products are elaborated and integrated into the languages. A formal semantics is given for the languages by translation to weight constraint rule language (WCRL). One of the goals of this dissertation is to enable the representation of software variability knowledge at different levels of abstraction in a uniform manner, preferably using an existing conceptual modelling language with a formal semantics. Unfortunately, it turns out that no existing language meets these requirements. Consequently, a novel conceptual modelling language, NIVEL, with the necessary capabilities is developed in this dissertation. The modelling concepts of NIVEL are not based on software variability. Consequently, NIVEL can be applied in domains other than software variability and is hence generic and contributes to the theory of conceptual modelling. A formal semantics enabling automated, decidable reasoning is given for NIVEL by translation to WCRL. NIVEL is used to give an alternative definition of KUMBANG. The alternative definition is more compact and easily understandable than the original one. Major parts of the semantics of KUMBANG are captured by the semantics of NIVEL. The definition of KUMBANG in terms of a generic modelling language also brings software variability modelling closer to other forms of modelling, thus making software variability modelling less of an isolated discipline

Localisation de fonctionnalités par analyse statique dans du code avionique configuré dynamiquement

RÉSUMÉ La localisation de l'emplacement où diverses fonctionnalités d'un logiciel sont implémentées au sein du code source peut être utile à la compréhension de programme et pour diverses activités de réingénierie. Dans l'industrie avionique, la réingénierie est un sujet d'actualité puisque plusieurs systèmes logiciels doivent être modernisés. Or, cette réingénierie doit conserver la richesse algorithmique des logiciels existants. Les travaux présentés dans ce mémoire visent donc à appuyer les efforts de réingénierie en avionique via l'utilisation d'une méthodologie de localisation de fonctionnalités à partir de l'analyse statique du code source. Le principal objectif est de définir une telle méthodologie applicable à des logiciels configurés dynamiquement, type de logiciel qu'on retrouve entre autres dans l'industrie avionique. La méthodologie développée se base sur l'extraction d'un graphe de flux de contrôle représentant le code source et l'utilisation de model checking pour vérifier diverses propriétés reliées aux fonctionnalités du logiciel. Chacune des étapes de la méthodologie est automatisée, ce qui lui confère un avantage très intéressant par rapport aux autres techniques de localisation de fonctionnalités existantes. Un second objectif des recherches présentées est d'appliquer cette méthodologie sur un système de gestion de vol provenant de l'industrie avionique. Par la suite, les résultats obtenus sont interprétés afin de déterminer la distribution des différentes fonctionnalités au sein du code source de ce logiciel. Cette distribution est présentée en termes de quantité de fichiers, de blocs de code et de lignes de code reliés à chaque fonctionnalité. La technique développée permet d'identifier le code relié à un ensemble de fonctionnalités du logiciel, ce qui serait utilisable dans une optique d'identification de produits logiciels. Les résultats obtenus peuvent donc être utilisés dans le cadre d'une réingénierie du logiciel et peuvent faciliter l'extraction d'un modèle de ligne de produits logiciels. La méthodologie présentée ici est, à notre connaissance, la première technique automatisée de localisation de fonctionnalités basées sur l'analyse statique. Les résultats obtenus suite à l'analyse du système de gestion de vol montrent que la localisation de fonctionnalités par analyse statique du code source est possible sous certaines conditions. Diverses améliorations, telles que le traitement des pointeurs de fonctions et l'analyse de la propagation des variables, pourraient éventuellement être appliquées à la méthodologie afin d'améliorer sa précision dans certains contextes.----------ABSTRACT Locating where software features are implemented in source code can be useful to program comprehension and software reengineering. In the avionics industry, reengineering is a hot topic since many software systems need to be modernized. However, this reengineering effort must preserve existing algorithms to allow their reuse. This thesis aims to support avionics software reengineering by using a feature location methodology based on static analysis of the source code. The main objective is to define such methodology applicable in dynamically configured software, a type of software sometimes found in the avionics industry. The methodology is based on the extraction of a control flow graph representing the source code and the use of model checking to verify properties related to each feature found in the software program. Each step of the methodology is automated, which provides an interesting advantage compared to other existing feature location approaches. A second objective of the researches presented in this thesis is to apply the developed methodology on a flight management system from the avionics industry. Results are then interpreted to obtain the system features' distribution over the source code. This distribution is presented by number of files, code blocks and lines of code related to each software feature. The developed methodology allows a user to obtain the source code related to a set of software features, which is information that could be used to identify software products. Thus, results can be used in the context of software reengineering and can facilitate the extraction of a software product line model. To the best our knowledge, the methodology presented here is the first automated feature location approach based solely on static analysis. Results from the analysis of the flight management system show that locating features using static analysis of the source code is possible under certain conditions. Some improvements, such as considering function pointers and the propagation of variables, could eventually be applied to our methodology to improve its precision in some contexts

