オブジェクト指向技術を用いた分散システムの動的モデリング

1995 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 06044195
• 研究種目: 国際学術研究
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 共同研究
• 研究機関: 東北芸術工科大学
• 研究代表者: HAMID Issam A. 東北芸術工科大学, デザイン工学部, 助教授 (30244990)
• 研究分担者: IIVARI Juhan イバスキラ(Jyvaskyla)大学, コンピュータ学科(フィランド), 教授 ; KANGASSALO H テンペレ(Tampere)大学, コンピュータ学科(フィンランド), 教授 ; DE SaquiーSan 航空機製造高等国立学院, 計算機科学学科, 教授 ; GOTZHEIN Rei カイザーローテルン大学, 情報工学学科(ドイツ), 教授 ; BOCHMANN Gre モントリオール大学情報, オペレーショナルリサーチ学科, 教授 ; 前川 道博 東北芸術工科大学, デザイン工学部, 助手 (60244977) ; 堀口 進 北陸先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 教授 (60143012) ; DE SAQUI SANNES Pierre ECOLE NATIONALE SUPE'RIEURE D'INGE'NIEURS DE CONSTUCTIONS AE'RONAUTIQUES,TOULOUS
• 研究期間 (年度): 1994 – 1995
• キーワード: 分散システム / オブジェクト指向仕様記述 / ソフトウェア進化 / 動的変更 / モジュール互換性 / 型変更 / リフレクション / ソフトウェア開発工程

研究概要

分散システムは大規模であり、また、その構成要素となるシステム間での実時間の情報交換(通信)を伴うので、仕様の大規模性を効率的に処理する技術として、オブジェクト指向の概念の採用とともに、それを土台として並行性を導入した仕様のモデル化技法を開発する。また、仕様表現のための形式言語を開発し、それをもとに仕様の解析を支援する方法を確立する。本研究の成果により、分散システム開発をその初期段階から保守・運用に至る階段まで効果的にカバーでき、結果的に分散システムを統一的にかつ効果的に構築できる。分散システム開発に重要な仕様記述においては、従来からの伝統的なモデル化技法がとられてきているのが現状である。分散を対象としたものであっても、プロセスのモデル化が主体である。本研究では、これまでの個々の技法の長所・短所を整理し、その中からそれぞれの特長を活かし、かつ、それらを有機的に結合・統合することによって分散システムの開発に極めて有効な統合モデルを構築する点に特色があり、従来にない独創性がある。本研究が達成されれば、分散システムの特徴を活かした共通の基盤となる仕様のモデル化および解析の技法が、分散システムの構築の上で有効に適用できるようになる。これは適切な数学モデルに基づいたものであり、仕様記述者、設計者にとって曖昧さのない的確な技法となる。このモデル化・解析技法と機械支援系の提供とともに、分散システムの生産性が飛躍的に向上する。
最近、分散システムのオブジェクト指向仕様記述により多くの注意が払われるようになってきている。オブジェクト指向アプローチが、システム構成に対して柔軟であることは知られている。しかしながら、主要な問題の1つは、開発工程とメンテナンス工程の間で、そうした仕様記述を動的に変更できる能力を提供することである。にもかかわらず現時点の研究では、分散システムの仕様記述の動的変更については言及されていない。本研究では、実行可能な仕様記述法の開発と動的変更を考慮した形式的記述の技術に論点を置く。大規模なオブジェクト指向仕様記述を進化させるために2つのレベルのモデルを導入する。第1のレベルは、型(クラス)の動的変更を扱う。一方、第2のレベルはモジュールの変更を扱う。両方のレベルでその変更後、仕様記述の一貫性を保証するために、構造的かつ振る舞い的制約の集合を定義する。型とモジュールの動 的変更を可能にするために、我々は変更の操作を支援するメタオブジェクトを用いるリフレクティブなオブジェクト指向仕様記述言語を開発した。この言語において型とモジュールはオブジェクトである。
仕様記述の技術を進化させていくことは、ソフトウェア開発工程と保守工程において、要求仕様と設計の意志決定の変化に対応していくために必要である。想定しうる変更の中でも、新たな特長の追加は、重要な問題である。大規模分散ソフトウェアシステムへの新たな機能追加のように、遠隔通信システムに対する特長追加の努力は、多大なものになるかもしれない。それぞれの新たな特長の追加、あるいは追加された機能性は、多くの既存の特長と相互に作用するかもしれない。そのような相互作用は、ブロッキングの状況(例えばデッドロック)やシステムの障害を引き起こすかもしれない。さらに、大規模で長期に稼働する分散システムにとって、その拡張を行うためにシステム全体を停止させることは不可能かもしれない。従って、重要でかつ困難な問題は、影響が及ばないシステムの部分の処理を中断することなく動的に拡張機能の修正を行うことにある。本研究では、仕様の振る舞いを拡張するための形式的アプローチとリフレクティブなオブジェクト指向仕様記述言語(RMondel)のコンテクストで仕様記述の動的進化のための方法論について述べる。
平成7年度では、分散システムに適したオブジェクト指向を用いた仕様のモデル化と仕様の解析に有効な技法を開発した。平成6年度では、(1)分散システム仕様のオブジェクト指向に基づいたプロセス、データ、振る舞いの統合的なモデル化技法の開発、(2)仕様を表現するためのオブジェクト指向に基づいた形式言語の開発、(3)形式言語で表現された仕様の解析技法の開発、の研究を行った。(1)については、分散システムの大規模性、並行性およびシステムの進化に伴う仕様の変更性を考慮した従来にない新しい仕様記述のモデルを確立した。(2)については、(1)で確立したモデルに基づいて、柔軟性、厳密性、拡張性に優れた形式言語の構文と意味を設計した。(3)については、分散システムの設計に関連する要件、性質を整理し、それらを(2)の言語で書かれた仕様の上で解析する基本的な技法を確立した。
または、(1)分散システム仕様のための形式言語の処理系の開発、(3)技法と処理系の評価、の研究を行った。(2)については、私が、5年度に開発した分散システム仕様のための形式言語の解釈を行う処理系を構築した。この処理系では、仕様の構文と意味の解釈だけでなく、仕様の性質を解析する支援を同時に行った。
(2)については、(3)で構築した処理系を、その有効性に関して評価し、一層の改善を行った。これは、結果として、5年度に開発した分散システムの仕様のモデル化と解析の技法の改善に繋げるものである。

