HPPN(Hierarchically Profiled Petri Nets)을 이용한 실시간 시스템 정확성 및 스케줄 능력 분석

윤현상(Hyunsang Youn),박철현(Cheolhyun Park),이은석(Eunseok Lee) 한국정보과학회 2011 정보과학회논문지 : 소프트웨어 및 응용 Vol.38 No.6

임무 수행에 있어서 시간적인 제약이 매우 중요한 영향을 미치는 시스템들의 경우, 한정된 자원 내에서 처리해야 하는 작업들의 시간적 비용을 고려한 스케줄링 능력이 필수적인 요소로 인식되고 있다. 따라서 이러한 종류의 시스템 개발을 위해서는 개발 초기 단계에서 결정된 시간적인 제약 정보, 가용자원, 작업 처리 비용을 고려한 모델을 기반으로 검증이 이루어 져야 한다. 이러한 검증을 위해서는 앞에서 언급한 자원, 비용, 시간적 제약 정보들을 표현할 수 있는 모델링 언어가 필요하다. 오늘날 다양한 모델링 언어들을 사용하여 시스템의 실시간성을 검증하려는 많은 연구들이 있어왔다. 그러나 현재까지 제시된 연구 결과는 오늘날 고도로 분산화되고 높은 복잡도를 가지는 시스템들의 실시간성을 표현 및 검증하는데 한계를 가진다. 본 논문에서는 이러한 문제점에 관한 해결책으로 상태 전이 규칙에 따라서 시스템의 상태를 변경하는 패트리넷 기반의 모델링 언어인 Hierarchically Profiled Petri Nets (HPPN)을 제안한다. 또한 본 논문에서는 패트리넷 모델의 마킹 상태와 토큰 상태를 고려하여 다양한 관점에서 시스템의 상태를 해석할 수 있는 분석 기법을 제안한다. 본 논문에서 설명한 모든 분석 기법은 HPPN Tool로 구현 되었다. 본 논문에서 제안하는 모델링 언어의 표현 및 분석 능력은 대륙간 탄도 미사일(ICBM) 시나리오를 기반으로 검증하였다. In order to develop systems to complete missions which are hardly affected by time limit, it is required to process the tasks using limited resource and considering the time costs of it. The development of these systems must perform model based verification and validation (V&V) considering time limit, available resource and time cost to process tasks which are decided in the early phase of system development life cycle. Model based V&V requires modeling language that has powerful expressiveness to represent the information above mentioned. In the classical literature, the analysis technique for these systems, which is highly distributed and which has high complexity, does not cover the real-time characteristics. We present a Petri Nets based modeling formalism, called Hierarchically Profiled Petri Nets (HPPN), which provides a unified solution for above problems through the profiled firing rule in which the state evolve according to the state transition rule. We propose an analysis technique, which represents the multi-aspect based state enumeration that considers the state of token and the state of marking. All analysis technique described in this paper is implemented in the HPPN Tool. Expressive and analysis capabilities of the model are demonstrated with reference to an intercontinental ballistic missiles (ICBM) scenario.

큐잉 네트웍 모델을 이용한 소프트웨어 아키텍처 설계 단계에서의 성능 예측 방법론

윤현상(Hyunsang Youn),장수현(Suhyeon Jang),이은석(Eunseok Lee) 한국정보과학회 2007 정보과학회논문지 : 소프트웨어 및 응용 Vol.34 No.8

