Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.

A tantárgy az informatikai rendszerek tervezési folyamatának legmagasabb szintjét, az együttes hardver-szoftver architektúra tervezést és –méretezést tárgyalja modellalapú megközelítésben.

Megismerik a helyességbizonyítás, teljesítményanalízis és szolgáltatásbiztonság alapfogalmait és megjelenésüket a modellezésben. A korábbi hardver és szoftvertechnológiai ismeretekre alapozva és azokat kiegészítve a modellezéshez kapcsolódó gyakorlati méretezési és méréstechnikai feladatokban jártasságot szereznek.

A tárgy azokra az általános modellekre fókuszál, amelyek több alkalmazási területen (általános adatfeldolgozó, interaktív üzleti, Web alapú, beágyazott rendszerek) is hasznosak, de a könnyebb érthetőség kedvéért példaanyagát súlypontilag az interaktív Web alapú alkalmazások területéről veszi.

A tantárgy követelményeit eredményesen teljesítő hallgatók:

1. megismerik a modellalapú architektúra tervezés alapjait,
   
2. képesek az informatikai rendszerekkel szembeni követelmények és specifikációjuk szabatos megfogalmazására, működési környezetük és architektúrájuk modellezésére, ismerik a vonatkozó főbb szabványokat,
   
3. jártasságot szereznek a diszkrét rendszerek szimuláció alapú helyességbizonyításában és méretezési eljárásaiban,
   
4. képesek a már működő rendszerek szűk keresztmetszeteinek feltárására, az azok megszüntetésére szolgáló megoldási alternatívák összehasonlító elemzésére.
   
5. megismerik a számítógéprendszerek gyakorlati méréstechnikájának azon elemeit, melyekkel a modellek paraméterezésének alapjául szolgálhatnak.

Célkitűzés: az alapvető fogalomkészlet és technológiai kontextus megadása

Alapfogalmak: Fogalomkészlet (erőforrás, tevékenység, esemény). Matematika alapok (adatfolyam hálók, scenárió leírók. Bonyolultságkezelés (Hierarchikus modellezés, absztrakció). Nyílt és zárthurkú modellek. Eseményorientált szimulációs motorok. Megjelenítés eszközei (szöveges, grafikus). Példa: e-Business alapok és modellek (IBM WS Business Modeller).

Modellezési nyelvek. Általános célú nyelvek. UML (példa: UML aktivitási diagram, General Resource Model, AADL). Alkalmazási terület specifikus nyelvek. Üzleti (Példa: ARIS és BPMN összehasonlító áttekintése). Kapcsolat az implementációval (Példa: BPEL). Web alapú rendszerek (Példa: WS-CDL és web szolgáltatások). Beágyazott rendszerek ( Példa: SysML fogalomkészlet áttekintése).

Célkitűzés: a rendszer modellalapú logikai helyességének és specifikációja teljességének vizsgálata, a szolgáltatásbiztonság alapfogalmainak bevezetése, a modellező eszköz bemutatása.

Helyességellenőrzés. Alapok. Kritériumok megfogalmazása (temporális logika - leíró jelleggel, minőségbiztosítási szabványok és modellezés). Példa: IEC65xxx.

Környezet modellezése. Felhasználói viselkedés gráf (CBMG) és származtatása az UML alapú korai tervekből.

Célkitűzések. logikai helyesség. Alapvető vizsgálatok. Kivételkezelés (teljesség kritériumai, modellezési eszközök). Szolgáltatásbiztonság. Aspektusok. Autorizációs sémák (Példa: Bell-laPadula). Robosztusság. Kvalitatív hibamodellezés. FMEA

Eszközök. Szimulációs vizsgálatok. Kritériumnyelvek (IEEE-Std PSL Property Specification Language). Instrumentáció (orákulumok. Példák: IBM FoCS, SCADE). A célkitűzések megfogalmazása általános célú eszközben (Példa: IBM WS Business Modeller). Modellfedési kritériumok (példa: SCADE Model Test Coverage). Kimerítő szimuláció. Modell ellenőrzés (model checking). Példa: SAL

Célkitűzés: azon informatikai módszerek bemutatása, amelyekkel az informatikai rendszer egyes komponenseinek teljesítményjellemzői megszerezhetőek és a rendszer modelljébe beépülve szimuláció segítségével annak teljesítményét illetve szűk keresztmetszeteit meghatározhatóvá teszik.

