2010-05-12クラウド研究会

1. クラウド・モデリング
浅海智晴
匠Lab
2010年5月12日

2. 内容
• クラウド・アプリケーションのモデリング技術について、
浅海の取り組みの中で考えたことをお話します。

3. 文脈

4. オブジェクト・モデリングの確認

5. SimpleModelingの本

6. オブジェクト・モデルの構成
状態機械モデル
ステートマシーン図
ユースケースを現実化したものがコミュニケーショ
ン図/シーケンス図、 コミュニケーション図/シーケン
オブジェクト図/クラス
ス図を利用者の視点によるシステムの利用事例と
図、 コミュニケーション
して抽象化したものがユースケース
図/シーケンス図に登
場するオブジェクトの
状態遷移を記述
ユースケース図 コミュニケーション図 オブジェクト図
ユースケース
(利用事例)
クラス図をインスタンス
化(実体化)したものが
オブジェクト図
コミュニケーション図を時間
軸の側面から記述したもの シーケンス図 クラス図
オブジェクト図上でコラ
がシーケンス図
ボレーション(メッセー
ジの送受信の集まり)
を記述したものがコミュ
ニケーション図
協調モデル 静的構造モデル

7. SimpleModeling全体像
ドメイン・モデル 要求モデル システム・モデル 設計モデル
用語
事実 契約
自然言語 規則 契約 ユースケース
宣言モデル 拡張 静的モデル 利用 動的モデル
変換
コラボレーション コラボレーション
動的モデル 動的モデル アプリケ
ーション・
同期
機能モデル 変換 具体化 モデル
サービス契約 静的モデル 静的モデル
データフロー図 クラス図 クラス図
オブジェクト・
OCL
同期
操作
操作
モデル
OCL OCL
クラス図 クラス図 クラス図
静的モデル 変換 静的モデル 具体化 静的モデル
ドメイン・
モデル
動的モデル
張
拡
化
体
具
ルール・モデル 宣言モデル 変換 宣言モデル
ビジネス・ルール ビジネス・ルール

8. SimpleModelingモデル変換
業務モデル ドメイン・モデル 要求モデル システム・モデル 設計モデル 実装
静的構造 エンティティ ドメイン層 ドメイン層
抽出
具体化 格納
現実世界
データベース
ドメイン・モデル
抽出
コントロール アプリケーション層 アプリケーション層
ボキャブラリ 詳細化 実現
動的モデル
具体化
文脈
ユースケース
具体化
利用事例 バウンダリ プレゼンテーション層 プレゼンテーション層
操作
やりたいこと
エンド・ユーザ
アプリケーション・モデル

9. SVO

10. ユースケースとSVO

11. クラウド・アプリケーションのモデ
リング

12. クラウド・アプリケーション・アーキテク
チャ
論理層の観点から
サーバ側では、 GUIが使用する
サービスを提供する。
クライアントはWebブラウザ上で
動作するHTML5で本格的なGUI
プレゼンテーション層
を構築する。
クラウド・アプリケーション
クライアント側 サーバ側 アプリケーションの論理的な構成は
従来のものと変わらない
プレゼンテーション層
HTML5 サービス
ビジネス層
ドメイン層
プレゼンテーション層はWeb指 統合層 アクセス方式1: RDBMS
向のMVC2ではなく、 クライアント ACID特性を要求されるデータはRDBMSに
アクセス方式4： 手続き呼出し
/サーバ時代のGUIに回帰する。 格納する。
性能特性、 障害特性がローカル
の手続き呼び出しよりも脆弱。
アクセス方式5： メッセージング 統合層
分散環境での連携に適応する特性をもつ。 RDBMS
メッセージ・キュー
アクセス方式2： KVS
KVS 一般のデータはKVSに格納するのが望ましい。
サービス REST
サービス
アクセス方式3:REST
Webページを手繰って情報を取得する サービス

