Roundtrip engineering of NoSQL databases

International audienceIn this article we present a framework describing a roundtrip engineering process for NoSQLdatabase systems. This framework, based on the Model Driven Engineering approach, is composed of aknowledge base guiding the roundtrip process. Starting from a roundtrip generic scenario, we proposeseveral roundtrip scenarios combining forward and reverse engineering processes. We illustrate ourapproach with an example related to a property graph database. The illustrative scenario consists ofsuccessive steps of model enrichment combined with forward and reverse engineering processes. Futureresearch will consist in designing and implementing the main components of the knowledge base

Reconciling Equational Heterogeneity within a Data Federation

Mappings in most federated databases are conceptualized and implemented as black-box transformations between source schemas and a federated schema. This approach does not allow specific mappings to be declared once and reused in other situations. We present an alternative approach, in which data-level mappings are represented independent of source and federated schemas as a network between “contexts”. This compendious representation expedites the data federation process via mapping reuse and automated mapping composition from simpler mappings. We illustrate the benefits of mapping reuse and composition by using an example that incorporates equational mappings and the application of symbolic equation solving techniques

A Model Driven Approach to Model Transformations

The OMG's Model Driven Architecture (MDA) initiative has been the focus of much attention in both academia and industry, due to its promise of more rapid and consistent software development through the increased use of models. In order for MDA to reach its full potential, the ability to manipulate and transform models { most obviously from the Platform Independent Model (PIM) to the Platform Specific Models (PSM) { is vital. Recognizing this need, the OMG issued a Request For Proposals (RFP) largely concerned with finding a suitable mechanism for trans- forming models. This paper outlines the relevant background material, summarizes the approach taken by the QVT-Partners (to whom the authors belong), presents a non-trivial example using the QVT-Partners approach, and finally sketches out what the future holds for model transformations

A Model-Driven approach for functional test case generation

Test phase is one of the most critical phases in software engineering life cycle to assure the final system quality. In this context, functional system test cases verify that the system under test fulfills its functional specification. Thus, these test cases are frequently designed from the different scenarios and alternatives depicted in functional requirements. The objective of this paper is to introduce a systematic process based on the Model-Driven paradigm to automate the generation of functional test cases from functional requirements. For this aim, a set of metamodels and transformations and also a specific language domain to use them is presented. The paper finishes stating learned lessons from the trenches as well as relevant future work and conclusions that draw new research lines in the test cases generation context.Ministerio de Economía y Competitividad TIN2013-46928-C3-3-

Designing Round-Trip Systems by Change Propagation and Model Partitioning

Software development processes incorporate a variety of different artifacts (e.g., source code, models, and documentation). For multiple reasons the data that is contained in these artifacts does expose some degree of redundancy. Ensuring global consistency across artifacts during all stages in the development of software systems is required, because inconsistent artifacts can yield to failures. Ensuring consistency can be either achieved by reducing the amount of redundancy or by synchronizing the information that is shared across multiple artifacts. The discipline of software engineering that addresses these problems is called Round-Trip Engineering (RTE). In this thesis we present a conceptual framework for the design RTE systems. This framework delivers precise definitions for essential terms in the context of RTE and a process that can be used to address new RTE applications. The main idea of the framework is to partition models into parts that require synchronization - skeletons - and parts that do not - clothings. Once such a partitioning is obtained, the relations between the elements of the skeletons determine whether a deterministic RTE system can be built. If not, manual decisions may be required by developers. Based on this conceptual framework, two concrete approaches to RTE are presented. The first one - Backpropagation-based RTE - employs change translation, traceability and synchronization fitness functions to allow for synchronization of artifacts that are connected by non-injective transformations. The second approach - Role-based Tool Integration - provides means to avoid redundancy. To do so, a novel tool design method that relies on role modeling is presented. Tool integration is then performed by the creation of role bindings between role models. In addition to the two concrete approaches to RTE, which form the main contributions of the thesis, we investigate the creation of bridges between technical spaces. We consider these bridges as an essential prerequisite for performing logical synchronization between artifacts. Also, the feasibility of semantic web technologies is a subject of the thesis, because the specification of synchronization rules was identified as a blocking factor during our problem analysis. The thesis is complemented by an evaluation of all presented RTE approaches in different scenarios. Based on this evaluation, the strengths and weaknesses of the approaches are identified. Also, the practical feasibility of our approaches is confirmed w.r.t. the presented RTE applications