소프트웨어의 개발 초기 단계에서 성능을 예측하는 기법은, 비 기능적 요구사항의 검증 및 소프트웨어의 성능을 향상시키기 위해 중요한 이슈가 되었다. 이를 위해 소프트웨어의 아키텍처를 수학적인 분석 모델로 변환시키는 기법들이 등장하게 되었다. 그러나 에이전트 기반 시스템을 개발하는 경우, 기존 방법들은 에이전트 플랫폼의 성능을 정확하게 반영하지 못하기 때문에, 정확한 성능 예측 및 분석에 적용할 수 없다. 본 논문에서는 정규화된 의미 기술언어를 이용하여 에이전트 기반 시스템 아키텍처의 성능을 예측하는 기법을 제안한다. 본 방식은 UML로 기술된 시스템의 아키텍처를 하드웨어 및 소프트웨어 플랫폼의 성능이 반영된 분석 모델로 변환시킨다. 성능 예측의 정확도를 평가하기 위해, 과거에 연구했던 전자상거래 시스템을 확장한 유비쿼터스 상거래 시스템 시나리오를 기반으로 프로토타입을 구현하여 성능을 측정하고 생성된 분석 모델로부터 측정된 성능 결과와 비교하였다. 그 결과 약 80%의 정확도를 보였다. It is important issue for software architects to estimate performance of software in the early phase of the development process due to the need to verify non-functional requirements and estimation of performance in various stages of architectural design. In order to analyze performance of software, there are many approaches to translate software architecture represented by Unified Modeling Language, into analytical models. However, in the development of agent-based systems, these approaches ignore or simplify the crucial details of the underlying performance of the agent platform. In this paper, we propose performance prediction methodology for agent based system using formal semantic descriptions, and then, we transform the descriptions into queuing network model which model reflects performance of hardware and software platform. We prove the accuracy of proposed methodology using prototype implementation. The accuracy is summarized at 80%.

UML 다이어그램기반 Z명세서 작성 방법론

조병일(Beoung-il Cho),윤현상(Hyunsang Youn),이은석(Eunseok Lee) 한국정보과학회 2008 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.35 No.2

정형 명세는 소프트웨어를 엄밀하게 기술하여 요구사항에 내재된 오류를 찾을 수 있게 해준다. 그러나 정형명세는 기술하고 이해하기 어렵기 때문에 널리 사용되지 못하고 있다. 반면 UML은 그래픽 기반의 명세언어로써 사용성이 뛰어나 널리 이용되고 있다. 본 논문은 보다 적은 비용으로 소프트웨어 설계단계에서 요구사항의 오류를 검출 할 수 있도록 UML 시퀀스 다이어그램과 클래스 다이어그램을 이용하여 Z언어로 기술된 명세를 도출해 내는 프로세스를 제안하고자 한다.

계층형 큐잉 페트르 넷을 이용한 가용성 분석 방법론

천금재(Keumjae Cheon),윤현상(Hyunsang Youn),이은석(Eunseok Lee) 한국정보과학회 2008 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.35 No.2

비 기능적 요구사항 중에서 가용성(availability)은 주어진 시간 안에서 시스템이 사용자가 요청한 서비스를 전달할 수 있는 확률이다. 전통적으로 소프트웨어 가용성의 검증은 전통적인 소프트웨어 개발 프로세스 상의 통합 단계에서 검증된다. 그러나 이러한 기존 방식은 소프트웨어 개발 비용 및 리스크 관리 측면에서 상당한 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 계층형 큐잉 패트리넷을 이용하여 소프트웨어의 가용성을 정량적으로 분석할 수 있는 방법론을 제안한다. 본 논문에서 제안한 방법론을 통하여 개발자는 일반적으로 아키텍처 설계 단계에서 가용성에 관련된 요구사항을 정량적으로 분석할 수 있다. 본 논문은 화상회의 시스템 개발에 적용하여 그 유효성을 입증하였다.

