基于PaaS的云应用软件建模及模型转换技术

Compared with the traditional applications, cloud applications usually have the characteristics such as high availability, reliability, maintainability, autonomy, and interoperability across clouds, and can be visited by multiple Internet access means as needed. The development, operating, and maintenance environments of cloud platform layers can provide more convenient services and facilities at a higher level of abstraction for developing, operating, and maintaining cloud applications, and the services and facilities provide scalable run-time resources as needed and offer support for the characteristics the of cloud applications such as availability and reliability. The characteristics of cloud applications and new types of cloud platforms bring new scientific problems for developing, operating, and maintaining cloud applications. To take the development, operation, and maintenance of cloud applications as the research object, in this grant proposal we plan to study the modeling and model transformation technologies from the aspects of theory and practice, closely together with new development of related disciplines. To be more specific, (1) we are going to put forward a modeling concept system and further study an extended modeling language in order to provide a theory and technology foundation for modeling cloud applications; (2) for the characteristics of cloud applications such as autonomy and collaboration, we are going to clarify modeling rules for developing, operating, and maintaining cloud applications based on the modeling language, and further put forward a comprehensive modeling technology; and (3) we are going to reveal the rules for developing, operating, and maintaining cloud applications based on model-driven development method, and further study a group of key technologies to promote the automation of developing, operating, and maintaining cloud applications.

与传统应用软件相比，云应用软件通常具有高的可用性、可靠性、可维护性和自主性以及跨云互操作等特点，并可按需通过多样的互联网接入手段访问。云平台层上的开发、运行和运营环境为开发与运维云应用软件提供了更高抽象层次上的服务和更为便利的支撑设施，以按需地提供可伸缩的运行资源以及为保证云应用软件的可用性和可靠性等提供支持。云应用软件和新型云平台所具有的特点为开发与运维云应用软件带来了新的科学问题。本项目拟紧密结合相关学科新发展，从理论和实践方面，以开发与运维云应用软件为研究对象，研究对其进行建模及模型转换技术。其中：明确云应用软件建模概念体系并研究出可扩展的建模语言，为其建模提供理论和技术基础；针对云应用软件的自主性和协作性等特点，基于该建模语言阐明开发与运维云应用软件的建模规律，形成综合建模技术；揭示基于模型驱动方法开发与运维云应用软件的规律，研究出一组关键技术，以促进云应用软件开发与运维的自动化。

与传统应用软件相比，云应用软件及其开发与运维平台所具有的特点，为云应用软件的开发与运维带来了新的科学问题。本项目紧密结合相关学科新发展，从理论和实践方面研究了云应用软件的建模技术和模型转换技术。其中：（1）在概念上梳理出了SLA模型并从应用性上解决了关键技术问题，建立了针对SLA的建模概念体系并给出了用其建模技术，从而对服务监测信息的获取、服务等级的验证与协商、以及资源控制的自动处理等提供了支持，为云应用软件建模提供了理论和技术基础；（2）建立了基于开发环境的建模概念体系并给出了用其建模技术，在云服务的识别、非关系数据库建模和一般性的软件构造机理方面进展深入；（3）建立了基于运营环境和运行环境的刻画自适应性的建模概念体系并给出了用其建模技术，对云应用软件的自适应性进行了积极探索，为云应用软件自适应性与基于模型驱动方法的部署实施提供了支持；（4）提出了针对人机交互的建模概念体系并给出了用其建模技术，其中两项成果发表在软件工程国际顶级会议上，并应约进行了工具演示，现申请了两个专利。（5）按照分离与集成机制,解析了上述建模维度间的关系，与元建模技术和典型建模技术相结合，给出了云应用软件建模语言的扩展机制和运用该语言的综合建模技术，并提出了（元）模型质量评估技术，以适应云应用软件建模方法的多样性与满足新的建模需要，并为复杂云应用软件的自动生成、跨平台迁移以及运维的自适应提供支持； （6）对于大规模的云应用软件模型转换，针对其复杂性进行了深入研究，提出双向转换的框架、针对转换的可视化建模语言、语义可配置的模型转换方法、随机生成用于性能测试的大规模模型的方法，并提出了一个基于元建模和产品线技术构造软件建模工具的方法和模型驱动开发模型转换的方法，以适应已有的建模语言不断地演化、新的建模语言不断地涌现、模型转换需求的复杂性和规模的不断地增加以及转换技术愈加多样性化的需要。（7）基于所研究出来的建模语言和建模技术，构造了相应的云应用软件建模工具和模型转换工具等，用以建造云应用软件模型并代码化和数据化模型，并为自动化开发与运维云应用软件奠定了基础。上述研究成果对云应用软件的应用基础技术研究有着实质性的推动作用。