互联网软件：新时代的软件范式

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"本书《Internetware: A New Software Paradigm for Internet Computing》由HongMei JianLü撰写，全面介绍了互联网软件的新范式——Internetware，涵盖了从基础原理、工程方法学到操作平台、质量度量与保障以及未来发展趋势等多个方面。书中包含具体指导和大量现实世界的案例研究，为从事Internetware应用开发的软件工程师提供了宝贵的参考资料。本书对现代软件工程在互联网领域的当前趋势进行了深入分析，为未来互联网计算的软件工程和系统研究提供了重要的蓝图和贡献。书中的章节包括： 1. Internetware：软件范式的转变 2. Internetware的技术框架：以架构为中心的方法 3. 驱动环境的软件模型对于Internetware 4. Internetware的自适应模型 5. 需求模型驱动的Internetware适应与演化 6. 基于组件系统的软件架构运行时恢复与操纵 7. 支持运行时软件架构：双向转换为基础的方法 8. 低侵入性的Internetware应用程序动态更新 9. 服务化Internetware系统中数据为中心的时态属性规范与监控 10. 异步普适计算环境中并发性质的运行时检测 11. 以软件架构为中心的Internetware工程方法 12. 基于环境本体的Internetware实体能力规范 13. 特性驱动的需求依赖分析与高级软件设计 14. rCOS：Internetware系统的精炼计算法则 15. 为按需计算卸载重构Android Java代码 16. 云平台基于架构的管理方向 17. 黄金时代：多源软件更新传播在普适网络环境中的应用 18. GreenDroid：智能手机应用的能效自动化诊断 19. 结论与未来展望这本书探讨了在互联网计算环境下，如何通过新的软件范式来适应不断变化的需求和技术挑战。它深入研究了软件架构、自适应性、实时更新、性能监控、能源效率优化等多个关键领域，为构建更高效、更灵活的Internetware提供了理论支持和实践指导。此外，书中提出的环境本体、特征驱动的需求分析和基于云计算的平台管理等概念，展示了未来软件工程的发展趋势。" 这本书是软件工程师、研究人员和学者理解并掌握Internetware技术的重要参考资料，对于推动互联网计算领域的创新具有深远意义。

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Thank you.

Beijing, China Hong Mei

June 2016 Jian Lü

xvi Acknowledgments

Contents

Part I Introduction to Internetware

1 Internetware: A Shift of Software Paradigm ........... 3

1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.2 The Internetware Paradigm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.2.1 The Need of a Paradigm Shift. . . . . . . . . . . . . 4

1.2.2 Methodological Reflections. . . . . . . . . . . . . . . 5

1.2.3 Architecting Principles for Internetware . . . . . . 7

1.2.4 Our Roadmap and Explorations. . . . . . . . . . . . 8

1.3 Open Coordination Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

1.3.1 Coordination Model for Internetware . . . . . . . . 8

1.3.2 A Software Architecture Based Approach . . . . . 10

1.4 Environ ment-Driven Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1.4.1 Structure and Dynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1.4.2 Framework and Techniques . . . . . . . . . . . . . . 13

1.5 Depe ndability Assurance Framework

with Trust-Management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

1.5.1 A Trust-Based Approach . . . . . . . . . . . . . . . . 14

1.5.2 A Dependability Assurance Frame work

with Trust Management . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

1.6 Conclusion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

References. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2 Technical Framework for Internetware:

An Architecture Centric Approach .................. 19

2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

2.2 Software Model of Internetware . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

2.2.1 Basic Component Model . . . . . . . . . . . . . . . . 22

2.2.2 Open Collaboration Model . . . . . . . . . . . . . . . 22

2.2.3 Context Driven Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.2.4 Intelligent Trustworthy Model . . . . . . . . . . . . . 23

2.3 Midd leware for Internetware. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.3.1 The Implementat ion Model of Basic