13. クラウド・アプリケーション・アーキテ
クチャの例
マスターデータなど更新頻度が低いデータは
KVSで配布して直接参照する。
結果を直接知りたい場合には、 手続き呼
KVS び出しで同期型の連携を行う。
この形式の連携を行うとスケーラビリティが
低くなる。
プレゼンテーションの段階でできることをや
っておくと、 スケールアウトの効果によって クラウド・アプリケーション
スケーラビリティが高まる。
外部サービスからRESTを用いて情報を取
得するのが典型的な利用方法。 サービス利用の主力はメッセージである。
プレゼンテーション サービス サービス
この形式の連携を行うとスケールアウトに
よってスケーラビリティを確保できる。
サービス バックエンドのサービス群もメッセージによ
メッセージ・キュー
REST って連携。
サービス メッセージ・キュー
同期通信
サービス
メッセージ送信
メッセージ配信
KVS RDBMS
データベースをアクセスするスコープは
サービスに閉じておくのがよい。
KVSとRDBMSを適材適所で使い分ける。
可能であればKVSを使うのが望ましい。

14. クラウドの要件とモデリング技
法
エンティティ・モデル
データベース選択
データ種別
データ分割
ユースケース・モデル
サービス分割 アクセス法解析
責務抽出
非同期処理 コラボレーション
顧客要求

15. イベントを中心にした連携

16. ミッシングリンク

17. メッセージフローの理由

18. メッセージフロー図

19. メッセージフロー図文法(α)

20. SIMPLEMODELER

21. SimpleModeler
• SimpleModel用モデル・コンパイラ
• テキストDSL
• Scala DSL
• Scala DSL＆mavenによるモデル・リポジトリ
• Web仕様書、Java、Grails、Google App Engine Python/Java
を生成

22. SimpleModelerの動作
Web仕様書
project クラス図
html
ステート
CSV import マシーン図
java
SimpleModelリポジトリ
(Maven project) Javaプログラム
convert
grails
Scala DSL
Grailsプログラム
import
gae
Mindmap
(Xmind)
Google App Engine/Python
プログラム
gaej
verify testset
import
Google App Engine/Java
gaeo プログラム
Excel
検証結果 テストセット Google App Engine Oil
プログラム
企画中

23. SimpleModelerが生成するコード
Web Controller/
Action/Template HTML Form
JSP
index.jsp EntityRepositoryService
Servlet
Dojoウィジェット
index.jsp
index.jsp DEACustomerController
index.jsp
<<document>>
DDCustomer
GwtCustomer DSYorozuEntity
GWT RepositoryService
GWT-RPC JDO
index.html Servlet
<<entity>>
GwtYorozuEntity DEACustomer
GWTCustomer RepositoryServiceImpl
Editor
JDO
Atom
AtomPub
AtomPub Servlet
AtomYorozuDomain
Atomクライアント
RepositoryServiceServlet
DataStore
HTML Form
REST JSON
Servlet
Webブラウザ RESTYorozuDomain
(JavaScript) RepositoryServiceServlet

24. SimpleModelerでの対応方針
状態機械モデル
DSLで記述。
ステートマシーン図
自動生成。
ユースケースを現実化したものがコミュニケーショ
ン図/シーケンス図、 コミュニケーション図/シーケン
オブジェクト図/クラス
ス図を利用者の視点によるシステムの利用事例と
図、 コミュニケーション
して抽象化したものがユースケース
図/シーケンス図に登
場するオブジェクトの
状態遷移を記述
ユースケース図 コミュニケーション図 オブジェクト図
ユースケース
(利用事例)
ユースケース、サービスをDSLで記述。
クラス図をインスタンス
化(実体化)したものが
オブジェクト図
ユースケースからサービスまではモデル検証。
サービス契約からコンポーネントの
骨組みを自動生成。
コミュニケーション図を時間
軸の側面から記述したもの
がシーケンス図
シーケンス図 オブジェクト図上でコラ
ボレーション(メッセー
クラス図
G3フレームワークとの ジの送受信の集まり)
を記述したものがコミュ
DSLで記述。
連携で精度を上げたい
ニケーション図
自動生成。
協調モデル 静的構造モデル

