Reconfiguración Dinámica e Incremental de Arquitecturas de Servicios Cloud Dirigida por Modelos

273 Pages·2017·12.56 MB·English

by  Blanes Dominguez, David

Departamento de Sistemas Informáticos y Computación
Tesis Doctoral depositada en cumplimiento parcial de los requisitos para el
grado de Doctor en Informática

Reconfiguración Dinámica e Incremental de
Arquitecturas de Servicios Cloud
Dirigida por Modelos

Miguel Ángel Zúñiga Prieto

Director:
Dr. Emilio Insfrán Pelozo

Valencia, julio de 2017
Tesis Doctoral
© Miguel Ángel Zúñiga Prieto, Valencia, España
MMXI-MMXVII.
Todos los derechos reservados en favor de sus respectivos propietarios.

Diseño de la Portada: Angel Humberto Guapisaca Vargas
Reconfiguración Dinámica e Incremental de Arquitecturas de
Título:
Servicios Cloud Dirigida por Modelos
Presentado por: Miguel Ángel Zúñiga Prieto
Director: Dr. Emilio Insfrán Pelozo
Institución: Universitat Politècnica de València (UPV)
Departamento: Sistemas Informáticos y Computación (DSIC)
Programa de
Doctor en Informática
doctorado:
Fecha de envío: 28 de abril de 2017
Fecha de defensa: 25 de julio de 2017

Dr. Juan Manuel Murillo Rodríguez (Universidad de Extremadura)
Revisores
Dra. Jennifer Pérez Benedí (Universidad Politécnica de Madrid)
externos:
Dra. María José Escalona Cuaresma (Universidad de Sevilla)

Presidente:
Dr. Juan Manuel Murillo Rodríguez (Universidad de Extremadura)
Secretario:
Tribunal:
Dr. Carlos Cuesta Quintero (Universidad Rey Juan Carlos)
Vocal:
Dr. Juan de Lara Jaramillo (Universidad Autónoma de Madrid)

Agradecimientos
Este es el final de un largo camino lleno de obstáculos, no siendo posible reco-
rrerlo solo. A continuación, se citan a todas las personas que contribuyeron de
alguna forma en este trabajo.
A Emilio por su confianza, esfuerzo y apoyo durante todos estos años.
A Silvia por sus siempre sabios consejos y colaboración en la validación de este
trabajo.
Al equipo de trabajo del proyecto Value@Cloud: Marta, Fernando, Silvia, Emi-
lio, Ana, Joao, Eric, Javier2, Carlos, y Raphael, quienes han aportado sus puntos
de vista para mejorar este trabajo.
A Javier por sus contribuciones aportadas a esta tesis.
A Carlos, Daniel y Juan por sus contribuciones en la construcción de la infraes-
tructura software.
A los compañeros del grupo ISSI, por todos los momentos que hicieron ameno
todo este tiempo y por su inestimable colaboración en los experimentos (David,
Fernando, Vicente, Julio, Kamil, Patricia, Abel).
A todos los integrantes de los grupos de investigación que participaron en las
sesiones experimentales.
A mi esposa Priscila, a nuestras hijas Alejandrita y María Emilia, y a mis padres
por todos sus sacrificios y por ser mi apoyo constante.
A mi país, al Programa de becas de la Secretaría de Educación Superior, Ciencia,
Tecnología e Innovación (SENESCYT) de Ecuador y a la Universidad de
Cuenca-Ecuador.
Y por último a todos aquellos que de un modo u otro han contribuido a hacer
posible este proyecto.