Internetware Entit ies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

2.3.2 The Implementat ion Model of On-Demand

Collaborations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

2.3.3 The Autonomic Management of Middleware. . . 25

2.3.4 Componentization of Middleware . . . . . . . . . . 25

xvii

2.4 Engineering Approach for Internetware . . . . . . . . . . . . 26

2.4.1 Software Architecture in the Whole

Lifecycle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

2.4.2 Development of Internetware Basic Entities

and Their Collaborations . . . . . . . . . . . . . . . . 28

2.4.3 Domain Modeling for Internetware . . . . . . . . . 28

2.5 Conclusion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

References. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

Part II Internetware Software Model

3 On Environment-Driven Software Model

for Internetware ................................ 33

3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

3.2 An Approach to the Environment-Driven Model . . . . . . 35

3.2.1 Overall Interaction Patterns

of Environment-Driven Applications . . . . . . . . 36

3.2.2 A Structuring Model for

Environment-Driven Applications . . . . . . . . . . 37

3.2.3 Model and System Characteristics . . . . . . . . . . 40

3.3 Environ ment Modeling and Enabling Techniques . . . . . 42

3.3.1 Context Processing Framework . . . . . . . . . . . . 43

3.3.2 Ontology-Based Modeling of Dynamic

Context . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

3.3.3 Logic Distance-Based Context Retrieval . . . . . . 46

3.3.4 Blurring Degree-Based Privacy Protection . . . . 48

3.3.5 Negotiation-Based Context Information

Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

3.4 Goal-Driven Adap tation and Rearon Ontologies . . . . . . 51

3.4.1 Rearon Ontologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

3.4.2 Overall Interaction Patterns

of Environment-Driven Applications . . . . . . . . 55

3.5 Prototypes and Experiments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

3.5.1 Artemis-ARC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

3.5.2 Artemis-MAC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

3.5.3 Artemis-FollowMeLite . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

3.5.4 Artemis-FollowMeAgent . . . . . . . . . . . . . . . . 61

3.5.5 Environment-Driven Applications . . . . . . . . . . 62

3.6 Related Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

3.7 Conclusion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

References. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

4 On Self-adaptation Model for Internetware ............ 71

4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

4.2 Approach Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

4.3 Key Techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

4.3.1 Basic SA Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

4.3.2 SA Reflection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

4.3.3 SA Dynamism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

4.3.4 SA Reasoning. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

xviii Contents

4.3.5 SA Trustworthiness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

4.3.6 A Tool for Modeling SA in the Whole

Lifecycle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

4.4 Case Study. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

4.4.1 Pattern Driven Self-adaptation. . . . . . . . . . . . . 81

4.4.2 Style Driven Self-adaptation . . . . . . . . . . . . . . 85

4.4.3 Performance Impact . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

4.5 Related Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

4.6 Conclusion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

References. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

5 On Requirements Model Driven Adaption

and Evolution of Internetware...................... 93

5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

5.2 Matching and Compos ing Internetware Components . . . 95

5.2.1 A Component Meta Model . . . . . . . . . . . . . . . 95

5.2.2 Component Lifecycle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

5.2.3 Component Composition Rules . . . . . . . . . . . . 98

5.3 Components Adaptation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

5.3.1 Adaptation Strategies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

5.3.2 Adaptation Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

5.4 Internetware Testbed and Case Studies . . . . . . . . . . . . 102

5.4.1 Internetware Testbed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

5.4.2 Model-Driven Deve lopment and Evaluation

of Internetware Applications . . . . . . . . . . . . . . 103

5.4.3 Enterprise Applications Example . . . . . . . . . . . 105

5.4.4 Experiment Scenari os on the Collaborations

and Evolutions of Internetware Components . . . 105

5.5 Related Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

5.6 Conclusion and Future Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

References. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

Part III Internetware Operating Platform

6 Runtime Recovery and Manipulation of Software

Architecture of Component-Based Systems ............ 115

6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

6.2 Approach Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

6.2.1 Architectures in ABC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

6.2.2 Conceptual Framework . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

6.3 Characteristics of Software Architecture at Runtime . . . 119

6.3.1 Software Architecture at Design Time . . . . . . . 120

6.3.2 Software Architecture at Runtime . . . . . . . . . . 121

6.3.3 Description for So ftware Architecture

Recovered at Runtime . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

6.4 Recovery of Software Architecture at Runtime . . . . . . . 124

6.4.1 Overview of PKUAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124

6.4.2 Recovery of Basic Elements . . . . . . . . . . . . . . 126

6.4.3 Construction of Architecture Vi ews . . . . . . . . . 129

6.4.4 Enrichment of Semantics . . . . . . . . . . . . . . . . 130

Contents xix

6.5 Mani pulation of Recovered Software Architecture

at Runtime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

6.5.1 Manipulation via Reflection . . . . . . . . . . . . . . 131

6.5.2 Programming Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

6.5.3 Graphical Tool . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

6.6 Performance Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134

6.7 Related Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

6.8 Conclusion and Future Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

References. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137

7 Supporting Runtime Software Architecture:

A Bidirectional-Transformation-Based Approach ........ 139

7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

7.2 Runtime Software Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141

7.2.1 An Illustrative Example . . . . . . . . . . . . . . . . . 141

7.2.2 A Formal Description of Runtime

Software Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142

7.3 Main taining Causal Connections

by Architecture-System Synchronization . . . . . . . . . . . 144

7.3.1 The Four Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144

7.3.2 The Challenges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144

7.4 Architecture-System Synchronization

Based on Bi-transformation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145

7.4.1 Enabling Techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145

7.4.2 The Synchronization Algorithm. . . . . . . . . . . . 146

7.4.3 Assumptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149

7.4.4 Discussion About the Algorithm

and the Properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149

7.5 Gene rating Synchronizers for Legacy Systems . . . . . . . 150

7.5.1 Implementing the Generic Synchronization

Engine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151

7.5.2 Generating Specific XMI Parsers

and System Adapters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151

7.6 Case Studies. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152

7.6.1 C2-JOnAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152

7.6.2 Client/Server-JOnAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154

7.6.3 Other Case Studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

7.6.4 Summary and Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . 155

7.7 Related Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158

7.8 Conclusion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

References. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

8 Low-Disruptive Dynamic Updating of Internetware

Applications ................................... 163

8.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163

8.2 Dyna mic Updating: Eager Versus Lazy . . . . . . . . . . . . 165

8.3 Javelus: Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166

8.4 Dyna mic Patch Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167

8.4.1 Identifying Changed Classes . . . . . . . . . . . . . . 167

8.4.2 Default Transformation and Custom

Transformers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168

xx Contents

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ramissue

粉丝: 354
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