Performance Evaluation of Complex Systems:Techniques, Methodologies and Tools

Torino - 6-7/11/2003

Università Ca’ Foscari di VeneziaDipartimento di Informatica

UR 6: Roma Tor Vergata - Ca’ Foscari Venezia

Analytical and simulation performance modelsfor software system analysis and prediction

S. Balsamo, M. Marzolla, M. Simeoni

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Attività di ricerca dell’Università Ca’ Foscari di Venezia

• Temi di ricerca in– WP2: formalismi e modellazione di sistemi complessi

• Studio di modelli analitici basati su modelli a rete di code e su algebredi processo stocastiche

• Relazione fra formalismi• Algoritmi di trasformazione

– WP3: generazione automatica di modelli prestazionali da modelli elinguaggi di specifica di sistemi

• studio di metodi di traduzione e integrazione di modelli prestazionali especifica

• sviluppo di ambienti integrati per la specifica e valutazione delleprestazioni di sistemi software

– WP4: metodi esatti e approssimati di soluzione di modelli acapacità finita

• studio di modelli di sistemi complessi (eterogenei, multiclasse)• modelli di blocco per rappresentare diversi tipi di comunicazione

– WP5: studio e sviluppo di metodi e modelli di simulazione• sviluppo di modelli e ambienti di simulazione per l’analisi di sistemi

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Attività di ricerca dell’Università Ca’ Foscari di Venezia

WP2: formalismi e modellazione di sistemi complessi

A1: studio di formalismi e costruzione incrementale e modulare di modelli

Confronto fra diversi tipi di formalismi e classi di modelli prestazionali:– studio di relazione fra modelli basati su reti di code (QN) e algebre di processo

stocastiche (SPA)– sviluppo di formalismi integrati che combinano diversi tipi di modelli per trarre

vantaggi delle relative potenzialità– studio di relazione fra modelli basati su QN e su SPN– algoritmi di trasformazione fra modelli

[S. Balsamo, M. Bernardo, M. Simeoni ‘Combining Stochastic ProcessAlgebras and Queueing Networks for Software ArchitectureAnalysis’, Proc. ACM WOSP 2002.]

[S. Balsamo, M. Bernardo, M. Simeoni ’Performance Evaluation at aSoftware Architecture Level’ in 'Formal Methods for SoftwareArchitectures’ (M. Bernardo and P. Inverardi eds.), Lecture Notesin Computer Science 2804:209-260, September 2003.]

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Attività di ricerca dell’Università Ca’ Foscari di VeneziaWP3:generazione automatica di modelli prestazionali da

modelli e linguaggi di specifica di sistemi

•A1: generazione di modelli per validazione di efficienza

Derivazione di un modello di prestazioni da un modello di specifica– studio di metodi di traduzione e integrazione di modelli

prestazionali e specifica (stato dell’arte)– proposta e sviluppo di un ambiente integrato metodi analitici e di

simulazione (WP3 -> WP5)

[S. Balsamo, M. Simeoni ‘Integrating Performance Modelling in theSoftware Development Process’ Proc. Monterey Workshop 2002,selected for LNCS, to appear]

[S. Balsamo, A. Di Marco, P. Inverardi, M. Simeoni ‘SoftwarePerformance Analysis: State of the art and perspectives’, Res.Report, CS-01-03, Dip. Informatica, Univ. Ca’ Foscari di Venezia,Jan. 2003, submitted]

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Attività di ricerca dell’Università Ca’ Foscari di VeneziaWP3:generazione automatica di modelli prestazionali da

modelli e linguaggi di specifica di sistemi

Dynamic description

Behavioral Model(Labeled Transition System, UML,…)

Transformation Algorithm

Performance Evaluation

Results andinterpretation

feed

back State annotation,

Communication type

Scenariosparameterization

Software Specification

Performance Model (QN, SPA, SPN, Simulazione,...)

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Attività di ricerca dell’Università Ca’ Foscari di VeneziaWP4: metodi esatti e approssimati di soluzione di

modelli a capacità finita

[S.Balsamo, D. Kouvatsos, Special Issue ‘Queueing Networks with Blocking’Performance Evaluation Journal, 2003, 51/2-4][S. Balsamo, P. Inverardi, V. De Nitto ‘On using queueing networks withblocking for software performance modelling’ Performance Evaluation Journal,2003, 51/2][S. Balsamo ‘Performance analysis of ququeing networks with blocking’Tutorial paper, Proc. HET-NETs '03, First Int. Work. Conf. on PerformanceModelling and Evaluation of Heterogeneous Networks, Ilkley, UK, July, 21-23,2003, pp. T6/1-35]

•A1: metodi risolutivi– studio di modelli di sistemi complessi

• modelli eterogenei con diversi protocolli di blocco– BAS, BBS, RS blocking– Kanban networks– altri meccanismi

• modelli multiclasse e multicatena– Esplosione dello spazio degli stati => algoritmi approssimati– Tecniche di riduzione (aggregazione, troncamento) - Tecniche gerarchiche– Approcci basati su massima entropia– Metodi ibridi

– WP2 -> WP4– Tecniche di analisi particolari basate su relazione fra formalismi

– soluzione di modelli di blocco per rappresentare diversi tipi di comunicazione:modelli per sistemi con componenti concorrenti e comunicazione sincrona

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Attività di ricerca dell’Università Ca’ Foscari di VeneziaWP5: studio e sviluppo di modelli e metodi di simulazione

• Sviluppo e applicazione di metodologie di simulazione per la valutazione diprestazioni di sistemi complessi

• Derivazione del modello di simulazione da modelli o linguaggi di specifica(UML)

• Creazione di un ambiente di simulazione per la valutazione di sistemi software• Sviluppo del tool di simulazione di sistemi software UML-Y

[S. Balsamo, M. Marzolla, Simulation Modeling of UML Software Architectures,Proc.ESM 2003, European Simulation Muticonference 2003, Nottingham, UK, 9-11June 2003]

[S. Balsamo, M. Marzolla, ‘A Simulation-based approach to SoftwarePerformance Modeling’, Proc. ESEC/FSE 2003, Europ. Software Eng. Conf. andACM SIGSOFT Symp. on the Foundations of Soft. Eng., Helsinki, Sept. 3-6,2003]

[S. Balsamo, M. Marzolla ‘Towards Performance Evaluation of Mobile Systems inUML’ Proc. ESMc’03, Eurosim, Naples, Oct. 2003]