Utilisation d'analyse de concepts formels pour la gestion de variabilité d'un logiciel configuré dynamiquement

Résumé L'industrie avionique, extrêmement critique, se trouve également extrêmement contrainte; par les normes de sécurité et de certification d'une part, mais aussi par les besoins de personnalisation de ses clients d'autre part. Dans ce contexte, la gestion de variabilité des systèmes est un problème de fond des projets de ré-ingénierie de systèmes avioniques. Nous présentons dans ce mémoire des travaux visant à aider la gestion de variabilité en s'appuyant sur l'analyse de concepts formels et sur le web sémantique. Le premier objectif de recherche consiste à identifier des comportements typiques et des interactions pour les variables de configuration d'un logiciel configuré dynamiquement. Pour identifier de tels éléments, nous nous sommes servi de l'analyse de concepts formels à différents niveaux de précision dans le système ainsi que de la définition de nouvelles métriques sur le système. Pour répondre à ce premier objectif nous avons défini une typologie des variables de configuration et de leurs interactions. Nous avons également étudié les partages de contrôles entre variables de configuration au niveau du code. Un autre objectif de recherche était de construire une base de connaissance permettant de recenser les résultats des différentes analyses effectuées, mais aussi d'ajouter tout nouvel élément pouvant aider à la gestion de variabilité, notamment à la définition des processus de ré-ingénierie pour chacune des catégories de la typologie. Pour répondre à cet objectif, nous avons construit une solution fondée sur le web sémantique, en définissant une nouvelle ontologie de description, extensible, et permettant la construction d'inférence pour les traitements évoqués plus haut. Les travaux présentés ici représentent, à notre connaissance la première typologie de variables de configuration pour un logiciel configuré dynamiquement, mais aussi l'application au domaine de l'aéronautique des techniques de documentation et de gestion de variabilités basées sur le web sémantique. Les travaux effectués et les résultats montrent que l'analyse de concepts formels permet effectivement de comprendre certaines propriétés et interactions des variables et que le web sémantique fournit les outils adéquats pour conserver et exploiter les résultats. Toutefois, l'utilisation de l'analyse de concepts formels à partir d'autres relations booléennes, telles que l'appartenance d'une variable de configuration à un produit, et la construction de nouvelles inférences plus précises permettraient de tirer de nouvelles conclusions. L'application de la méthode à d'autres systèmes permettrait également de valider la pertinence de la classification dans d'autres contextes.---------Abstract Because of its critical nature, avionic industry is bound with numerous constraints such as security standards and certifications while having to fulfill the clients’ desires for personalization. In this context, variability management is a very important issue for re-engineering projects of avionic software. In this thesis, we propose a new approach, based on formal concept analysis and semantic web, to support variability management. The first goal of this research is to identify characteristic behaviors and interactions of configuration variables in a dynamically configured system. To identify such elements, we used formal concept analysis on different levels of abstractions in the system and defined new metrics. Then, we built a classification for the configuration variables and their relations in order to enable a quick identification of a variable's behavior in the system. This classification could help finding a systematic approach to process variables during a re-engineering operation, depending on their category. To have a better understanding of the system, we also studied the shared controls of code between configuration variables. A second objective of this research is to build a knowledge platform to gather the results of all the analysis performed, and to store any additional element relevant in the variability management context, for instance new results helping define re-engineering process for each of the categories. To address this goal, we built a solution based on a semantic web, defining a new ontology, very extensive and enabling to build inferences related to the evolution processes. The approach presented here is, to the best of our knowledge, the first classification of configuration variables of a dynamically configured software and an original use of documentation and variability management techniques using semantic web in the aeronautic field. The analysis performed and the final results show that formal concept analysis is a way to identify specific properties and behaviors and that semantic web is a good solution to store and explore the results. However, the use of formal concept analysis with new boolean relations, such as the link between configuration variables and files, and the definition of new inferences may be a way to draw better conclusions. The use of the same methodology with other systems would enable to validate the approach in other contexts