Adaptive deployment of component-based applications in distributed systems

Abstract

Deployment of distributed applications in heterogeneous environments is an interesting yet complex area in the software life cycle. A proper deployment infrastructure can alleviate many issues related to software execution and management. It also promotes the component-based design and enables creating dynamic and adaptive systems. By applying adaptation to the deployment process, a system can react to context changes and reorganise its components to improve execution. This work presents design, implementation and evaluation of the Adaptive Deployment Framework that aims at enhancing application performance. The pivotal role in adaptive deployment plays the model-based approach to deployment. It improves reusability and enables automation. However, many of the existing model-based solutions are limited to the spatial distribution of components only. Therefore, we extended the notion of deployment and defined three basic deployment dimensions: spatial, temporal and semantic. The key enablers of adaptive deployment are reconfiguration mechanisms that influence the way in which the system will be adapted. We discerned four redeployment techniques: full, deep, shallow, and runtime. In this work we concentrate on the last technique supported by component migration. The design, implementation and integration of the migration mechanism with the deployment infrastructure have shown that it is well suited as a reconfiguration tool. To demonstrate how it can improve application performance, we designed and implemented the Force-Directed Deployment Planning algorithm, a novel approach to deployment planning. Rozmieszczanie oprogramowania w środowiskach rozproszonych z heterogenicznymi zasobami jest zadaniem nietrywialnym. Niemniej jednak opracowanie dobrej infrastruktury rozmieszczania jest bardzo korzystne, gdyż pozwala uprościć wiele aspektów związanych z uruchomieniem i zarządzaniem systemem. Rozmieszczanie promuje ponadto komponentowe podejście do budowy aplikacji oraz ułatwia tworzenie systemów dynamicznych i adaptacyjnych. Dzięki zastosowaniu adaptacji w procesie rozmieszczania, system może reagować na zmiany w środowisku wykonania i reorganizować swoje komponenty tak, aby poprawić efektywność działania aplikacji. Praca ilustruje te aspekty na przykładzie opracowanego środowiska rozmieszczania adaptacyjnego ADF, którego celem jest zwiększenie wydajności aplikacji rozproszonych. Przy realizacji rozmieszczania adaptacyjnego konieczna jest dostępność mechanizmów rekonfiguracji oprogramowania. Określają one w jaki sposób system może podlegać adaptacji. Praca przedstawia cztery techniki ponownego rozmieszczania i omawia wymagane przez nie mechanizmy. Szerzej omówiono technikę ponownego rozmieszczania w czasie wykonania, dla której opracowano mechanizm migracji komponentów w czasie działania. Projekt, implementacja i integracja tego mechanizmu z infrastrukturą rozmieszczania pozwoliły pokazać, że jest to skuteczny sposób rekonfiguracji systemu. W celu demonstracji możliwości i efektów ich współdziałania opracowano nowatorski algorytm planowania rozmieszczania aplikacji - Force-Directed Deployment Planning.