Hacia una meta-herramienta de análisis automático de modelos de variabilidad

El análisis automático de modelos de variabilidad es una actividad clave dentro de la gestión de la variabilidad. Existe un variado número de investigaciones y de enfoques que se han centrado en esta temática, fundamentalmente debido a que el hecho de determinar la validez de los modelos e identificar los problemas que contiene tanto a nivel de la definición de una línea de productos de software así como la instanciación y generación de productos en etapas tempranas, agiliza el desarrollo de la misma. Estos numerosos enfoques presentan diferentes tipos de modelos con distintas reglas, elementos y dependencias; diferentes procesos de validación y diversas reglas lógicas que soportan el análisis, así como diferentes solver (resolvedores lógicos) que determinan la validez de los modelos. Teniendo en cuenta este contexto, en este trabajo presentamos una Meta-herramienta de análisis automático basada en un proceso general, con el objetivo de proveer la suficiente flexibilidad que permita ser adaptada a diferentes modelos, reglas y resolvedores lógicos.XIV Workshop de Ingeniería de Software (WIS).Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

White-box validation of quantitative product lines by statistical model checking and process mining

We propose a novel methodology for validating software product line (PL) models by integrating Statistical Model Checking (SMC) with Process Mining (PM). Our approach focuses on the feature-oriented language QFLan in the PL engineering domain, allowing modeling of PLs with rich cross-tree and quantitative constraints, as well as aspects of dynamic PLs like staged configurations. This richness leads to models with infinite state-space, requiring simulation-based analysis techniques like SMC. For instance, we illustrate with a running example involving infinite state space. SMC involves generating samples of system dynamics to estimate properties such as event probabilities or expected values. On the other hand, PM uses data-driven techniques on execution logs to identify and reason about the underlying execution process. In this paper, we propose, for the first time, applying PM techniques to SMC simulations' byproducts to enhance the utility of SMC analyses. Typically, when SMC results are unexpected, modelers must determine whether they stem from actual system characteristics or model bugs in a black-box manner. We improve on this by using PM to provide a white-box perspective on the observed system dynamics. Samples from SMC are fed into PM tools, producing a compact graphical representation of observed dynamics. The mined PM model is then transformed into a QFLan model, accessible to PL engineers. Using two well-known PL models, we demonstrate the effectiveness and scalability of our methodology in pinpointing issues and suggesting fixes. Additionally, we show its generality by applying it to the security domain.Comment: Pre-print Special Issue on Managing Variability in Complex Software-Intensive Systems of the Journal of Systems and Softwar

Extração e evolução de linhas de produtos de software usando Delta-Oriented Programming : um relato de experiência

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Ciência da Computação, 2019.Delta-Oriented Programming (DOP) é uma abordagem flexível e modular para a implementação de Linha de Produtos de Software (LPS). Desde 2010, ano em que a abordagem foi proposta, vários trabalhos sobre DOP foram publicados. Entretanto, após a condução de um estudo de mapeamento sistemático da literatura para analisar as reais implicações da técnica, notou-se que poucos desses trabalhos avaliavam de forma rigorosa os aspectos relacionados à evolução de LPS em DOP. Assim sendo, este trabalho apresenta um relato das implicações do uso dessa abordagem através de três diferentes perspectivas: (i) a extração e evolução de um aplicativo mobile em uma linha de produtos usando a DOP; (ii) a caracterização dos cenários de evolução segura e parcialmente segura de DOP através dos templates existentes na literatura; e (iii) uma análise em relação à propagação de mudanças e modularidade da técnica durante o seu processo de evolução. Os resultados mostraram que, apesar da técnica possuir uma maior aderência ao princípio open-closed, o seu uso pode não ser apropriado caso o principal interesse seja a evolução modular de features da linha de produtos, além de que, atualmente, a técnica ainda está limitada ao desenvolvimento em Java, em virtude da falta de plugins ou ferramentas que suportar outras linguagens de programação.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).Delta-OrientedProgramming(DOP)isaflexibleandmodularapproachtoSoftwareProduct Line (SPL) implementation. Since 2010, the year the approach was proposed, several papers about DOP have been published. However, after conducting a systematic literature mapping study to analyze the real implications of the technique, it was noted that fewofthesestudiesrigorouslyevaluatedtheaspectsrelatedtotheevolutionofSPLdeltaoriented. Therefore, this work reports the implications of using this approach from three different perspectives: (i) extracting and evolving an Android application to a SPL using DOP; (ii) the characterization of safe and partially safe delta-oriented evolution scenarios throughthetemplatesexistingintheliterature; and(iii)ananalysisregardingthechange impact and modularity properties of the technique during its evolution process. The results showed that, although the technique has a greater adherence to the open-closed principle, its use may not be appropriate if the main interest is the modular evolution of product line features, and currently the technique is still limited to Java development because of the lack of plugins or tools that support other programming languages

