Integración de tecnologías de desarrollo y análisis basadas en componentes bajo un enfoque multi-plataforma
- Autores: Pablo Parra Espada
- Directores de la Tesis: Sebastián Sánchez Prieto (dir. tes.), Óscar Rodríguez Polo (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Alcalá ( España ) en 2012
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Daniel Meziat Luna (presid.), Agustín Martínez Hellín (secret.), Guillem Bernat Nicolau (voc.), Segundo Esteban San Román (voc.), José María Drake Moyano (voc.)
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: TESEO
- Resumen
- español
Esta tesis presenta una metodología para el desarrollo de sistemas software empotrados basados en componentes, bajo un enfoque multi-plataforma e integrando distintas tecnologías de desarrollo y análisis. La base de esta metodología es un framework llamado MICOBS. MICOBS define un concepto, denominado dominio de componentes, que permite la integración, dentro del framework, de distintos modelos de componentes. Un dominio de componentes está definido por un modelo de componentes, un conjunto de operaciones de comprobación de modelos y un conjunto de transformaciones. El modelo de componentes asociado a un determinado dominio se define como una instancia de un meta-modelo. Este meta-modelo permite declarar los tipos de elementos que conforman el modelo de componentes. Una vez que la instancia del meta-modelo ha sido definida, el framework permite la incorporación de nuevos componentes y la definición de nuevos sistemas a partir de éstos. Las operaciones de comprobación de modelos se emplean para validar la semántica específica del modelo de componentes. El motor de comprobación de MICOBS ejecuta de forma automática estas operaciones durante la construcción de los sistemas o la declaración de los componentes. La mayoría de estas operaciones se generan a partir de la propia instancia del meta-modelo. La definición del dominio de componentes se completa con una serie de transformaciones, las cuales pueden ser utilizadas para para importar componentes implementados previamente mediante herramientas externas o para generar distintos productos, como el ejecutable final de la aplicación.
El framework proporciona soporte para la integración de componentes de distintas tecnologías en un único sistema software. Esta integración se lleva a cabo mediante la definición de dominios complejos. Estos dominios permiten la creación de nuevos tipos de elementos y nuevas transformaciones, siguiendo un patrón de generación basado en la definición y la implementación de conectores específicos. El trabajo proporciona un ejemplo de estas técnicas de integración de componentes para las tecnologías EDROOM y MyCCM-HI.
MICOBS soporta a su vez un enfoque de desarrollo para la definición de patrones de generación de aplicaciones empotradas. Estos patrones se basan, a su vez, en la definición de modelos de componentes abstractos. Estos modelos de componentes expresan la semántica específica de los dominios de aplicación, y pueden ser empleados en un proceso de desarrollo basado en línea de productos. El trabajo proporciona un caso de uso de este enfoque que define un modelo de componentes abstracto para el dominio del software embarcado en satélites.
El framework incluye el concepto de plataforma como una variable de especificación. Así, cada componente declarado dentro de MICOBS puede estar implementado para distintas plataformas. Además, los modelos arquitecturales de los sistemas software construidos con MICOBS se pueden organizar en múltiples alternativas de despliegue, cada una de ellas asociada a un conjunto de plataformas de despliegue. Empleado esta propiedad esencial, el enfoque completo no es sólo platform-aware, en el sentido de que los modelos se pueden parametrizar en función de las distintas plataformas, sino también dirigido por la plataforma. Esto significa que los procesos internos del framework, como las transformaciones para obtener un producto dado a partir del modelo arquitectural del sistema, se disparan a partir de la selección de una plataforma de despliegue concreta.
El framework es capaz de también de integrar distintas tecnologías de análisis empleando técnicas de ingeniería de desarrollo dirigida por modelos. Los componentes pueden ser anotados empleado modelos específicos con el objeto de obtener informes de análisis de las propiedades de los sistemas empleando los principios de composability y compositionality. Gracias al concepto de plataforma incluido en el framework, la anotación de las propiedades se puede definir en función de las plataformas sobre las que pueden ser desplegados los elementos. A partir de los modelos arquitecturales de las aplicaciones, y empleando la información asociada a los distintos elementos que los componen, se pueden obtener uno o más productos. Estos productos se utilizan posteriormente como entrada de las herramientas que llevan a cabo los análisis de las propiedades de los sistemas y obtienen los informes pertinentes.
