Analysis of the Impact of Implied Scenarios on the Reliability of Computational Concurrent Systems

Abstract

Current approaches to model-driven software development have led to the use of scenarios to perform analysis of non-functional requirements of a software system in its early stages of development. The presence of implied scenarios is a phenomenon that can be observed in concurrent systems modeled in the form of Message Sequence Charts. This paper presents a methodology for the identification and evaluation of the qualitative and quantitative impact of the referred scenarios on the reliability of such systems. To the best of our knowledge, there is no previous research contribution in the literature in this regard. The applicability, as well as feasibility, of this methodology is illustrated on the example of a boiler control system. The results are then used to support the architectural refinement of the system ensuring the elimination of the undesirable implied scenarios identified and the consequent improvement in the software system reliability. The usefulness of the proposed methodology is thus confirmed to facilitate the construction of reliable concurrent software systems since the early stages of the development cycle. I. INTRODUÇÃOA modelagem por cenários tem sido considerada uma forma eficaz de se modelar e analisar o comportamento de um sistema nos estágios iniciais do ciclo de desenvolvimento [1]. Uma das vantagens desse formatoé permitir uma participação maior dos stackholders, dado que cada cenário de uso desejadó e especificado, de acordo com essa perspectiva, utilizando o Diagrama de Sequência da UML (Unified Modeling Language)[2] ou diagramas MSCs (Message Sequence Charts) [3]. Cada cenário apresenta as trocas de mensagens entre os componentes do sistema, caracterizando sua arquitetura.São várias as abordagens que utilizam a modelagem em cenários para realizar análise de confiabilidade de software [5], [6], [7]. Entretanto, estes trabalhos, não têm até aqui, considerado nesta análise o impacto de um fenômeno denominado cenários implícitos. Cenários implícitos, que são, de forma breve, comportamentos do sistema que surgem a partir da composição paralela 1 dos componentes, cujos comportamentos são modelados nos cenários previamente especificados [8], [9]. Isso ocorre pelo fato de cenários serem visões parciais do sistema modelado, apesar de se ter em mente um comportamento global ao se modelar esses cenários. Dessa forma, quando esses cenários são integrados podem surgir novos 1 Entende-se por composição o processo de construir a arquitetura do sistema a partir do comportamento de seus componentes, utilizando para tanto métodos formais e suas técnicas de composição em paralelo [10]. comportamentos que não haviam sido anteriormente previstos [9].Esses novos cenários podem ser desejáveis, cujo efeito obtidoé aceito e integrado ao modelo, ou indesejáveis, cujo efeito gera consequências negativas, podendo levar o sistema a falhas [9]. Uma análise de confiabilidade da arquitetura realizada sobre uma modelagem em cenários que não considera esse aspecto pode levar a uma percepção equivocada do comportament...

Análise do impacto de cenários implícitos na confiabilidade de sistemas computacionais

“…Neste capítulo será apresentada a principal contribuição desse trabalho, que é a metodologia proposta para a análise do impacto de cenários implícitos sobre a confiabilidade de um sistema. Essa análise busca caracterizar a forma como os cenários implícitos afetam o modelo tanto qualitativamente como quantitativamente [44].…”

Uma abordagem dirigida a modelo para a geração de casos de teste baseada na detecção de cenários implícitos

“…Uma arquitetura que permita a presença de cenários implícitos pode acarretar falhas graves ao sistema. A confiabilidade de uma modelagem baseada em cenários pressupõe a identificação dos eventuais cenários implícitos presentes e, consequente, a correção do projeto para eliminar ou reduzir os efeitos negativos ocasionados por eles [5].…”

“…Os cenários implícitos podem causar um grande desconforto aos desenvolvedores e testadores de software, visto que, por ser um tipo de falha inconsistente [5], os seus efeitos podem ser de difícil detecção. Podendo resultar em softwares menos confiáveis, mesmo após terem sido submetidos a exaustivos processos de testes.…”

“…A confiabilidade desejada ao sistema é um atributo de dependabilidade, que é a habilidade de um sistema computacional executar serviços em que se possa justificadamente confiar [6]. Em [5] é apresentado uma metodologia que nos permite analisar de forma quantitativa e qualitativa o impacto da presença dos cenários implícitos na confiabilidade de um sistema, de natureza concorrente, a partir da sua modelagem em cenários. Essa metodologia se mostra útil ao fornecer informações importantes para se analisar propriedades emergentes na composição dos componentes do sistema.…”

“…A partir da metodologia proposta por [5] é obtida uma análise que apresenta o impacto da presença dos cenários implícitos em um software. O impacto foi medido pela diferença entre a confiabilidade estimada para o sistema, quando não é avaliada a presença dos cenários implícitos, e a confiabilidade real do sistema, avaliando-se a presença dos cenários implícitos para se compor o resultado.…”