Konsistente Feature Modell gesteuerte Softwareproduktlinien Evolution

SPLs are an approach to manage families of closely related software systems in terms of configurable functionality. A feature model captures common and variable functionalities of an SPL on a conceptual level in terms of features. Reusable artifacts, such as code, documentation, or tests are related to features using a feature-artifact mapping. A product of an SPL can be derived by selecting features in a configuration. Over the course of time, SPLs and their artifacts are subject to change. As SPLs are particularly complex, their evolution is a challenging task. Consequently, SPL evolution must be thoroughly planned well in advance. However, plans typically do not turn out as expected and, thus, replanning is required. Feature models lean themselves for driving SPL evolution. However, replanning of feature-model evolution can lead to inconsistencies and feature-model anomalies may be introduced during evolution. Along with feature-model evolution, other SPL artifacts, especially configurations, need to consistently evolve. The work of this thesis provides remedy to the aforementioned challenges by presenting an approach for consistent evolution of SPLs. The main contributions of this thesis can be distinguished into three key areas: planning and replanning feature-model evolution, analyzing feature-model evolution, and consistent SPL artifact evolution. As a starting point for SPL evolution, we introduce Temporal Feature Models (TFMs) that allow capturing the entire evolution timeline of a feature model in one artifact, i.e., past history, present changes, and planned evolution steps. We provide an execution semantics of feature-model evolution operations that guarantees consistency of feature-model evolution timelines. To keep feature models free from anomalies, we introduce analyses to detect anomalies in feature-model evolution timelines and explain these anomalies in terms of their causing evolution operations. To enable consistent SPL artifact evolution, we generalize the concept of modeling evolution timelines in TFMs to be applicable for any modeling language. Moreover, we provide a methodology that enables involved engineers to define and use guidance for configuration evolution.Softwareproduktlinien (SPLs) ermöglichen es, konfigurierbare Funktionalität von eng verwandten Softwaresystemen zu verwalten. In einem Feature Modell werden gemeinsame und variable Funktionalitäten einer SPL auf Basis abstrakter Features modelliert. Wiederverwendbare Artefakte werden in einem Feature-Artefakt Mapping Features zugeordnet. Ein Produkt einer SPL kann abgeleitet werden, indem Features in einer Konfiguration ausgewählt werden. Im Laufe der Zeit müssen sich SPLs und deren Artefakte verändern. Da SPLs ganze Softwarefamilien modellieren, ist deren Evolution eine besonders herausfordernde Aufgabe, die gründlich im Voraus geplant werden muss. Feature Modelle eignen sich besonders als Planungsmittel einer SPL. Umplanung von Feature Modell Evolution kann jedoch zu Inkonsistenzen führen und Feature Modell Anomalien können im Zuge der Evolution eingeführt werden. Im Anschluss an die Feature Modell Evolution muss die Evolution anderer SPL Artefakte, insbesondere Konfigurationen, konsistent modelliert werden. In dieser Arbeit wird ein Ansatz zur konsistenten Evolution von SPLs vorgestellt, der die zuvor genannten Herausforderungen adressiert. Die Beiträge dieser Arbeit lassen sich in drei Kernbereiche aufteilen: Planung und Umplanung von Feature Modell Evolution, Analyse von Feature Modell Evolution und konsistente Evolution von SPL Artefakten. Temporal Feature Models (TFMs) werden als Startpunkt für SPL Evolution eingeführt. In einem TFM wird die gesamte Evolutionszeitlinie eines Feature Modells in einem Artefakt abgebildet, was sowohl vergangene Änderungen, den aktuellen Zustand, als auch geplante Änderungen beinhaltet. Auf Basis einer Ausführungssemantik wird die Konsistenz von Feature Modell Evolutionszeitlinien sichergestellt. Um Feature Modelle frei von Anomalien zu halten, werden Analysen eingeführt, welche die gesamte Evolutionszeitlinie eines Feature Modells auf Anomalien untersucht und diese mit verursachenden Evolutionsoperationen erklärt. Das Konzept zur Modellierung von Feature Modell Evolutionszeitlinien aus TFMs wird verallgemeinert, um die gesamte Evolution von Modellen beliebiger Modellierungssprachen spezifizieren zu können. Des Weiteren wird eine Methodik vorgestellt, die beteiligten Ingenieuren eine geführte Evolution von Konfigurationen ermöglicht