Model-Driven Architecture(MDA)기반 소프트웨어 자동 생성을 위한 모델 변환기 자동 생성 도구

김준희(Junhee Kim),윤현상(Hyunsang Youn),이은석(Eunseok Lee) 한국정보과학회 2009 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.36 No.2B

Model-Driven Architecture(MDA)는 소프트웨어 개발의 새로운 패러다임을 이끌고 있다. MDA의 핵심인 모델간의 변환을 기술하기 위한 언어로 Object Management Group(OMG)에서 표준으로 채택한 Query/Views/Transformation (QVT) 언어가 있다. 그러나 QVT 언어의 최종 버전이 비교적 최근에서야 발표되어 개발자에게 많이 사용되지 않고 있다. 또한 다소 생소한 문법, 지원도구의 부재로 인해 실제로 사용된 사례가 많지 않다. 이에 본 논문은 QVT 언어를 사용한 개발 과정을 지원하는 도구가 있는지 조사하였다. 그러나 언어 엔진으로서 모델 변환만을 지원할 뿐, 개발 과정을 지원하는 도구를 찾을 수 없었다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 논문은 QVT의 Relations 언어로 기술한 모델 변환을 다이어그램으로 도식하고, 그 코드를 자동으로 생성하는 도구를 제안한다. 자동으로 생성된 코드의 유효성을 검사하기 위해 QVT 명세서와 비교하였고, 그 결과 도구로서 유효하다는 결론을 내렸다. 이 도구는 개발자에게 모델 변환을 직관적으로 이해할 수 있도록 지원하며, QVT Relations 언어에 익숙하지 않은 개발자에게 도움이 되리라 예상한다.

소프트웨어 신뢰도의 정량적 분석 자동화 기법

박철현(Cheolhyun Park),윤현상(Hyunsang Youn),이은석(Eunseok Lee) 한국정보과학회 2009 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.36 No.2B

소프트웨어의 비기능적 요구사항 중 하나인 신뢰도는 통합 테스트 단계에서 검증을 하게 되면 많은 위험성과 개발 비용이 발생한다. 그래서 개발 초기 단계에서 수학적인 분석 모델을 통해 신뢰도를 분석하는 방법이 제안되었다. 그러나 수학적 분석 모델을 통한 신뢰도 분석 방법은 시스템의 모든 상태를 파악하고, 직접 설계해야 하기 때문에 현실적으로 비용이 많이 든다. 따라서 본 논문에서는 소프트웨어 개발 초기단계에서 신뢰도를 분석할 수 있는 자동화 기법을 제안한다. 소프트웨어의 신뢰도 분석 자동화를 위하여 본 논문에서는 다음 두 가지 기법을 제안한다. 첫째로, 계층형 큐잉 페트리넷을 시뮬레이션 하여 마코프체인을 생성하는 자동화 기법을 제안한다. 둘째로, 생성된 마코프 체인의 상태 공간 중에서, 조건을 만족하는 상태에 일괄적으로 리워드율을 부과하는 기법을 제안한다. 본 논문의 유효성을 검증하기 위하여, 화상회의 시스템 개발사례에 적용하였다. 본 연구 결과를 통해 소프트웨어 신뢰도의 정량적 분석 자동화가 가능하다.

소프트웨어 신뢰성 향상을 위한 크리티컬 컴퍼넌트 추출 알고리즘

이종현(Chonghyun Lee),윤현상(Hyunsang Youn),이은석(Eunseok Lee) 한국정보과학회 2009 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.36 No.2B

소프트웨어 신뢰성을 구현 단계나 통합 테스트단계에서 측정하게 되면 개발 비용과 시간의 측면에서 비효율적이다. 따라서 소프트웨어 신뢰성을 초기 설계 단계에서 측정하기 위한 방법론이 제안되어 왔다. Scenario-Based Reliability Analysis(SBRA)에서는 시스템을 구성하는 컴퍼넌트의 구조를 통해 전체 시스템 신뢰성에 가장 민감하게 영향을 미치는 컴퍼넌트를 알아내었다. 하지만 이 방법에서는 개별 컴퍼넌트의 신뢰성을 고려하지 않기 때문에 실제로 전체 시스템의 신뢰성에 가장 많은 영향을 미치는 컴퍼넌트를 알 수 없다. 본 논문에서는 개별 컴퍼넌트의 신뢰성을 고려한 크리티컬 컴퍼넌트 추출 알고리즘을 제안하고, 실험을 통해 유효성을 검증하였다. 이를 통해 소프트웨어 설계단계에서 신뢰성 개선이 필요한 컴퍼넌트의 우선 순위 판별이 가능하며 시스템 신뢰성 개선에 필요한 비용과 시간을 줄일 수 있다.

