Monitoring unternehmenskritischer Anwendungen unter Verwendung - - PowerPoint PPT Presentation
Monitoring unternehmenskritischer Anwendungen unter Verwendung modellbasierter Performance Constraints BachelorKolloquium Andreas Textor atext001@student.informatik.fh-wiesbaden.de Fachbereich Design Informatik Medien Fachhochschule
Bachelor–Kolloquium Andreas Textor
atext001@student.informatik.fh-wiesbaden.de
Fachbereich Design Informatik Medien Fachhochschule Wiesbaden — University of Applied Sciences Referent: Prof. Dr. Reinhold Kröger Korreferent: Dipl.-Inform. (FH) M.Sc. Marcus Thoss Abgabe: 03. September 2008
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Grundlagen Einbettung in das PerManEntA-Projekt Object Constraint Language
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Constraints auf Modellebene Workflow-Modell als Graph Umsetzung in OCL
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Software Architektur Associator Evaluator Module
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Fallbeispiel PICTURES
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Zusammenfassung und Ausblick
Andreas Textor (FH Wiesbaden) Monitoring mittels modellbasierter Constraints
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Grundlagen Einbettung in das PerManEntA-Projekt
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Grundlagen Einbettung in das PerManEntA-Projekt Object Constraint Language
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Constraints auf Modellebene Workflow-Modell als Graph Umsetzung in OCL
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Software Architektur Associator Evaluator Module
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Fallbeispiel PICTURES
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Zusammenfassung und Ausblick
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Grundlagen Einbettung in das PerManEntA-Projekt
Projekt im Labor für Verteilte Systeme, FH Wiesbaden „Performance Management of Enterprise Critical Applications“ Projektpartner
Lufthansa Systems Passenger Services GmbH tang-IT Consulting GmbH
Zielsetzung
Unterstützung für Performance-Management verteilter Applikationen Messpunkte in UML-Modell Rückführung von Messdaten ins UML-Modell Generierung von Instrumentierungsinfrastruktur Erkennung von Workflows und Selbstmanagement
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Grundlagen Einbettung in das PerManEntA-Projekt
Instrumentierung: Anbringen von Schnittstellen zur Gewinnung von Leistungsdaten Im PerManEntA-Projekt Quellcode-basierte Instrumentierung Modellbasierte Instrumentierung bedeutet:
Keine manuelle Änderung des Quellcodes, sondern eines Instrumentierungsmodells Weniger fehlerträchtig Schnellere Umsetzung ✦ Weniger Kosten Möglichkeit der Integration in andere Systeme
Elemente des Instrumentierungsmodells (Instrumentation Entities)
Punkte: Zuordnung zu einzelner Code-Stelle Patterns: Logische Gruppierung von Punkten oder weiteren Patterns
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Grundlagen Einbettung in das PerManEntA-Projekt
Ziel: Vereinfachte Abbildung von Arbeitsabläufen
Nutzt und erweitert Instrumentierungsmodell Vorhandene Modelle wie BPMN oder UML-Aktivitätsdiagramme zwar ähnlich, aber nicht direkt verwendbar
Elemente: Workflow - Top-Level-Element (auch Verschachtelung) Action
Branch
Merge
Parallel - Parallelausführung Elemente besitzen Eingangs- und Endpunkte; Verbindung zweier Elemente durch identischen Punkt
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Grundlagen Einbettung in das PerManEntA-Projekt
Abbildung von Instrumentierungspunkten zu Workflow-Punkten
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Grundlagen Object Constraint Language
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Grundlagen Einbettung in das PerManEntA-Projekt Object Constraint Language
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Constraints auf Modellebene Workflow-Modell als Graph Umsetzung in OCL
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Software Architektur Associator Evaluator Module
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Fallbeispiel PICTURES
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Zusammenfassung und Ausblick
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Grundlagen Object Constraint Language
