Processos e Arquitecturas de Software

Este módulo constitui uma introdução ao estudo da arquitectura dos sistemas na dupla perspectiva da estrutura das suas interações e do comportamento emergente. Como os restantes módulos nesta UCE, também este adopta um ponto de vista científico-pedagógico que procura aliar o rigor e poder de cálculo matematicamente fundamentado a uma componente laboratorial que, na forma de projecto horizontal de módulo, integra aspectos metodológicos e de realização tecnológica (sobre, por exemplo, plataformas orientadas a componentes, serviços-web, linguagens de coordenação e plataformas específicas sobre e.g. Java ou C#).

A primeira parte do curso é uma introdução à especificação e cálculo do comportamento dos sistemas a partir de uma caracterização matemática das noções de interacção, como elemento base da computação, e de processo, como padrão de interações. Será colocada uma enfâse particular no estudo de processos capazes de auto-reconfigurarem dinamicamente as suas interligações e possibilidades de interação. Esta abordagem será situada no contexo da programação reactiva, onde surgiu, e do fenónomo da computação global na análise do qual é um instrumento fundamental. De um ponto de vista técnico esta primeira componente é baseada no cálculo-Pi e nos métodos coindutivos, traçando-se através deles uma ponte com o cálculo de funcionalidade e estruturas de informação discutidos noutros módulos desta UCE.

A segunda parte do curso, capitalizando nos fundamentos estudados, incide sobre a sua aplicação à especificação, análise e transformação de arquitecturas de software.

Esta segunda componente, inicia-se com uma caracterização da disciplina de arquitectura de software, referindo os standards aplicáveis e traçando a história do conceito em Engenharia de Software. Em particular será enfatizada a diferença entre arquitecturas baseadas na interconecção estática (compile-time) de módulos, orientada à macro-estrutura da aplicação e ao controlo do fluxo de recursos entre módulos, e arquitecturas baseadas na orquestração dinâmica (run-time) de componentes e serviços autónomos, distribuídos ao longo de redes de computação global e altamente heterogéneos. A ênfase é, neste último caso, colocada no controlo do fluxo de interacções (não raro baseadas em comunicação anónima e de localização variável) e na integração de entidades heterogéneas cujas ligações são estabelecidas e revistas dinamicamente, sem interrupção de serviço. Procura-se motivar os alunos para os desafios colocados pela passagem, paralela à registada na prática económica, de uma visão que enfatizava o software como produto para uma outra que o encara essencialmente como um serviço.

É nesse contexto que o curso vai caracterizar diversos estilos arquitecturais, sublinhado o modo como tanto conceitos base (e.g., objecto, contrato, interface, componente, serviço, connector, glue code, padrão, configuração, etc.) como opções metodológicas emergem dos desafios e complexidade dos problemas reais emergentes quer na concepção quer na re-engenharia de software. Discutem-se, em particular,

• arquitecturas orientadas ao objecto
• arquitecturas orientadas à componente
• arquitecturas orientadas ao serviço Em cada caso discute-se o vocabulário associado, estilos de interação, composicionalidade,

modelos formais, e tecnologias associadas. São especificamente abordados abordando especificamente os problemas

• da orquestração e interacção de componentes (objectos, serviços, recursos),
• da mobilidade e reconfiguração dinâmica dessas conecções,
• da planificação, documentação, análise e evolução arquitectural.

Programa

• Componentes, Serviços e Processos
  • Motivação: estrutura vs. comportamento; prescrição vs. observação; indução vs. coindução.
  • Interacção e cálculo de processos.
  • Componentes e Serviços como processos interactivos.
  • Mobilidade e reconfiguração dinâmica de software. Introdução ao Pi-calculus.
  • Estudo de caso e sua análise laboratorial (com recurso ao mwb).

• Projecto e Cálculo de Arquitecturas de Software
  • Motivação e história do conceito em Engenharia de Software.
  • Modelação de arquitecturas; ADL (Architecture Description Languages); Estilos e padrões arquitecturais; metodologias.
  • Arquitecturas Orientadas ao Objecto. Composição de objectos.
  • Arquitecturas Orientadas à Componente. Coordenação de componentes.
  • Arquitecturas Orientadas ao Serviço. Orquestração de serviços.
  • Documentação, projecto e análise de arquitecturas de software.
  • Estudos de caso.