Seminar: Adaptivität T1: Anforderungserhebung für autonome Software mit Goal Models von Michael Kusenbach

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1 Seminar: Adaptivität T1: Anforderungserhebung für autonome Software mit Goal Models von Michael Kusenbach Blockseminar 25. Juli

2 Inhaltsverzeichnis 1. Motivation 2. Goal Model 3. Feature Model 4. Kontextnutzung 5. Laufzeitentitäten 6. Anforderungssprachen 7. Fazit und Ausblick 1. Motivation 2. Goal Model 3. Feature Model 4. Kontextnutzung 5. Laufzeitentitäten 6. Anforderungssprachen 7. Fazit und Ausblick 2

3 1. Motivation Anforderungserhebung - vollständig - eindeutig - konsistent - verständlich - atomar - identifizierbar - einheitlich - nachprüfbar - adaptives System: - Variabilität - Anpassung an die Umwelt 1. Das System soll eine über WLAN. 2. Das System soll eine über das -Netz. 3

4 2. Goal Model: Goal Model Zerlegung eines Ziels in Teilziele mittels vers. WLAN 4

5 2. Goal Model: Goal Model Vertraulichkeit wählen Kontodaten beschaffen Zerlegung eines Ziels in Teilziele mittels vers. WLAN 5

6 2. Goal Model: Nichtfunktionale Ziele Goal Model Vertraulichkeit wählen Kontodaten beschaffen + nicht manuell automatisch vers. WLAN Sicherheit Bequemlichkeit Funktionale Ziele Nichtfunktionale Ziele 6

7 2. Goal Model: Vorteile und Anwendung Goal Model Vertraulichkeit wählen nicht Funktionale Ziele + Modellierung der Variabilität Vorteile: Beschreibung Kontodaten der Problemdomäne beschaffen Verständlichkeit manuell Anwendung: automatisch vers. WLAN + + Anforderungserhebung - -adaptiver Systeme Sicherheit Bequemlichkeit Kommunikation mit den Stakeholdern Erstellung von Feature Models 7

8 3. Feature Model Feature Model Verwendung bei Softwareproduktlinien Modellierung der Variabilität f1 f1 f1 f1 f2 f3 f2 f2 f3 f2 f3 verbindlich optional alternativ oder (X) 8

9 3. Feature Model Feature Model Goal Model: g1 g2 g3 g2 g1 NOP g1 g2 g3 g1 g2 g3 Feature Model: f2 f1 f3 f1 f2 f2 f1 f3 f2 f1 f3 verbindlich optional alternativ (X) oder [3] 9

10 3. Feature Model: Goal Model -> Feature Model Vertraulichkeit wählen Kontodaten beschaffen Annotieren der X Beziehung nicht manuell automatisch vers. WLAN 10

11 3. Feature Model: Goal Model -> Feature Model Vertraulichkeit wählen Kontodaten beschaffen manuell Annotieren der X Beziehung nicht automatisch vers. WLAN 11

12 3. Feature Model: Goal Model -> Feature Model Vertraulichkeit wählen Kontodaten beschaffen manuell nicht automatisch vers. WLAN Annotieren nicht vom System ausgeführter Ziele 12

13 3. Feature Model: Goal Model -> Feature Model Vertraulichkeit wählen Kontodaten beschaffen NOP nicht automatisch vers. WLAN Annotieren nicht vom System ausgeführter Ziele 13

14 3. Feature Model: Goal Model -> Feature Model Zerlegung verbindliche Features Vertraulichkeit wählen Kontodaten beschaffen NOP nicht automatisch vers. WLAN 14

15 3. Feature Model: Goal Model -> Feature Model Zerlegung verbindliche Features Vertraulichkeit wählen Kontodaten beschaffen NOP nicht automatisch vers. WLAN 15

16 3. Feature Model: Goal Model -> Feature Model Vertraulichkeit wählen Kontodaten beschaffen NOP nicht automatisch vers. WLAN Zerlegung - alternative Features 16

17 3. Feature Model: Goal Model -> Feature Model Vertraulichkeit wählen Kontodaten beschaffen nicht automatisch vers. WLAN Zerlegung - alternative Features 17