25. SimpleModelerデモ
Scala DSL
package com.yorozu
import org.simplemodeling.dsl._
import org.simplemodeling.dsl.datatype._
import org.simplemodeling.dsl.domain._
import org.simplemodeling.dsl.domain.values._
case class DER製品 extends DomainResource {
term = "製品"
caption = "製品"
brief = <t></t>
description = <text></text>
id("製品Id", DVI製品Id())
attribute("製品Name", DVN製品Name())
}
case class DVI製品Id extends DomainValueId {
term = "製品Id"
caption = "製品Id"
brief = <t></t>
description = <text></text>
attribute("value", XString)
}
case class DVN製品Name extends DomainValueName {
term = "製品Name"
caption = "製品Name"
brief = <t></t>
description = <text></text>
attribute("value", XString)
}

26. SimpleModelerデモ
Web仕様書

27. SimpleModelerデモ
クラス図

28. SimpleModelerデモ
Scala DSL→ステートマシーン図
package com.yorozu
case class DMS入荷待 extends DomainState {
import org.simplemodeling.dsl._ term = "入荷待"
import org.simplemodeling.dsl.datatype._ caption = "入荷待"
import org.simplemodeling.dsl.domain._ brief = <t></t>
import org.simplemodeling.dsl.domain.values._ description = <text></text>
case class DER商品 extends DomainResource { transition(DEE商品入荷(), DMS在庫中())
term = "商品" }
caption = "商品"
brief = <t></t> case class DMS在庫中 extends DomainState {
description = <text></text> term = "在庫中"
caption = "在庫中"
id("商品Id", DVI商品Id()) brief = <t></t>
attribute("商品Name", DVN商品Name()) description = <text></text>
association("製品", DER製品(), OneMore)
statemachine(DM商品状態()) transition(DEE顧客購入(), DMS配送中())
} transition(DEE顧客購入(), DMS販売完())
}
・・・中略・・・
case class DM商品状態 extends DomainStateMachine { case class DMS配送中 extends DomainState {
term = "商品状態" term = "配送中"
caption = "商品状態" caption = "配送中"
brief = <t></t> brief = <t></t>
description = <text></text> description = <text></text>
state(DMS入荷待()) transition(DEE商品配送(), DMS販売完())
state(DMS在庫中()) }
state(DMS配送中())
state(DMS販売完()) case class DMS販売完 extends DomainState {
} term = "販売完"
caption = "販売完"
brief = <t></t>
description = <text></text>
}

29. SimpleModelerデモ
ステートマシーン図と状態遷移
表

30. SimpleModeler & AppEngine Java
• Web UI
• サービス
• エンティティ

31. Web UI
• Web MVC→Web GUI
• HTML5/CSS3
• REST/JSON
• GWT2
• GWT-RPC
• HTML4/jQuery
• REST/JSON

32. SimpleModeler & AppEngine/Java
サービス

33. サービス/コンポーネントの生成
完全自動生成
コンポーネント本体
実装
雛形生成
<<abstract>>
サービス契約 <<abstract>> 外部リソース <<abstract>>
プロトコル リソース
コンポーネント本体
ファサード アダプタ
変化点
リソース
<<abstract>>
AtomPub JSON XML WS-* CSV アダプタ 外部リソース
変化責務 実装
変化責務
実装

34. 動的モデルの記述と実装
手続き 関数(宣言) 状態機械
モデル
サービスの挙動を
モデルを作る
期待度大 適切なモデルで記述
のが難しい
変換は
変換！
かなり難しい
イベント 状態 イベント イベント
状態 状態
状態機械 状態機械 状態機械
ガード ガード ガード
実行時は
アクション アクション アクション 状態機械ベースの
リアクティブシステム
実装