Resumen
La computación cloud representa un cambio fundamental en la manera en la que
las organizaciones adquieren recursos tecnológicos (p. ej., hardware, entornos de
desarrollo y ejecución, aplicaciones); en donde, en lugar de comprarlos adquieren
acceso remoto a ellos en forma de servicios cloud suministrados a través de In-
ternet. Entre las principales características de la computación cloud está la asig-
nación de recursos de manera ágil y elástica, reservados o liberados dependiendo
de la demanda de los usuarios o aplicaciones, posibilitando el modelo de pago
basado en métricas de consumo. Con respecto a las aplicaciones cloud, éstas se
componen de servicios (generalmente Servicios Web) desplegados en uno o va-
rios proveedores cloud, los cuales son seleccionados dependiendo de las necesi-
dades específicas de cada servicio, haciendo uso de sus recursos.
El desarrollo de aplicaciones cloud sigue mayoritariamente un enfoque incre-
mental, en donde la entrega incremental de funcionalidades al cliente cambia –
o reconfigura – sucesivamente la arquitectura actual de la aplicación. Los pro-
veedores cloud tienen sus propios estándares tanto para las tecnologías de im-
plementación como para los mecanismos de gestión de servicios, requiriéndose
soluciones que faciliten: la construcción, integración y despliegue de servicios
portables; la interoperabilidad entre servicios desplegados en diferentes provee-
dores cloud; y la continuidad en la ejecución de la aplicación mientras su arqui-
tectura es reconfigurada producto de la integración de los sucesivos incrementos.
Los principios del enfoque de desarrollo dirigido por modelos, del estilo arqui-
tectónico de arquitecturas orientadas a servicios y de la reconfiguración dinámica
cumplen un papel importante en este contexto. Estos principios ofrecen meca-
nismos que permiten afrontar los retos de integración, portabilidad, interopera-
bilidad y continuidad de servicios desde un nivel de abstracción más elevado,
permitiendo la sistematización y automatización del proceso de desarrollo.
La hipótesis de esta tesis doctoral es que los métodos de desarrollo dirigido por
modelos brindan a los desarrolladores de servicios cloud mecanismos de abs-
tracción y automatización para la aplicación sistemática de los principios de la
ingeniería de modelos durante el diseño, implementación y despliegue incremen-
tal de servicios cloud, facilitando la reconfiguración dinámica de la arquitectura
orientada a servicios de las aplicaciones cloud.
El objetivo principal de esta tesis doctoral es por tanto definir y validar empíri-
camente DIARy, un método de reconfiguración dinámica e incremental de ar-
quitecturas orientadas a servicios. Este método permitirá especificar la integra-
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ción arquitectónica del incremento con la aplicación cloud actual, y con esta in-
formación automatizar la derivación de los artefactos de implementación que
faciliten la integración y reconfiguración dinámica de la arquitectura de servicios
de la aplicación cloud. Esta reconfiguración dinámica se consigue al ejecutar los
artefactos de reconfiguración que no solo despliegan/repliegan los servicios del
incremento y servicios de orquestación entre los servicios del incremento con
los servicios de la aplicación cloud actual; sino también, cambian en tiempo de
ejecución los enlaces entre servicios.
También se ha diseñado e implementado una infraestructura software que so-
porta las actividades del método propuesto e incluye los siguientes componentes:
i) un conjunto de DSLs, con sus respectivos editores gráficos, que permiten des-
cribir aspectos relacionados a la integración arquitectónica, implementación y
aprovisionamiento de incrementos en entornos cloud; ii) transformaciones que
generan modelos de implementación y aprovisionamiento específicos de la pla-
taforma a partir de los modelos de integración de alto nivel; iii) transformaciones
que generan artefactos que implementan la lógica de integración y orquestación
de servicios, y scripts de aprovisionamiento, despliegue y reconfiguración diná-
mica específicos para distintos proveedores cloud (Microsoft Azure©, Google
Cloud Platform, y Cloudify), tanto en un modelo de servicio IaaS como PaaS.
El método DIARy ha sido validado empíricamente mediante un experimento
para evaluar la facilidad de uso, utilidad percibida, intensión de uso y rendimiento
con resultados satisfactorios y prometedores.
Esta tesis doctoral contribuye al campo de las arquitecturas orientadas a servicios
y en particular a la reconfiguración dinámica de arquitecturas de servicios cloud
en contextos de desarrollo iterativo e incremental. El principal aporte es un mé-
todo bien definido, basado en los principios del desarrollo dirigido por modelos,
que facilita elevar el nivel de abstracción y automatizar por medio de transfor-
maciones la generación de artefactos que realizan la reconfiguración dinámica de
aplicaciones cloud.
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