18 3. Feature Model: Goal Model -> Feature Model Vertraulichkeit wählen Kontodaten beschaffen nicht automatisch vers. WLAN + - Sicherheit + 18

19 3. Feature Model: Goal Model -> Feature Model Vertraulichkeit wählen Kontodaten beschaffen nicht + Sicherheit automatisch + vers. WLAN 19

20 3. Feature Model: Goal Model -> Feature Model Vertraulichkeit wählen Kontodaten beschaffen nicht automatisch vers. WLAN +depends[sicherheit] 20

21 3. Feature Model: Goal Model -> Feature Model Vertraulichkeit wählen Kontodaten beschaffen nicht + - Sicherheit automatisch vers. WLAN 21

22 3. Feature Model: Goal Model -> Feature Model Vertraulichkeit wählen Kontodaten beschaffen nicht automatisch vers. WLAN +conflicts[sicherheit] 22

23 3. Feature Model: Goal Model -> Feature Model Vertraulichkeit wählen Kontodaten beschaffen nicht automatisch vers. WLAN + - Sicherheit + 23

24 3. Feature Model: Goal Model -> Feature Model Vertraulichkeit wählen Kontodaten beschaffen nicht automatisch vers. WLAN +conflicts[sicherheit] +depends[sicherheit] +conflicts[sicherheit] 24

25 3. Feature Model: Goal Model -> Feature Model Feature Model Vertraulichkeit wählen Kontodaten beschaffen nicht automatisch vers. WLAN +conflicts[sicherheit] +depends[sicherheit] +conflicts[sicherheit] 25

26 3. Feature Model: Goal Model vs. Feature Model Goal Model Feature Model Vertraulichkeit wählen Kontodaten beschaffen manuell nicht Variabilität vers. WLAN automatisch Lösungsmöglichkeiten Für Software-Produktlinie - + +depends[sicherheit] + +conflicts[sicherheit] Problemdomäne Sicherheit Lösungsdomäne +conflicts[sicherheit] 26

27 Vertraulichkeit wählen Goal Model Kontodaten beschaffen 1. Motivation 2. Goal Model 3. Feature Model 4. Kontextnutzung 5. Laufzeitentitäten 6. Anforderungssprachen 7. Fazit und Ausblick manuell nicht automatisch vers. WLAN + - Sicherheit + 27

28 4. Kontextnutzung 1. Motivation 2. Goal Model Goal Model: 3. Feature Model 4. Kontextnutzung 5. Laufzeitentitäten 6. Anforderungssprachen 7. Fazit und Ausblick vers. WLAN 28

29 4. Kontextnutzung 1. Motivation 2. Goal Model 3. Feature Model 4. Kontextnutzung 5. Laufzeitentitäten 6. Anforderungssprachen 7. Fazit und Ausblick WLAN WLAN verschlüsselt WLAN unverschlüsselt 29

30 4. Kontextnutzung: Kontext-Tags WLAN verschlüsselt Disjunktive Normalform: {{ a, b},{ c, d}} ( a b) ( c d) WLAN {{WLANaktiv},{WLANmoeglich}} ( WLANaktiv WLANmoegli ch) WLAN unverschlüsselt 30

31 4. Kontextnutzung: Kontext-Tags {{verfuegbar}} WLAN verschlüsselt WLAN {{WLANaktiv},{WLANmoeglich}} WLAN unverschlüsselt 31

32 4. Kontextnutzung: Kontext-Tags {{ Flugmodus}} {{verfuegbar}} WLAN {{WLANaktiv},{WLANmoeglich}} WLAN verschlüsselt WLAN unverschlüsselt {{ HoheSicherheit}} 32

33 4. Kontextnutzung: {{ Flugmodus}} {{verfuegbar}} {{verfuegbar, Flugmodus}} WLAN verschlüsselt WLAN {{WLANaktiv},{WLANmoeglich}} WLAN unverschlüsselt {{ HoheSicherheit}} 33