研究成果

• [文献書誌] Issam A.Hamid: ""Dynamic Evolution of Distributed Systems Specification using Reflective Language, "" Journal of Software Engineering & Knowledge Engineering. Vol.5. 511-540 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Issam A.Hamid: ""Adapt Dynamic Evolution in a Reflective Object-Oriented Computer Language, "" Transaction of IEICE,Information & Systems. Vol.E78-D,No.4. (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Issam A.Hamid: ""Dynamic Evolution of Distributed Systems Specification using Reflective Language, "" The First Asia-Pacific Software Engineering Conference, Tokyo, Japan. Dec.7-9. 208-219 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Issam A.Hamid: ""Highly Parallel Computation Model for Setting Rearrangeable Type Interconnection Network, "" International Symposium on Parallel Architectures, Algorithms, and Networks, Kanazawa, Japan. Dec.14-16. 197-204 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Issam A.Hamid: ""Type Evolution in a Reflective Object-Oriented Language, "" Journal of Information Processing Society of Japan. 35 (July). 1352-1379 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Issam A.Hamid: ""Rule Checking Expert System (RCES) using First Order Predicate Logic, "" Proc.of the Third International conference on Software Engineering, Rabat, Morocco.April (11-14). 207-216 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] M.Erradi, G.Bochmann, and Issam A.Hamid: ""Type Evolution in a Reflective Object-Oriented Language"" Publication @92876, Department of Information and Operational Research, Univ.of Montreal, Canada. Novembeer. (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] M.Erradi, G.Bochmann, and Issam A.Hamid: ""Dynamic Modifications of Object-Oriented Specifications"" CompEuro'92, IEEE Int'l Conf.on Computer Systems and Software Engineering, Netherlands. May. (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Issam A.Hamid: "Dynamic Constrainte Specification of Object Interactions within Distributed Systems" International Conference on Information Modeling, Denmark. (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Issam A.Hamid: "Dynamic Evolution of Distnbuted Systems Specifications" International Journal on Software Engineering & Knowledge Engineering. 5. 511-540 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Issam A.Hamid: "Adapt Dynamic Evolution in a Reflective Object-Onented Computer Language" Transaction of IEICE,Information & Systems. E78-D. 363-382 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Issam A.Hamid: "Highly Parallel Computation Model for Setting Rearrangeable Type Interconnection Network" International Symposium on Parallel Architectures, Algorithms, and Networks. 197-204 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Issam A.Hamid and Setsuo Ohsuga: "Type Evelution in a Reflective Object-Oriented Language" Information Processing Society of Japan. JIPS.35. 1352-1379 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Issam A.Hamid and Setsuo Ohsuga: "Rule Checking Expert System (RCES) using First Order Predicate Logie" Third International conference on Software Engineering, Morocco. 207-216 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より