Deklarative Sprache zur Formulierung von Ausdrücken und Bedingungen in objektorientierten Modellen Seit UML-Version 1.1 Bestandteil der UML, seit 1.4 auch verwendbar mit MOF und MOF-basierten Modellen (Meta Object Facility) Für die Spezifikation von Randbedingungen, die nicht grafisch modelliert werden können Jedes Constraint steht im Kontext eines Modellelements Arten von Constraints (Ausschnitt)
Invariants: Müssen zu jeder Zeit erfüllt sein Pre- und Postconditions: Müssen bei Beginn/Ende der zugehörigen Methode erfüllt sein Definitions: Definition von Attributen und Operationen, die nicht im Modell enthalten sind
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Grundlagen Object Constraint Language
Invarianten
context Person inv: self.hatFuehrerschein implies self.alter >= 18 context Auto inv: erstzulassung >= baujahr
Preconditions
context Person::losfahren(auto : Auto) pre: hatFuehrerschein
Definitions
context Person def: besitztVW() : Boolean = autos->collect(hersteller)->includes(’VW’)
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Constraints auf Modellebene Workflow-Modell als Graph
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Grundlagen Einbettung in das PerManEntA-Projekt Object Constraint Language
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Constraints auf Modellebene Workflow-Modell als Graph Umsetzung in OCL
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Software Architektur Associator Evaluator Module
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Fallbeispiel PICTURES
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Zusammenfassung und Ausblick
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Constraints auf Modellebene Workflow-Modell als Graph
Darstellung des Workflow-Modells als Graph erleichtert Definition von Algorithmen Workflow wird als gerichteter, knotengewichteter Graph ● ❂ ✭❱❀ ❊❀ ❢✮ mit der Gewichtungsfunktion ❢ ✿ ❱ ✦ ❘ aufgefasst Elemente werden Knoten, Eingangs-/Endpunkte werden Kanten Knotengewicht steht für die Dauer Darstellung des Graphen ähnelt entsprechendem Aktivitätsdiagramm Beispiel: A, C, D, F sind Actions; B ist Branch; E ist Merge
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Constraints auf Modellebene Workflow-Modell als Graph
Definition Ausführungspfad
Ein Ausführungspfad P ✒ ❱ ist definiert als eine endliche Folge von Knoten, bei der der ✐-te Knoten durch eine gerichtete Kante mit dem ✐ ✰ ✶-ten Knoten verbunden ist:
P ❂ ✭✈✶❀ ✈✷❀ ✿ ✿ ✿ ❀ ✈❦✮ mit ✈❥ ✷ ❱ ✽ ✶ ✔ ❥ ✔ ❦ und ✭✈✐❀ ✈✐✰✶✮ ✷ ❊ ✽ ✶ ✔ ✐ ❁ ❦ Dauer eines Ausführungspfades
Die Dauer eines Ausführungspfades berechnet sich aus der Summe der Knotengewichte seiner Ausführungsschritte:
❞✭P✮ ❂
❦
❳
✐❂✶
❢✭✈✐✮
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Constraints auf Modellebene Workflow-Modell als Graph
Benutzer kann zwei beliebige Workflow-Punkte angeben, um die Dauer des Pfades zu erhalten Algorithmus stellt sicher, dass es ein gültiger Ausführungspfad ist Berücksichtigung für Schleifen: Letzte Dauer des Schleifenkörpers Berücksichtigung für Parallelausführung: Maximale Dauer der Ausführungsstränge Beispiel 1: Dauer von 1 nach 6 mit
P ❂ ✭❆❀ ❇❀ ❈❀ ❊✮ ❂ ❢✭❇✮ ✰ ❢✭❈✮ ✰ ❋✭❊✮
Beispiel 2: Dauer von 1 nach 5 mit P ❂ ✭❆❀ ❇❀ ❉❀ ❊✮ ❂ ❢✭❇✮ ✰ ❢✭❉✮ Beispiel 3: Dauer von 1 nach 4 mit P ❂ ✭❆❀ ❇❀ ❉✮ ✦ undefiniert!
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Constraints auf Modellebene Umsetzung in OCL
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Grundlagen Einbettung in das PerManEntA-Projekt Object Constraint Language
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Constraints auf Modellebene Workflow-Modell als Graph Umsetzung in OCL
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Software Architektur Associator Evaluator Module
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Fallbeispiel PICTURES
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Zusammenfassung und Ausblick
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Constraints auf Modellebene Umsetzung in OCL
getDurationBetween-Methode liefert die Dauer zwischen zwei
Workflow-Punkten (im Graph: Kanten) Bedingungen werden in Kontexten definiert, bei deren Durchlauf die Dauer feststeht Beispiel: Die Dauer von 1 nach 6 darf maximal 10 Einheiten betragen:
context WFPoint::enter(parent : Workflow) pre: self.id = ’6’ implies parent.getDurationBetween( parent.point(’1’), self) <= 10
Abfragen über die Durchlaufreihenfolge der Elemente sind auch möglich. Beispiel: E darf nur über 4 betreten werden.
