Simulation-based Optimization of System-of-Systems Software Architectures

Abstract

A sociedade está cada vez mais dependente de serviços prestados por sistemas de software complexos e integrados, de modo que um sistema isolado não tem conseguido atender a essas demandas. Nesse cenário, os Sistemas-de-Sistemas (SoS) surgiram como resultado da interoperabilidade de sistemas independentes tanto operacional quanto gerencialmente para fornecer soluções mais complexas que nenhum sistema seria capaz de fornecer isoladamente. Devido à independência dos sistemas constituintes do SoS, esses constituintes podem sair e entrar no SoS a qualquer momento, resultando em uma arquitetura altamente dinâmica. O SoS costuma estar vinculado a tarefas críticas, ou seja, que podem representar ameaças à integridade humana. Assim, o sistema deve garantir que a arquitetura de software tenha um alto nível de qualidade para que o sistema possa oferecer um serviço confiável e sem falhas. Porém, devido ao não determinismo gerado pela arquitetura dinâmica, é necessário verificar a arquitetura em tempo de projeto. Considerando o alto custo e as ameaças de implementar sistemas críticos sem a devida verificação de sua arquitetura, este projeto de mestrado propõe um framework de otimização baseado em simulação usando meta-heurísticas para permitir a otimização de atributos de qualidade, incluindo desempenho e disponibilidade, de arquiteturas de software SoS. Este framework consiste em dois elementos principais, um processo que define como a otimização baseada em simulação é realizada no contexto da arquitetura de software SoS, e uma infraestrutura que define os requisitos de software para realizar o processo. Este framework foi avaliado por meio de um estudo de caso de um edifício inteligente, e os resultados mostram que ele é bem-sucedido em realizar com bom desempenho a tarefa de realizar a otimização baseada em simulação de uma arquitetura de software SoS.