Design and implementation of a framework to automate the inclusion of patterns in existing architectures

Abstract

This bachelor’s thesis aims to provide a framework to support the evaluation and automated inclusion of proven solutions, so-called patterns, in software architectures. By simplifying the identification of bad design choices and automating some parts of the architecture’s redesign, the whole design process will provide standardized solutions, be less error-prone and less time-consuming. Nevertheless, it is no replacement for a software architect but a useful and supportive tool. While the framework supports different technologies and standards, the examples are based on OASIS’ TOSCA and cloud computing patterns. Using the NFR-Framework, a method for analyzing existing patterns with regard to their influence on a system’s non-functional requirements will be explained. Besides the resulting information, a pattern detection framework will then be used in order to determine the impact of different patterns on an existing architecture. Further, a basic approach for automated pattern inclusion will be introduced. A corresponding Java-based implementation that shows the framework’s main functionality is part of this thesis. Using this application, the framework was tested by evaluating the influence of different cloud computing patterns on an example TOSCA topology. However, this bachelor’s thesis is theoretical and the application is just a prototype; empirical data supporting the advantages of this framework is still missing.

Das Ziel dieser Bachelorarbeit war die Entwicklung eines Frameworks, welches die Evaluation und das Einbinden von bewährten Lösungen, so genannten Patterns, in Softwarearchitekturen ermöglicht. Indem die Identifikation von schlechten Designentscheidungen vereinfacht wird, sowie durch die Automatisierung eines gewissen Teils des Umgestaltungsprozesses der Architektur, wird der gesamte Designprozess zu einem gewissen Maße standardisiert, weniger fehleranfällig und weniger zeitaufwändig. Dennoch ist das Framework vielmehr ein unterstützendes Werkzeug als ein Ersatz für einen Softwarearchitekten. Während verschiedene Standards und Technologien unterstützt werden, basieren die Beispiele auf Cloud-Computing Patterns und TOSCA-Topologien. Es wird eine an das NFR-Framework angelehnte Methode vorgestellt, die den Einfluss von Patterns auf die nichtfunktionalen Anforderungen eines Systems analysiert. Neben den daraus gewonnenen Informationen wird ein Pattern-Erkennungsframework eigesetzt, um den Einfluss verschiedener Patterns auf eine gegebene Architektur zu ermitteln. Des Weiteren wird eine grundlegende Herangehensweise für die automatisierte Pattern-Inklusion vorgestellt. Eine zugehörige Java Implementierung, welche die grundlegenden Aspekte des Frameworks unterstützt, ist ebenfalls Teil dieser Arbeit. Die Anwendung wurde genutzt, um den Einfluss von ausgewählten, vorevaluierten Cloud-Computing Patterns auf eine ausgewählte TOSCA-Topologie zu ermitteln. Diese Bachelorarbeit ist rein theoretisch und die Anwendung ein Prototyp; aktuell fehlt es noch an empirischen Daten, welche die Vorteile des Frameworks belegen.