Finalmente, se ha definido un nivel de empaquetado que permite automatizar los procesos de despliegue y configuración de un sistema empotrado. Dentro de este nivel, las aplicaciones se representan como un conjunto de elementos software con sus correspondientes paquetes software. Estos elementos pueden definir parámetros de configuración que son usados posteriormente por el framework para automatizar el proceso de control de configuración de la aplicación final. Siguiendo el enfoque sensible a la plataforma, los parámetros de configuración se pueden declarar de forma tanto independiente como dependiente de la plataforma de despliegue. Además, los propios modelos de las aplicaciones pueden definir distintas alternativas de despliegue asociadas a distintas plataformas. Una vez que se ha seleccionado una alternativa y su correspondiente plataforma, MICOBS es capaz de generar los archivos de configuración y de construcción necesarios para obtener el ejecutable final de la aplicación. El nivel de empaquetado se ha definido un escalón por debajo del nivel de los dominios de componentes y de composición. Las transformaciones definidas por los dominios de componentes pueden, por lo tanto, traducir de forma automática el modelo arquitectural de un sistema a su combinación correspondiente de elementos software. De esta forma, MICOBS permite gestionar el proceso completo de despliegue y configuración de las aplicaciones, desde la representación de alto nivel del sistema empleando componentes, hasta el ejecutable final.
- English
This thesis presents a methodology for developing component-based embedded software systems, under a multi-platform approach and integrating different development and analysis technologies. The foundation of this methodology is a framework called MICOBS. MICOBS defines an artefact called component domain in order to integrate different component models into it. A component domain is defined by a component model, a set of model-checking operations and a set of transformations. The component model of a particular domain is defined as an instance of a meta-model, with which the types of elements comprising the component model can be declared. Once the instance of the meta-model has been defined, the framework allows the addition of new components and the creation of new systems as a combination of them. The model-checking operations are used to validate the specific semantics of the component model. These operations, which are automatically executed by the framework's assertion engine, perform a well-formed check during system construction or component declaration. Most of these model-checking operations are generated from the very instance of the meta-model. The definition of the component domain is completed with a set of transformations, which can be used to import components that have already been implemented using an external toolset, or to generate different products, such as the final executable file of the application.
The framework provides support for integrating components from different technologies into a single embedded software system. This integration is done by defining complex domains. These domains allows the creation of new types of elements and new transformations following a code generation pattern based on the definition and the implementation of specific connectors. An example of this integration techniques is provided using two different component technologies, namely EDROOM and MyCCM-HI.
MICOBS also supports a development approach for the definition of generative patterns for the creation of embedded applications. These patterns, in turn, are based on the definition of abstract component models. These component models express the specic semantics of the application domains and can be used as assets in a product-line based development process. A use case of this approach, defining an abstract component model for the satellite on-board software domain, is presented.
The framework includes the concept of platform as a specification variable. This way, each component declared within MICOBS can feature implementations associated to different platforms. Furthermore, the architectural models of the embedded systems built with MICOBS can be organised in multiple deployment alternatives, each of them linked to a set of deployment platforms. Using this key feature, the overall approach is not only platform-aware, in the sense that the models can be parameterised depending on the dierent platforms, but also platform-driven. This means that the processes within the framework, such as the transformations to obtain a given product from the architectural model of the system, are triggered with the selection of a particular deployment platform.
The framework is also capable of integrating different analysis tools using modeldriven engineering techniques. Components can be annotated using specific models in order to obtain reports from the analysis of system properties using the composability and compositionality principles. Thanks to the platform concept included in the framework, the property annotations can be defined in terms of the platforms on which the elements can be deployed. From the architectural models of a system, and using the information attached to the different elements that comprise it, one or more products can be obtained. These products are later used as inputs for the tools that perform the analyses on the system's properties and obtain the pertaining reports.
Finally, a packaging level has been defined to automate the configuration and deployment process of an embedded system. Within this level, applications are represented as a set of software elements and their corresponding software bundles. These elements can define configuration parameters that are later used by the framework to automate the configuration control process of the final application. Following the platform-aware approach, these configuration parameters can be declared either as platform-dependent or platform-independent. Furthermore, the application models themselves can show different alternatives attached to different platforms. Once an alternative and a platform are selected, MICOBS is able to generate the configuration and construction files needed to build the final executable image of the application. The packaging level has been defined below the component domain and composition level. The transformations defined by a component domain can thus automatically translate the architectural model of a system to its corresponding combination of software elements. By doing so, MICOBS allows managing the whole configuration and deployment process of the applications, from the higher level representation of the system using components, to the final executable file.
- español