Object-Relational Impedance Mismatch: A Framework Based Approach

The term impedance mismatch was first used in 1984 to label problems that arise when a program uses a relational database for storage. For example, when transferring data from a relational database into a program any relational data structure is lost because a program operates at the row level. Consequently that data structure must somehow be reproduced when data is returned to a database. There are many such mismatches that cost time and effort to address. As new programming and database languages are introduced other kinds of impedance mismatch are anticipated. Traditional approaches are concerned with pragmatic solutions to specific problems of implementation. They do not address the underlying cause and offer little rationale for the claim to a "solution". The motivation for this dissertation is to understand the cause of these mismatches so it is then possible to address each of them in an appropriate way. Problem themes are introduced as a way to make sense of impedance mismatch. Such problems are not independent. Relationships between problem themes demonstrate the complex nature of impedance mismatch and they are used to identify three problems of particular significance. A structure to existing characterisations of impedance mismatch is identified and developed in order to organise the characterisations in a meaningful and useful way. This structure, based on four levels of abstraction, forms the foundation for a new framework. The framework recognises a separation of concerns between a program and a database across levels of abstraction. At each level is observed a particular kind of impedance mismatch. Through a dialogue about a correspondence at each level it is possible to understand and address each kind of mismatch in a structured and consistent way. A technique based on equivalence is introduced in support of a dialogue. The validity of the framework is demonstrated by identifying the cause of some significant mismatches. Across all the levels of the framework are explored both the cause of each mismatch and the effect of a solution. A four-stage process is described in support of an exploration and to inform others in the use of the framework. An option for change is linked to a conceptual problem not one of implementation and the fidelity and integrity of an existing solution is improved in a way that can be generalised for other solutions. New insights are also provided into the consequences of one solution. Understanding cause and effect in this level of detail is not available using an alternative framework described in the literature. However despite the improved understanding of an impedance mismatch and the consequences of a solution there is a limit to what can be achieved using the framework

Specification Languages for Preserving Consistency between Models of Different Languages

In dieser Dissertation stellen wir drei Sprachen für die Entwicklung von Werkzeugen vor, welche Systemrepräsentationen während der Softwareentwicklung konsistent halten. Bei der Entwicklung komplexer informationstechnischer Systeme ist es üblich, mehrere Programmiersprachen und Modellierungssprachen zu nutzen. Dabei werden Teile des Systems mit unterschiedlichen Sprachen konstruiert und dargestellt, um verschiedene Entwurfs- und Entwicklungstätigkeiten zu unterstützen. Die übergreifende Struktur eines Systems wird beispielsweise oft mit Hilfe einer Architekturbeschreibungssprache dargestellt. Für die Spezifikation des detaillierten Verhaltens einzelner Systemteile ist hingegen eine zustandsbasierte Modellierungssprache oder eine Allzweckprogrammiersprache geeigneter. Da die Systemteile und Entwicklungstätigkeiten in Beziehung zueinander stehen, enthalten diese Repräsentationen oftmals auch redundante Informationen. Solche partiell redundanten Repräsentationen werden meist nicht statisch genutzt, sondern evolvieren während der Systementwicklung, was zu Inkonsistenzen und damit zu fehlerhaften Entwürfen und Implementierungen führen kann. Daher sind konsistente Systemrepräsentationen entscheidend für die Entwicklung solcher Systeme. Es gibt verschiedene Ansätze, die konsistente Systemrepräsentationen dadurch erreichen, dass Inkonsistenzen vermieden werden. So ist es beispielsweise möglich, eine zentrale, redundanzfreie Repräsentation zu erstellen, welche alle Informationen enthält, um alle anderen Repräsentationen daraus projizieren zu können. Es ist jedoch nicht immer praktikabel solch eine redundanzfreie Repräsentation und editierbare Projektionen zu erstellen, insbesondere wenn existierende Sprachen und Editoren unterstützt werden müssen. Eine weitere Möglichkeit zur Umgehung von Inkonsistenzen besteht darin Änderungen einzelner Informationen nur an einer eindeutigen Quellrepräsentation zuzulassen, sodass alle anderen Repräsentationen diese Information nur lesen können. Dadurch können solche Informationen in allen lesend zugreifenden Repräsentationen immer überschrieben werden, jedoch müssen dazu alle editierbaren Repräsentationsbereiche komplett voneinander getrennt werden. Falls inkonsistente Repräsentationen während der Systementwicklung nicht völlig vermieden werden können, müssen Entwickler oder Werkzeuge aktiv die Konsistenz erhalten, wenn Repräsentationen modifiziert werden. Die manuelle Konsistenthaltung ist jedoch eine zeitaufwändige und fehleranfällige Tätigkeit. Daher werden in Forschungseinrichtungen und in der Industrie Konsistenthaltungswerkzeuge entwickelt, die teilautomatisiert Modelle während der Systementwicklung aktualisieren. Solche speziellen Software-Entwicklungswerkzeuge können mit Allzweckprogrammiersprachen und mit dedizierten Konsistenthaltungssprachen entwickelt werden. In dieser Dissertation haben wir vier bedeutende Herausforderungen identifiziert, die momentan nur unzureichend von Sprachen zur Entwicklung von Konsistenthaltungswerkzeugen adressiert werden. Erstens kombinieren diese Sprachen spezifische Unterstützung zur Konsistenthaltung nicht mit der Ausdrucksmächtigkeit und Flexibilität etablierter Allzweckprogrammiersprachen. Daher sind Entwickler entweder auf ausgewiesene Anwendungsfälle beschränkt, oder sie müssen wiederholt Lösungen für generische Konsistenthaltungsprobleme entwickeln. Zweitens unterstützen diese Sprachen entweder lösungs- oder problemorientierte Programmierparadigmen, sodass Entwickler gezwungen sind, Erhaltungsinstruktionen auch in Fällen anzugeben, in denen Konsistenzdeklarationen ausreichend wären. Drittens abstrahieren diese Sprachen nicht von genügend Konsistenthaltungsdetails, wodurch Entwickler explizit beispielsweise Erhaltungsrichtungen, Änderungstypen oder Übereinstimmungsprobleme berücksichtigen müssen. Viertens führen diese Sprachen zu Erhaltungsverhalten, das oft vom konkreten Anwendungsfall losgelöst zu sein scheint, wenn Interpreter und Übersetzer Code ausführen oder erzeugen, der zur Realisierung einer spezifischen Konsistenzspezifikation nicht benötigt wird. Um diese Probleme aktueller Ansätze zu adressieren, leistet diese Dissertation die folgenden Beiträge: Erstens stellen wir eine Sammlung und Klassifizierung von Herausforderungen der Konsistenthaltung vor. Dabei diskutieren wir beispielsweise, welche Herausforderungen nicht bereits adressiert werden sollten, wenn Konsistenz spezifiziert wird, sondern erst wenn sie durchgesetzt wird. Zweitens führen wir einen Ansatz zur Erhaltung von Konsistenz gemäß abstrakter Spezifikationen ein und formalisieren ihn mengentheoretisch. Diese Formalisierung ist unabhängig davon wie Konsistenzdurchsetzungen letztendlich realisiert werden. Mit dem vorgestellten Ansatz wird Konsistenz immer anhand von beobachteten Editieroperationen bewahrt, um bekannte Probleme zur Berechnung von Übereinstimmungen und Differenzen zu vermeiden. Schließlich stellen wir drei neue Sprachen zur Entwicklung von Werkzeugen vor, die den vorgestellten, spezifikationsgeleiteten Ansatz verfolgen und welche wir im Folgenden kurz erläutern. Wir präsentieren eine imperative Sprache, die verwendet werden kann, um präzise zu spezifizieren, wie Modelle in Reaktion auf spezifische Änderungen aktualisiert werden müssen, um Konsistenz in eine Richtung zu erhalten. Diese Reaktionssprache stellt Lösungen für häufige Probleme bereit, wie beispielsweise die Identifizierung und das Abrufen geänderter oder korrespondierender Modellelemente. Außerdem erreicht sie eine uneingeschränkte Ausdrucksmächtigkeit, indem sie Entwicklern ermöglicht, auf eine Allzweckprogrammiersprache zurückzugreifen. Eine zweite, bidirektionale Sprache für abstrakte Abbildungen kann für Fälle verwendet werden, in denen verschiedene Änderungsoperationen nicht unterschieden werden müssen und außerdem die Erhaltungsrichtung nicht immer eine Rolle spielt. Mit dieser Abbildungssprache können Entwickler Bedingungen deklarieren, die ausdrücken, wann Modellelemente als konsistent zueinander angesehen werden sollen, ohne sich um Details der Überprüfung oder Durchsetzung von Konsistenz bemühen zu müssen. Dazu leitet der Übersetzer automatisch Durchsetzungscode aus Überprüfungen ab und bidirektionalisiert Bedingungen, die für eine Richtung der Konsistenthaltung spezifiziert wurden. Diese Bidirektionalisierung basiert auf einer erweiterbaren Menge von komponierbaren, operatorspezifischen Invertierern, die verbreitete Round-trip-Anforderungen erfüllen. Infolgedessen können Entwickler häufig vorkommende Konsistenzanforderungen konzise ausdrücken und müssen keinen Quelltext für verschiedene Konsistenthaltungsrichtungen, Änderungstypen oder Eigenschaften von Modellelementen wiederholen. Eine dritte, normative Sprache kann verwendet werden, um die vorherigen Sprachen mit parametrisierbaren Konsistenzinvarianten zu ergänzen. Diese Invariantensprache übernimmt Operatoren und Iteratoren für Elementsammlungen von der Object Constraint Language (OCL). Außerdem nimmt sie Entwicklern das Schreiben von Quelltext zur Suche nach invariantenverletzenden Elementen ab, da Abfragen, welche diese Aufgaben übernehmen, automatisch anhand von Invariantenparametern abgeleitet werden. Die drei Sprachen können in Kombination und einzeln verwendet werden. Sie ermöglichen es Entwicklern, Konsistenz unter Verwendung verschiedener Programmierparadigmen und Sprachabstraktionen zu spezifizieren. Wir stellen auch prototypische Übersetzer und Editoren für die drei Konsistenzspezifikationssprachen vor, welche auf dem Vitruvius-Rahmenwerk für Multi-Sichten-Modellierung basieren. Mit diesem Rahmenwerk werden Änderungen in textuellen und graphischen Editoren automatisch beobachtet, um Reaktionen auszulösen, Abbildungen durchzusetzen und Invarianten zu überprüfen. Dies geschieht indem der von unseren Übersetzern erzeugte Java-Code ausgeführt wird. Außerdem haben wir für alle Sprachen, die in dieser Dissertation vorgestellt werden, folgende theoretischen und praktischen Eigenschaften evaluiert: Vollständigkeit, Korrektheit, Anwendbarkeit, und Nutzen. So zeigen wir, dass die Sprachen ihre vorgesehenen Einsatzbereiche vollständig abdecken und analysieren ihre Berechnungsvollständigkeit. Außerdem diskutieren wir die Korrektheit jeder einzelnen Sprache sowie die Korrektheit einzelner Sprachmerkmale. Die operatorspezifischen Invertierer, die wir zur Bidirektionalisierung von Abbildungsbedingungen entwickelt haben, erfüllen beispielsweise immer das neu eingeführte Konzept bestmöglich erzogener Round-trips. Dieses basiert auf dem bewährten Konzept wohlerzogener Transformationen und garantiert, dass übliche Round-trip-Gesetze erfüllt werden, wann immer dies möglich ist. Wir veranschaulichen die praktische Anwendbarkeit mit Fallstudien, in denen Konsistenz erfolgreich mit Hilfe von Werkzeugen erhalten wurde, die in den von uns vorgestellten Sprachen geschrieben wurden. Zum Schluss diskutieren wir den potenziellen Nutzen unserer Sprachen und vergleichen beispielsweise Konsistenthaltungswerkzeuge die in zwei Fallstudien realisiert wurden. Die Werkzeuge, die mit der Reaktionssprache entwickelt wurden, benötigen zwischen 33% und 71% weniger Zeilen Quelltext als funktional gleichwertige Werkzeuge, die mit in Java oder dem Java-Dialekt Xtend entwickelt wurden

Establishing Professional Intercultural Relations: Chinese Perceptions of Behavioural Success in a Sino-American Exchange Visit

This article examines the ways in which professionals from different countries handle first encounters when they wish to initiate and establish business/professional relations. The majority of research on business relations in intercultural contexts has so far focused on misunderstandings, face threats, and conflict. There has been comparatively little research into the initiation and establishment of relations from a positive perspective. This article addresses this lacuna by analysing how Chinese delegates built positive relations with American counterparts on a visit to the USA. Drawing on insights from the analysis, it proposes a conceptual framework for future research in this area

Semiautomatic generation of CORBA interfaces for databases in molecular biology

The amount and complexity of genome related data is growing quickly. This highly interrelated data is distributed at many different sites, stored in numerous different formats, and maintained by independent data providers. CORBA, the industry standard for distributed computing, offers the opportunity to make implementation differences and distribution transparent and thereby helps to combine disparate data sources and application programs. In this thesis, the different aspects of CORBA access to molecular biology data are examined in detail. The work is motivated by a concrete application for distributed genome maps. Then, the different design issues relevant to the implementation of CORBA access layers are surveyed and evaluated. The most important of these issues is the question of how to represent data in a CORBA environment using the interface definition language IDL. Different representations have different advantages and disadvantages and the best representation is highly application specific. It is therefore in general impossible to generate a CORBA wrapper automatically for a given database. On the other hand, coding a server for each application manually is tedious and error prone. Therefore, a method is presented for the semiautomatic generation of CORBA wrappers for relational databases. A declarative language is described, which is used to specify the mapping between relations and IDL constructs. Using a set of such mapping rules, a CORBA server can be generated automatically. Additionally, the declarative mapping language allows for the support of ad-hoc queries, which are based on the IDL definitions

Data and Query Adaptation Using DaemonX

The most common applications of the today's IT world are information systems. The problems related to their design and implementation have sufficiently been solved. However, the true problems occur when an IS is already deployed and user requirements change. In this paper we introduce DaemonX - an evolution management framework which enables to manage evolution of complex applications efficiently and correctly. Using the idea of plug-ins, it enables to model almost any kind of a data format (currently XML, UML, ER, and BPMN). Since it preserves also mapping among modeled constructs of modeled formats via a common platform-independent model, it naturally supports propagation of changes to all related and affected parts