Developing an interactive, visual monitoring software for the peer model approach

Abstract

Das Peer-basierte Programmiermodell (kurz: Peer Model) ist ein Ansatz zur Spezifikation und Umsetzung von verteilten Systemen, entwickelt von der Space-Based Computing Gruppe an der Technischen Universität Wien [50]. Der Aufbau des Peer Models ist inspiriert von asynchronen Message-Queues, Tupelraum-Kommunikation, Eventbasierten Architekturen und datengesteuerten Workflows [51]. Der Peer Model Ansatz ist relativ neu. Aus diesem Grund existieren noch keine Tools, die bei Monitoring- und Debugging-Aufgaben unterstützen. EntwicklerInnen müssen auf manuelle Methoden zurückgreifen welche umständlich und zeitaufwändig sind, um Einblicke in die Abläufe eines Peer Model basierten Systems zu erlangen. Die vorliegende Masterarbeit schließt diese Lücke, indem eine visuelle Monitoring-Software für den Peer Model Ansatz entwickelt wird, deren Zweck es ist, EntwicklerInnen bei der Analyse und Fehlerbehebung zu unterstützen. Um die Probleme zu identifizieren, vor denen Peer-Model EntwicklerInnen regelmäßig stehen, werden persönliche Interviews im Rahmen einer Anforderungsanalyse durchgeführt. In engem Zusammenhang damit steht die Erforschung der Datenbasis, die für angemessenes Monitoring und Debugging notwendig ist, sowie die Entwicklung von geeigneten, standardisierten Daten-Formaten. Geeignete Visualisierungen verbessern das Verständnis von EntwicklerInnen und steigern deren Produktivität besser als textbasierte Repräsentationen. Glücklicherweise eignet sich das Peer Model sehr gut für eine visuelle Darstellung. Vor dieser Arbeit wurde bereits eine visuelle Notation entwickelt. Diese befasst sich jedoch nur mit der statischen Peer Modell-Struktur, nicht mit den dynamischen Prozessen innerhalb eines laufenden Systems. Im Zuge dieser Masterarbeit werden deshalb Visualisierungen für die Vorgänge in Peer Modellen entworfen und innerhalb des Monitoring-Tools umgesetzt. Die entwickelte Notation ähnelt der von verschachtelten Graphen. Das automatisierte Zeichnen der Graphen-Strukturen ist ein wichtiger Bestandteil dieser Masterarbeit, da es EntwicklerInnen die manuelle Positionierung von Elementen erspart und für eine informative Darstellung sorgt. Aus diesem Grund wird ein Layouting-Framework für Peer Modelle entwickelt. Des Weiteren wird auf die Implementierung des Monitoring-Tools eingegangen, wobei Technologie- Entscheidungen und Software-Architektur erörtert werden. Abschließend wird das entwickelte Tool evaluiert und ein Ausblick auf mögliche zukünftige Arbeiten gegeben.

The Peer-Based Programming Model (short: Peer Model) is an approach for designing and implementing distributed systems, developed by the Space-Based Computing group at the Vienna University of Technology. Its structure is inspired by asynchronous message queues, tuple space communication, staged event-driven architectures and datadriven workflows. The Peer Model approach is relatively new and no tools that aid in the monitoring and debugging process exist yet. Developers need to resort to manual methods in order to gain insight into the workings of a running Peer Model based system, which is cumbersome and time consuming. This Master-s thesis fills the gap by developing a visual monitoring software for the Peer Model approach, whose purpose is to help developers analyse and debug Peer Models. A requirements analysis is performed to explore the needs and problems developers currently face when working with the peer model by conducting personal interviews with them. The analysis is strongly linked to the identification of what data is required to enable proper monitoring and debugging, as well as the development of suitable, standardised data formats. Suitable visualisations can facilitate the understanding and increase the productivity of developers better than textual representations. Fortunately, the Peer Model is a good fit for representing it visually. A graphical notation for representing Peer Models has been established prior to this thesis, but it only captures the static structure of models. Consequently, illustrations for the dynamic events occurring within a running Peer Model system are developed and implemented in the monitoring tool. The visual peer model notation resembles nested graph structures. Automatic layouting of these structures is a crucial part of this Master-s thesis as it spares developers from having to manually arrange elements in order to obtain an informative and visually pleasing representation. Thus, a methodology for layouting Peer Models is developed. Afterwards, the implementation of the monitoring tool is discussed and finally, the developed tool is critically evaluated and potential areas for future works are presented.