Disseny i prototipat de solucions autoadaptatives emprant arquitectures basades en microserveis. Una aplicació industrial pràctica

Abstract

[CA] Les arquitectures basades en microserveis (µserveis) ofereixen un enfoc modern per al desenvolupament de solucions de programari que operen de manera natural distribuïdes en la xarxa, i que sorgeixen amb l’objectiu d’oferir una flexibilitat computacional alta. Per a això, aquest tipus d’infraestructures proveeixen de mecanismes per a dissenyar i desplegar solucions que puguen replicar-se (clonar-se, duplicar-se) o replegar-se (contraure’s) dinàmicament, adaptant-se en funció de la càrrega de treball o “càrrega computacional” que tinguen a cada moment. No obstant això, aquest tipus de solucions només tenen en compte aspectes d’adaptació en funció d’aquesta càrrega computacional dinàmica. Existeixen dominis (per exemple, el de Internet de les Coses), també dinàmics, on l’aplicació d’aquest tipus d’infraestructures podria proveir un entorn de computació adaptable a aspectes o requisits funcionals i operatius. En l’actualitat, no és habitual dissenyar i desenvolupar programari amb capacitats de computació autònoma, és a dir, capaços d’adaptar-se per a funcionar de manera òptima en funció del seu context operatiu. En aquest projecte es pretenen integrar, des d’un punt de vista pràctic, tècniques que provenen de la teoria de control, utilitzant bucles de control per a incorporar capacitats d’adaptació als sistemes. En concret, s’utilitzarà l’aproximació FADA (desenvolupada pel grup Tatami del Centre d’investigació PROS) que proposa un enfocament pràctic per a desenvolupar programari autoadaptatiu aplicant els conceptes de la computació autònoma a través de bucles de control MAPE-K. S’abordarà el disseny d’una xicoteta solució basada en µserveis que puga canviar la seua configuració operativa i de desplegament, de manera dinàmica. Ens centrarem en identificar situacions que requerisquen canvis en una infraestructura de µserveis i definirem operacions de canvi de la configuració de la solució a través de canvis en el propi desplegament de µserveis. S’obtindrà el disseny basat en µserveis d’una solució basada en el domini real de la fàbrica Embalpack, on les capacitats de computació autònoma i d’autoadaptació siguen part del problema. Finalment, s’obtindrà un prototip funcional basat en l’aproximació FADA que done resposta al problema proposat en la mesura que siga possible.

[ES] Las arquitecturas basadas en microservicios (µservicios) son un enfoque moderno para el desarrollo de soluciones software que operan de manera natural distribuídas en la red, y que surgen con el objetivo de ofrecer una flexibilidad computacional alta. Para ello, este tipo de infraestructuras proveen de mecanismos para diseñar y desplegar soluciones que puedan replicarse (clonarse, duplicarse) o replegarse (contraerse) dinámicamente, adaptándose en función de la carga de trabajo o “carga computacional” en cada momento. Sin embargo, este tipo de soluciones sólo tienen en cuenta aspectos de adaptación en función de esta carga computacional dinámica. Existen dominios (por ejemplo, en el de la Internet de las Cosas), también dinámicos, donde la aplicación de este tipo de infraestructuras podría proveer un entorno de computación adaptable a aspectos o requisitos funcionales y operativos. En la actualidad, no es habitual diseñar y desarrollar software con capacidades de computación autónoma, es decir, capaces de adaptar-se para funcionar de manera óptima en función de su contexto operativo. En este proyecto se pretenden integrar, desde un punto de vista práctico, técnicas que provienen de la teoría de control, utilizando bucles de control para incorporar capacidades de adaptación a los sistemas. En concreto, se usará la aproximación FADA (desarrollada por el grupo Tatami del Centro de investigación PROS) que propone un enfoque práctico para desarrollar software autoadaptativo aplicando los conceptos de la computación autónoma a través de bucles de control MAPE-K. Se abordará el diseño de una pequeña solución basada en µservicios que pueda cambiar su configuración operativa y de despliegue, de manera dinámica. Nos centraremos en identificar situaciones que requieran cambios en una infraestructura de µservicios y definiremos operaciones de cambio de configuración de la solución a través de cambios en el propio despliegue de µservicios. Se obtendrá el diseño basado en µservicios de una solución basada en el dominio real de la fábrica Embalpack, donde las capacidades de computación autónoma y de autoadaptación sean parte del problema. Se obtendrá, además, un prototipo funcional basado en la aproximación FADA que dé respuesta al problema propuesto en la medida de lo posible.

[EN] Microservices-based architectures (µservices) are a modern approach to developing software solutions that operate naturally distributed on the network, and that emerge with the aim of offering high computational flexibility. To do this, this type of infrastructure provides mechanisms to design and deploy solutions that can be replicated (cloned, duplicated) or retracted (contracted) dynamically, adapting according to the workload or “computational load” at each moment. However, these types of solutions only consider adaptation aspects based on this dynamic computational load. There are domains (for example, in the Internet of Things), also dynamic, where the application of this type of infrastructure could provide a computing environment adaptable to functional and operational aspects or requirements. Currently, it is unusual to design and develop software with autonomous computing capabilities and able to adapt to function optimally based on your operating context. In this project, the intention is to integrate, from a practical point of view, techniques that come from the theory of control, using control loops to incorporate adaptation capabilities to the systems. Specifically, the FADA approach (developed by the Tatami group of the PROS Research Centre) will be used, which proposes a practical approach to develop self-adaptive software applying the concepts of autonomous computing through MAPE-K control loops The design of a small µservice-based solution that can dynamically change its operational and deployment configuration will be addressed. We will focus on identifying situations that require changes in a µservice infrastructure and define operations to change the configuration of the solution through changes in the deployment of µservices. We will obtain the design based on µservices of a solution based on the real domain of the Embalpack factory, where the autonomous computing and self-adaptation capabilities are part of the problem. In addition, a functional prototype will be obtained based on the FADA method that responds to the proposed problem as much as possible.