Automatisierte Analyse integrierter Software-Produktlinien-Spezifikationen

Der Trend zur Digitalisierung führt zu neuen Anwendungsszenarien (z.B. Industrie 4.0, Internet der Dinge, intelligente Stromnetze), die laufzeitadaptive Software-Systeme erfordern, die sich durch kontinuierliche Rekonfiguration an verändernde Umgebungsbedingungen anpassen. Integrierte Software-Produktlinien-Spezifikationen ermöglichen die präzise Beschreibung von Konsistenzeigenschaften derartiger Systeme in einer einheitlichen Repräsentation. So bietet die Spezifikationssprache Clafer sowohl Sprachmittel zur Charakterisierung der Laufzeitvariabilität eines Systems als auch für die rekonfigurierbaren Bestandteile der Systemarchitektur sowie komplexer Abhängigkeiten. In Clafer-Spezifikationen werden hierzu Sprachkonstrukte aus UML-Klassendiagrammen und Meta-Modellierungssprachen zusammen mit Feature-orientierten Modellierungstechniken und Constraints in Prädikatenlogik erster Stufe kombiniert. Durch die beträchtliche Ausdrucksstärke neigen derartige integrierte Produktlinien-Spezifikationen in der Praxis dazu, sehr komplex zu werden (z.B. aufgrund versteckter Abhängigkeiten zwischen Konfigurationsoptionen und Komponenten). Sie sind daher äußerst anfällig für Spezifikationsfehler in Form von Inkonsistenzen oder Entwurfsschwächen in Form von Anomalien. Inkonsistenzen und Anomalien müssen jedoch möglichst früh im Entwurfsprozess erkannt und behoben werden, um drastische Folgekosten zur Laufzeit eines Systems zu vermeiden. Aus diesem Grund sind statische Analysetechniken zur automatisierten Analyse integrierter Software-Produktlinien-Spezifikationen unabdingbar. Existierende Ansätze zur Konsistenzprüfung erfordern, dass der Suchraum für die Instanzsuche vorab entweder manuell oder durch heuristisch identifizierte Schranken eingeschränkt wird. Da, falls keine Instanz gefunden werden kann, nicht bekannt ist, ob dies durch einen zu klein gewählten Suchraum oder eine tatsächliche Inkonsistenz verursacht wurde, sind existierende Analyseverfahren inhärent unvollständig und praktisch nur eingeschränkt nutzbar. Darüber hinaus wurden bisher noch keine Analysen zur Identifikation von Anomalien vorgeschlagen, wie sie beispielsweise in Variabilitätsmodellen auftreten können. Weiterhin erlauben existierende Verfahren zwar die Handhabung von ganzzahligen Attributen, ermöglichen jedoch keine effiziente Analyse von Spezifikationen die zusätzlich reellwertige Attribute aufweisen. In dieser Arbeit präsentieren wir einen Ansatz zur automatisierten Analyse integrierter Software-Produktlinien-Spezifikationen, die in der Sprache Clafer spezifiziert sind. Hierfür präsentieren wir eine ganzheitliche Spezifikation der strukturellen Konsistenzeigenschaften laufzeitadaptiver Software-Systeme und schlagen neuartige Anomalietypen vor, die in Clafer-Spezifikationen auftreten können. Wir charakterisieren eine Kernsprache, die eine vollständige und korrekte Analyse von Clafer-Spezifikationen ermöglicht. Wir führen zusätzlich eine neuartige semantische Repräsentation als mathematisches Optimierungsproblem ein, die über die Kernsprache hinaus eine effiziente Analyse praxisrelevanter Clafer-Spezifikationen ermöglicht und die Anwendung etablierter Standard-Lösungsverfahren erlaubt. Die Methoden und Techniken dieser Arbeit werden anhand eines durchgängigen Beispiels eines selbst-adaptiven Kommunikationssystems illustriert und prototypisch implementiert. Die experimentelle Evaluation zeigt die Effektivität unseres Analyseverfahrens sowie erhebliche Verbesserungen der Laufzeiteffizienz im Vergleich zu etablierten Verfahren

XXIII Congreso Argentino de Ciencias de la Computación - CACIC 2017 : Libro de actas

Trabajos presentados en el XXIII Congreso Argentino de Ciencias de la Computación (CACIC), celebrado en la ciudad de La Plata los días 9 al 13 de octubre de 2017, organizado por la Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI) y la Facultad de Informática de la Universidad Nacional de La Plata (UNLP).Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI