Using DSML for Handling Multi-tenant Evolution in Cloud Applications

Multi-tenancy is sharing a single application's resources to serve more than a single group of users (i.e. tenant). Cloud application providers are encouraged to adopt multi-tenancy as it facilitates increased resource utilization and ease of maintenance, translating into lower operational and energy costs. However, introducing multi-tenancy to a single-tenant application requires significant changes in its structure to ensure tenant isolation, configurability and extensibility. In this paper, we analyse and address the different challenges associated with evolving an application's architecture to a multi-tenant cloud deployment. We focus specifically on multi-tenant data architectures, commonly the prime candidate for consolidation and multi-tenancy. We present a Domain-Specific Modeling language (DSML) to model a multi-tenant data architecture, and automatically generate source code that handles the evolution of the application's data layer. We apply the DSML on a representative case study of a single-tenant application evolving to become a multi-tenant cloud application under two resource sharing scenarios. We evaluate the costs associated with using this DSML against the state of the art and against manual evolution, reporting specifically on the gained benefits in terms of development effort and reliability

Une approche basée sur les lignes de produits logiciels pour la configuration et adaptation des environments multi-nuages

Cloud computing is characterized by a model in which computing resources are delivered as services in a pay-as-you-go manner, which eliminates the need for upfront investments, reducing the time to market and opportunity costs. Despite its benefits, cloud computing brought new concerns about provider dependence and data confidentiality, which further led to a growing trend on consuming resources from multiple clouds. However, building multi-cloud systems is still very challenging and time consuming due to the heterogeneity across cloud providers' offerings and the high-variability in the configuration of cloud providers. This variability is expressed by the large number of available services and the many different ways in which they can be combined and configured. In order to ensure correct setup of a multi-cloud environment, developers must be aware of service offerings and configuration options from multiple cloud providers.To tackle this problem, this thesis proposes a software product line-based approach for managing the variability in cloud environments in order to automate the setup and adaptation of multi-cloud environments. The contributions of this thesis enable to automatically generate a configuration or reconfiguration plan for a multi-cloud environment from a description of its requirements. The conducted experiments aim to assess the impact of the approach on the automated analysis of feature models and the feasibility of the approach to automate the setup and adaptation of multi-cloud environments.Le cloud computing est caractérisé par un modèle dans lequel les ressources informatiques sont fournies en tant qu'un service d'utilité, ce qui élimine le besoin de grands investissements initiaux. Malgré ses avantages, le cloud computing a suscité de nouvelles inquiétudes concernant la dépendance des fournisseurs et la confidentialité des données, ce qui a conduit à l'émergence des approches multi-cloud. Cependant, la construction de systèmes multi-cloud est toujours difficile en raison de l'hétérogénéité entre les offres des fournisseurs de cloud et de la grande variabilité dans la configuration des fournisseurs de cloud. Cette variabilité est caractérisé par le grand nombre de services disponibles et les nombreuses façons différentes de les combiner et de les configurer. Afin de garantir la configuration correcte d'un environnement multi-cloud, les développeurs doivent connaître les offres de services et les options de configuration de plusieurs fournisseurs de cloud.Pour traiter ce problème, cette thèse propose une approche basée sur les lignes de produits logiciels pour gérer la variabilité dans les cloud afin d'automatiser la configuration et l'adaptation des environnements multi-cloud. Les contributions de cette thèse permettent de générer automatiquement un plan de configuration ou de reconfiguration pour un environnement multi-cloud à partir d'une description de ses exigences. Les expérimentations menées visent à évaluer l'impact de l'approche sur l'analyse automatisée des modèles de caractéristiques et la faisabilité de l'approche pour automatiser la configuration et l'adaptation des environnements multi-nuages

Eine musterbasierte Methode zur Automatisierung des Anwendungsmanagements

Das Management laufender Geschäftsanwendungen gehört zu den kritischen Vorgängen des IT-Betriebs, da Unachtsamkeiten zu fehlerhaften Anwendungszuständen und zum Ausfall ganzer Anwendungslandschaften führen können. Speziell die manuelle Managementdurchführung birgt aufgrund zunehmend unüberschaubarer Anwendungsstrukturen, unbekannter Abhängigkeiten zwischen Komponenten, unzureichender Dokumentation sowie komplexer Managementwerkzeuge ein stetig größer werdendes wirtschaftliches Risiko. Aus diesem Grund wurden in den vergangenen Jahren neue Paradigmen und eine große Anzahl an Technologien zur Automatisierung des Anwendungsmanagements entwickelt. Die zunehmende Komplexität von Architekturen durch verteilte Systeme, Virtualisierung von Komponenten, Cloud Computing und dem aufkommenden Internet der Dinge erfordert jedoch immer häufiger die Kombination mehrerer dieser Managementtechnologien, um übergeordnete Managementziele bezüglich eines komplexen IT-Systems umzusetzen. Dabei treten sowohl (i) konzeptionelle als auch (ii) technische Fragestellungen auf, die von unterschiedlichen Expertengruppen in Kollaboration analysiert und gelöst werden müssen. Die Integration dieser beiden Abstraktionsebenen stellt dabei eine grundlegende Herausforderung dar, die im gegenwärtigen Anwendungsmanagement aufgrund fehlender durchgängiger Automatisierungsmöglichkeiten zumeist unter hohem Aufwand individuell angenommen werden muss. Um diese Automatisierungslücke zwischen den beiden Abstraktionsebenen zu schließen, stellt diese Arbeit eine hybride, musterbasierte Managementmethode namens PALMA vor. Die Methode kombiniert das deklarative mit dem imperativen Managementparadigma und ermöglicht dadurch die automatisierte Anwendung generischer Managementmuster. Häufig auftretende Managementprobleme, wie beispielsweise die Migration einer Anwendungskomponente in eine Cloud-Umgebung unter Wahrung deren Verfügbarkeit, können mittels automatisierten Managementmustern effizient für individuelle Anwendungen gelöst und die zugehörigen Prozesse automatisiert ausgeführt werden. Die Methode unterstützt die Kollaboration von Experten und kann manuell, semi-automatisiert sowie vollständig automatisiert angewendet werden. Zur Umsetzung der Methode wird eine deklarative Sprache namens DMMN vorgestellt, welche die Modellierung von Managementaufgaben auf hoher deklarativer Abstraktionsebene unter Ausblendung technischer Ausführungsdetails ermöglicht. Bei der automatisierten Ausführung von Managementmustern werden deklarative Managementmodelle in dieser Sprache generiert, welche die jeweilige Musterlösung für die betroffene Anwendung in Form der auszuführenden Managementaufgaben abstrakt spezifizieren. Zu deren Ausführung wird ein Transformationsverfahren vorgestellt, das deklarative Managementmodelle in ausführbare, imperative Prozessmodelle übersetzt. Die Generierung dieser Prozessmodelle basiert dabei auf der Orchestrierung wiederverwendbarer Managementbausteine, die in Form von Subprozessen modelliert sind und als Management-Planlets bezeichnet werden. Durch diese Transformation werden die Stärken beider Paradigmen vereint und umfangreiches Management komplexer IT-Systeme ermöglicht. Zudem wird ein musterbasiertes Verfahren vorgestellt, mithilfe dessen Managementaufgaben in deklarativen Managementmodellen automatisch auf Probleme analysiert und diesbezüglich korrigiert werden können. Dadurch wird die Korrektheit der Durchführung gewährleistet und der Systemadministrator bei der Modellierung der Modelle unterstützt. Die in dieser Arbeit vorgestellten Konzepte werden im Rahmen des sogenannten PALMA-Frameworks prototypisch implementiert, um die praktische Umsetzbarkeit der theoretischen Konzepte und Ansätze zu validieren