아키텍처 기술언어 독립적인 아키텍처 기반 런타임 재구성 기법

신광철(Kwang-chul Shin),윤현상(Hyunsang Youn),이은석(Eunseok Lee) 한국정보과학회 2009 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.36 No.2B

오늘날의 소프트웨어는 다양하고 복잡한 환경에서 운영되고 있다. 또한 소프트웨어에 대한 소비자의 요구사항도 수시로 변할 수 있다. 하지만 기존의 소프트웨어는 새로운 변화를 추가로 반영하기 어렵다. 이에 자가 적응 소프트웨어에 대한 연구가 진행되었다. 기존 자가 적응 소프트웨어는 아키텍처 기술 언어(Architecture Description Language : ADL)로 시스템의 아키텍처 모델을 표현하고, 그것을 시스템의 런타임 재구성에 활용하였다. 그러나 이 연구들은 공통적으로 하나의 ADL만을 사용했기 때문에, 다른 ADL은 적용할 수 없게 되고, 그로 인해 한정된 재구성 전략만을 제공하게 된다. 본 연구에서는, ADL 독립적인 아키텍처 기반 런타임 재구성 기법을 제안한다. 제안 기법은 다양한 ADL을 적용할 수 있기 때문에, 그만큼 다양한 재구성 전략을 제공할 수 있다. 본 논문에서는 평가를 위하여 서버-클라이언트 시스템을 이용한다. 클라이언트가 서버로 서비스를 요청하게 하고 그에 대한 응답시간을 측정한다. 서버 추가, 클라이언트 접속 분산 등의 재구성을 수행하고, 재구성 전략 적용 여부에 따른 응답시간을 비교하여 정상적으로 런타임 재구성이 이루어짐을 확인한다. ACME와 C2로 기술한 시스템의 아키텍처를 각각 적용하여, 다양한 ADL을 적용할 수 있음을 확인한다.

MDA 기반의 다중 에이전트 기반 시스템 개발

장수현 ( Suhyeon Jang ),윤현상 ( Hyunsang Youn ),이은석 ( Eunseok Lee ) 한국정보처리학회 2006 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.13 No.2

MDA 는 OMG 에서 제안한 소프트웨어 개발 방법론으로써, 플랫폼 독립적인 모델에서 플랫폼 종속적인 모델로의 모델 변환을 사용하여 소프트웨어의 이식성, 재사용성 등을 향상 시킬 수 있다. 다중 에이전트 기반 시스템을 개발하는 데 MDA 를 적용하는 것은, 다양한 유비쿼터스 환경에서 동작하는 지능형 시스템 개발을 효율적으로 지원한다. 최근 MDA 를 적용하여 다중 에이전트 기반 시스템을 개발한 연구가 있다. 그러나 이 연구는 에이전트 플랫폼이 고려되지 않고 모델 변환이 자동화 되지 못한 단점이 있다. 본 논문에서는 OMG 에서 표준화한 방법으로 UML 을 모델을 기술하고 모델 변환 규칙을 적용한다. 이를 통해 하나의 모델로부터 다양한 에이전트 플랫폼으로의 이식성을 얻을 수 있다. 이를 평가하기 위해 이전 연구에서 개발한 전자상거래 시스템의 시나리오를 가지고 에이전트 시스템을 구현하고 그 유효성을 입증하였다.

자동학습에 기반한 디자인 패턴 인식

황성욱(Sungwook Hwang),윤현상(Hyunsang Youn),이은석(Eunseok Lee) 한국HCI학회 2006 한국HCI학회 학술대회 Vol.2006 No.2