context WorkflowPart::pointEntered(point : WFPoint) pre: self.id = ’E’ implies point.id = ’4’
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Software Architektur
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Constraints auf Modellebene Workflow-Modell als Graph Umsetzung in OCL
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Software Architektur Associator Evaluator Module
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Fallbeispiel PICTURES
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Zusammenfassung und Ausblick
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Software Architektur
Instrumentierte Anwendung liefert Log- und Messdaten Instrumentation Framework vereinheitlicht das Format verschiedener Quellen Daraus erzeugt wird Datenstrom von Instrumentation Entities mit Timestamps für Punkte bzw. Dauern für Patterns Aufgaben des ConstraintMonitors
Instrumentation Entities dem passenden Workflow-Modell zuordnen, enstprechende Workflow-Punkte ermitteln OCL-Constraints aus dem Workflow-Modell parsen und auswerten Reaktion auf Constraint-Verletzungen
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Software Associator
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Constraints auf Modellebene Workflow-Modell als Graph Umsetzung in OCL
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Fallbeispiel PICTURES
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Zusammenfassung und Ausblick
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Software Associator
Verarbeitet Eingabedaten: Instrumentierungspunkte und
Vorgehen für Instrumentierungspunkte
Zuordnung zu Workflow-Punkten Zeitdauern aus Differenzen der Timestamps zweier Instrumentierungspunkte berechnen Workflow-Punkte-Paar mit Zeitdauer in Cache schreiben
Vorgehen für Instrumentierungs-Patterns
Herausfinden der Start- und Stop-Punkte dieses Patterns Diese Instrumentierungspunkte jeweils einem Workflow-Punkt zuordnen Workflow-Punkte-Paar mit Zeitdauer in Cache schreiben
Benachrichtigt Evaluator über Traversierung eines Workflow-Punktes
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Software Evaluator
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Constraints auf Modellebene Workflow-Modell als Graph Umsetzung in OCL
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Software Architektur Associator Evaluator Module
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Fallbeispiel PICTURES
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Zusammenfassung und Ausblick
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Software Evaluator
Verwaltet Module, die unterschiedliche Reaktionen auf Constraint-Verletzungen realisieren Verwaltet Instanzen des Workflow-Modells Verwaltet OCL-Parser und Auswertungsumgebung Traversiert Workflow-Modell-Instanzen entsprechend der Benachrichtigungen des Associators Auswertung von OCL-Constraints Benachrichtigung der geladenen Module bei Constraint-Verletzung
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Software Module
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Constraints auf Modellebene Workflow-Modell als Graph Umsetzung in OCL
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Software Architektur Associator Evaluator Module
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Fallbeispiel PICTURES
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Zusammenfassung und Ausblick
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Software Module
Logging-Modul
Basiert auf Log4J Log-Level steuert Umfang der Ausgaben: Nur Constraint-Verletzungen oder alle Informationen über die Auswertung Alle Log4J-üblichen Einstellungen möglich
Reporting-Modul
Verfolgt alle Daten der Auswertung Erzeugt Statistik über die Auswertung
Anzahl der geladenen Constraints Anzahl der Constraint-Überprüfungen Anzahl der Constraint-Verletzungen . . .
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Software Module
Simple Network Management Protocol (SNMP): Protokoll zur Überwachung und Steuerung verschiedener Netzwerkgeräte Kommunikation zwischen Manager (Steuerungskomponente) und Agenten (verwaltete Netzwerkelemente) Befehle wie GET und SET zum Abfragen und Setzen von Werten in der Konfiguration eines Agenten durch den Manager Befehl TRAP zum Senden einer Nachricht vom Agenten
Eignet sich, um Constraint-Verletzungen an einen Manager mitzuteilen
Entwicklung einer Management Information Base für den ConstraintMonitor
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Constraints auf Modellebene Workflow-Modell als Graph Umsetzung in OCL
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Software Architektur Associator Evaluator Module
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Fallbeispiel PICTURES
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Zusammenfassung und Ausblick
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Fallbeispiel PICTURES
Check-In-Anwendung von Lufthansa Systems Check-In besteht aus vielen unterschiedlichen Schritten, manche optional
Passagier identifizieren Sitzplatzvergabe Gepäck aufnehmen . . . Passagier aufnehmen
Workflow-Modell einfaches Beispiel, kann deutlich komplizierter werden
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Fallbeispiel PICTURES
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Instrumentierung der Anwendung
Hier: Log-Punkte bei Beginn und Ende der einzelnen Check-In-Schritte
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Konstruktion des Workflows
UML-Aktivitätsdiagramm Konstruktion von gewünschten Constraints Konvertierung in Workflow-Modell Zuordnung von Instrumentierungs-Punkten zu Workflow-Punkten
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Konfiguration des ConstraintMonitors
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Fallbeispiel PICTURES
Constraint für PassengerList
context WFPoint::enter(parent : Workflow) : OclVoid pre:
let PL:WorkflowPart = parent.element(’PassengerList’) in
self = PL.stopPoints->first() implies
let plStart:WFPoint = PL.startPoints->first() in let plStop:WFPoint = PL.stopPoints->first() in parent.getDurationBetween(plStart, plStop) <= 13000
Resultat
21:56:22 INFO : Initialization 21:56:23 INFO : Starting stream evaluation... 21:56:24 INFO : Violation of constraint PassengerListDuration [...] 9 points traversed, 15 model constraints, 0 invalid constraints. 117 constraint checks performed, 1 constraint violations (0.85%) 3302 milliseconds elapsed.
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Zusammenfassung und Ausblick
Aktuelles System
Definition von Performance Constraints in OCL auf Ebene des Anwendungsmodells Performance-Daten in unterschiedlichen Formaten werden für die Auswertung geparst Logging, Reporting, SNMP-Traps; weitere Reaktionen möglich
Erweiterungs-/Verbesserungsmöglichkeiten
Roundtrip von UML-Aktivitätsdiagramm und Workflow-Modell Bessere Tool-Unterstützung
Integration von Workflow-Editor und Instrumentierungs-Toolkit Grafische Anzeige von Constraint-Verletzungen im Workflow-Editor Grafischer Assistent für die Konfiguration des ConstraintMonitor
Per SNMP-GET direkt OCL-Queries auf laufendes System erlauben
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Ende
Literatur:
http://www.informatik.fh-wiesbaden.de/~atext001/bsc_thesis/
Andreas Textor (FH Wiesbaden) Monitoring mittels modellbasierter Constraints
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