34 4. Kontextnutzung: {{verfuegbar}} {{verfuegbar, Flugmodus}} {{ Flugmodus, WLANaktiv}, { Flugmodus, WLANmoeglich}} WLAN verschlüsselt WLAN {{ Flugmodus}} {{WLANaktiv},{WLANmoeglich}} WLAN unverschlüsselt {{ HoheSicherheit}} {{ Flugmodus, WLANaktiv, HoheSicherheit}, { Flugmodus, WLANmoeglich, HoheSicherheit}} 34

35 4. Kontextnutzung: Beispielkontext {{verfuegbar}} {{verfuegbar, Flugmodus}} {{ Flugmodus, WLANaktiv}, { Flugmodus, WLANmoeglich}} WLAN verschlüsselt WLAN {{ Flugmodus}} {{WLANaktiv},{WLANmoeglich}} WLAN unverschlüsselt Beispielkontext: Flugmodus WLANmoeglich verfuegbar HoheSicherheit {{ HoheSicherheit}} {{ Flugmodus, WLANaktiv, HoheSicherheit}, { Flugmodus, WLANmoeglich, HoheSicherheit}} 35

36 5. Laufzeitentitäten: 1. Motivation 2. Goal Model 3. Feature Model 4. Kontextnutzung 5. Laufzeitentitäten 6. Anforderungssprachen 7. Fazit und Ausblick 36

37 5. Laufzeitentitäten: Anforderungen zur Laufzeit verwenden g1 g2 g3 g4 g5 37

38 5. Laufzeitentitäten: Autonomes Element g1 g2 g3 g4 g5 38

39 5. Laufzeitentitäten: Autonomes Element Autonomer Manger g1 g2 g3 Wissen g3 g4 g5 39

40 5. Laufzeitentitäten: Autonomes Element Autonomer Manger analysieren planen überwachen ausführen Wissen g1 g2 g3 g3 g4 g5 MAPE-K Loop 40

41 5. Laufzeitentitäten: Autonomes Element Autonomer Manger analysieren planen überwachen ausführen Wissen Verwaltete Elemente g1 g2 g3 g3 g4 g5 41

42 5. Laufzeitentitäten: Autonomes Element Autonomer Manger analysieren planen überwachen ausführen Wissen Verwaltete Elemente g1 g2 g3 g3 g4 g5 Hierarchische Zusammensetzung von autonomen Elementen [4] Wurzelelement repräsentiert das ganze System 42

43 6. Anforderungssprachen: 43

44 6. Anforderungssprachen: Motivation 0.00 Uhr Softwareupdate 1. Motivation 2. Goal Model 3. Feature Model 4. Kontextnutzung 5. Laufzeitentitäten 6. Anforderungssprachen 7. Fazit und Ausblick 0.00 Uhr abrufen 1. Das Smartphone soll nach jedem Erwachen aus dem Standby und alle 5 Minuten die s abrufen. 2. Das Smartphone soll alle 24 Stunden, wenn vorhanden, ein Softwareupdate herunterladen und installieren. Während eines Softwareupdates kann keine abgerufen werden. 44

45 6. Anforderungssprachen: RELAX [16] Operatoren: SHALL MAY... MAY Temporale Operatoren: EVENTUALLY, UNTIL, BEFE, AFTER, IN [Interval], AS EARLY/LATE AS POSSIBLE, AS CLOSE AS POSSIBLE TO [Frequenz] Ordinale Operatoren: AS CLOSE AS POSSIBLE TO [Menge], AS MANY, FEW AS POSSIBLE 45

46 6. Anforderungssprachen: Beispiel ''Das Abrufen der SOLL durchgeführt werden SO FRÜH WIE MÖGLICH NACHDEM das Gerät aus dem Standby erwacht ist und SO NAHE WIE MÖGLICH in 5 Minuten Intervallen danach.'' RELAX 46

47 7. Fazit Fazit Goal Model Feature Model RELAX Freiheiten Variabilität g3 g4 g5 Sicherheit Kontextnutzung {{HS}} Nichtfunktionale Ziele Ausblick: Anforderungen zur Laufzeit Reasoning auf Anforderungen 47

48 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Fragen?

49 Quellen 1. Abbas, N., Andersson, J., Löwe, W.: Autonomic software product lines (aspl). In: Proceedings of the Fourth European Conference on Software Architecture: Companion Volume. pp ECSA 10, ACM, New York, NY, USA (2010) 2. Kephart, J.O., Chess, D.M.: The vision of autonomic computing. Computer 36, (January 2003) 3. Lapouchnian, A., Liaskos, S., Mylopoulos, J., Yu, Y.: From stakeholder goals to high-variability software designs (2005) 4. Lapouchnian, A., Liaskos, S., Mylopoulos, J., Yu, Y.: Towards requirements-driven autonomic systems design. In: Proceedings of the 2005 workshop on Design and evolution of autonomic application software. pp DEAS 05, ACM, New York, NY, USA (2005) 5. Lapouchnian, A., Mylopoulos, J.: Modeling domain variability in requirements engineering with contexts. In: Proceedings of the 28th International Conference on Conceptual Modeling. pp ER 09, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg (2009) 6. Lapouchnian, A., Yu, Y., Liaskos, S., Mylopoulos, J.: Requirements-driven design of autonomic application software. In: Proceedings of the 2006 conference of the Center for Advanced Studies on Collaborative research. CASCON 06, ACM, New York, NY, USA (2006) 7. Liaskos, S., McIlraith, S.A., Sohrabi, S., Mylopoulos, J.: Integrating preferences into goal models for requirements engineering. Requirements Engineering, IEEE International Conference on 0, (2010) 8. McCarthy, J., Buvac, S.: Formalizing context (expanded notes). computing natural language. In: A. Aliseda, R.J. van Glabbeek, D. Westerstähl (Eds.), Computing Natural Language. pp Stanford University (1998) 9. Morandini, M., Penserini, L., Perini, A.: Towards goal-oriented development of selfadaptive systems. In: Proceedings of the 2008 international workshop on Software engineering for adaptive and self-managing systems. pp SEAMS 08, ACM, New York, NY, USA (2008) 10. Pohl, K., Böckle, G., van der Linden, F.J.: Software Product Line Engineering: Foundations, Principles and Techniques. Springer (2005) 11. Qureshi, N.A., Perini, A.: Engineering adaptive requirements. In: Proceedings of the 2009 ICSE Workshop on Software Engineering for Adaptive and Self-Managing Systems. pp IEEE Computer Society, Washington, DC, USA (2009) 12. Salehie, M., Tahvildari, L.: Autonomic computing: emerging trends and open problems. SIGSOFT Softw. Eng. Notes 30, 1 7 (May 2005) 13. Sawyer, P., Bencomo, N., Whittle, J., Letier, E., Finkelstein, A.: Requirementsaware systems: A research agenda for re for self-adaptive systems. In: Proceedings of the th IEEE International Requirements Engineering Conference. pp RE 10, IEEE Computer Society, Washington, DC, USA (2010) 14. Wang, Y., McIlraith, S.A., Yu, Y., Mylopoulos, J.: An automated approach to monitoring and diagnosing requirements. In: Proceedings of the twenty-second IEEE/ ACM international conference on Automated software engineering. pp ASE 07, ACM, New York, NY, USA (2007) 15. Wang, Y., Mylopoulos, J.: Self-repair through reconfiguration: A requirements engineering approach. In: Proceedings of the 2009 IEEE/ACM International Conference on Automated Software Engineering. pp ASE 09, IEEE Computer Society, Washington, DC, USA (2009) 16. Whittle, J., Sawyer, P., Bencomo, N., Cheng, B., Bruel, J.M.: Relax: a language to address uncertainty in self-adaptive systems requirement. Requirements Engineering 15, (2010), /s Whittle, J., Sawyer, P., Bencomo, N., Cheng, B.H.C., Bruel, J.M.: Relax: Incorporating uncertainty into the specification of self-adaptive systems. In: Proceedings of the th IEEE International Requirements Engineering Conference, RE. pp RE 09, IEEE Computer Society, Washington, DC, USA (2009) Cliparts aus: 49

50 Inhaltsverzeichnis 1. Motivation 2. Goal Model 3. Feature Model 4. Kontextnutzung 5. Laufzeitentitäten 6. Anforderungssprachen 7. Fazit und Ausblick 50