Alapok. Jellemzők. Időhelyesség: WCET (time-out). Átbocsátóképesség: veszteségidő, várakozó sor hossza. Erőforrás kihasználtság. Mért és származtatott jellemzők: Példa:teljesítménymérés és üzleti metrikák.

Kísérlettervezés. Statisztikai alapok: kísérletszám becslése, adaptív kísérlet végrehajtás, szimulációs mérések értékelése, az eredmények hibájának becslése. Sokparaméteres megjelenítés eszközei.

Szimuláció végrehajtás. Maximális átbocsátóképesség meghatározása. Szűk keresztmetszet keresése. Érzékenységvizsgálatok: paraméterezés hibái, környezeti változások hatása. Esettanulmány.

Kapacitástervezési metodika. Konfigurációparaméterek becslése: alkalmazások monitorozása web alapú környezetben, on-line és log analízis. Benchmarkok: elemi (SPECxxx, grafika); kompozit (TPC). Virtualizált megoldások jellemzése. Terhelésmodellek: hozzáférési naplók használata; Zipf törvény, teszt mérések. What-if analízis: konstrukció javítása (Példák: upgrade, skálázás, többrétegű architektúra), terhelésugrás (Példa: DoS támadás).

Célkitűzés: annak bemutatása, hogy a teljesítménymodellezés eszköztára adaptálható szolgáltatásbiztonsági célokra is.

Megbízhatóság becslése szimulációval. A ritka esemény probléma. Feltételes jellemzők származtatása szimulációval, az eredmény integrálása globális jellemzőkbe.

Modellparaméterezés: felhasználói hibametrikák, alkalmazások hibarátájának becslése: Raleigh-eloszláson alapuló közelítések, hibanapló analízis. Erőforráshibák leírása.

Számítandó jellemzők és meghatározásuk módja: rendelkezésre állás, teljesítőképesség, megbízhatóság.

Célkitűzés: a teljes elemzési folyamat bemutatása szintézis jelleggel.

Elektronikus üzleti infrastruktúra vizsgálata és méretezése. Költségbecslés. Megoldási alternatívák összehasonlítása.

a. A szorgalmi időszakban:

A félévvégi aláírás feltétele egy zárthelyi, továbbá egy, a tárgy anyagát felölelő konstruktív féléves házifeladat előírt színvonalú elkészítése és legalább elégséges szintű teljesítése.

A hallgatók a tárgyból írásbeli vizsgát tesznek. A jegyhatáron lévő hallgatók számára opcionális szóbeli lehetőséget biztosítunk. Az érintett hallgatók névsorát az írásbeli eredmények kihirdetésekor tesszük közzé. A vizsgajegyben a zárthelyire és a házi feladatra kapott jegyek átlagát 10%-os súllyal figyelembe vesszük.

c. Elővizsga: nincs.

A nagyzárthelyi a szorgalmi időszakban egy alkalommal, a pótlási héten még egy alkalommal - különeljárási díj ellenében - pótolható.

A házi feladatok határidőn túl csak különeljárási díj ellenében adhatóak be, a pótlási hét végéig.

[1] D. A. Menasce: Capacity Planning for Web Services: metrics, models, and methods, Prentice Hall, 2002.

[2] A. Pataricza, A. Balogh, L. Gönczy: Verification and validation non-functional aspects in enterprise modeling, in Peter Rittgen (Szerk.:): Enterprise Modeling and Computing with UML. Idea Group, 2006.

[3] B. Braswell, M. Siegel, L. G. Wu: High Available Architectures and Capacity Planning…, IBM Redbook SG24-7184-01, ISBN- 0738489751, 2006.

[4] Pataricza A.: Rendszermodellezés Wiki (kialakítás alatt).

[5] Vonatkozó szabványok.