35. SimpleModeler & AppEngine/Java
エンティティ

36. SimpleModelerが生成するレコー
ド
• 共通属性
• 作成日時、更新日時
• 論理更新、楽観ロックなど
• AtomPub
• 自己記述的
• スキーマバージョン
• スキーマエボリューション
• スキーマメタデータ
• レコードのメタデータをインスタンスごとに持つ
• 更新ログ
• 論理更新、論理削除
• append-only
• AtomPubフィールド対応

37. メタ・モデル
<<usecase>>
UseCase
<<service>>
Usage
<<actor>> <<event>> <<resource>>
Actor Event Resource
<<service>> <<powertype>>
Service Powertype
<<rule>>
Rule

38. メタ・モデルのインスタンス
サービス・システム外
アクターと業務システムの物語 にあるオブジェクト イベントに参加するアクター サービス・システムが管理
しているオブジェクト
業務ユースケースのフローの中で 業務タスクの実行によって ドメイン
サービス・システムと対話するステップ イベントが発生する
アクター
登場人物
業務ユースケース
業務タスクをアクターと 道具
サービス・システムの対話として具体化 脚本 リソース
業務タスク
イベント
状態機械
出来事
物語
イベントによって状態が
システム・ユースケース
遷移する
システム・タスク サービス サービス・システム上 イベントによって更新(+参照)
で発生するイベント されるリソース
アクターとサービス・システムの物語

39. 関連
 関連の種類
<<aggregate>>
 関連(association)
 集約 (aggregation)
 合成 (composition)
 whole-partの合成
 多重度
 1, 0..1(?), 1..N(+), 0..N(*)
 DataStore Id
 Key, String, Long
 物理ID、論理ID
 エンティティ参照
 物理ID、論理ID
 自動採番、手動採番
 物理更新、論理更新
 物理削除、論理削除
<<part>>
 unary、binary
 リンク参照、Query参照
 キャッシュ有無
 トランザクション
 気にしない、BASE、ACID

40. EntityとValue Object(document)
間の転記
<<document>>
DD顧客購入依頼文書
<<actor>>
日時: DateTime DEA顧客
顧客番号: DVI顧客番号 <<event>> 顧客番号: DVI顧客番号
商品番号: DVI商品番号 DEE顧客購入 顧客名: PartyName
1...N 価格: Money 顧客取引番号: DVI顧客取引番号
個数: XUnsignedInt 日時: DateTime
顧客番号: DVI顧客番号
<<item>>
DEI顧客購入商品明細
<<document>>
DD顧客購入結果文書 顧客取引番号: DVI顧客取引番号 <<actor>>
顧客取引番号: DVI顧客取引番号 商品番号: DVI商品番号 DER商品
日時: DateTime 明細番号: ItemNo 商品番号: DVI商品番号
顧客番号: DVI顧客番号 価格: Money 商品名: DVN商品名
顧客名: PartyName 個数: XUnsignedInt 在庫数: XUnsignedInt
商品番号: DVI商品番号
商品名: DVN商品名
1...N
価格: Money
個数: XUnsignedInt

41. 同期write +
非同期ログwrite + 管理情報cache
/customer/c11/update-async?name=ABC_Taro
アプリケーション ②
Web ① Customer
(Servlet)
ブラウザ
⑤
④
③
TaskQueue
⑥
/_system/event/log
アプリケーション 処理結果
(Servlet) ログ
⑦
memcache
⑨
/_system/flush
⑩
アプリケーション Customer
Cron
⑧ (Servlet) 管理情報

42. 非同期write
/customer/c11/update-async?name=ABC_Taro
アプリケーション
Web ①
(Servlet)
ブラウザ
③
②
TaskQueue
④
⑤ Customer
/customer/c11/update?name=ABC_Taro
アプリケーション
(Servlet)
⑦ 処理結果
⑥ ログ
memcache
⑨
/_system/flush
⑩
アプリケーション Customer
Cron
⑧ (Servlet) 管理情報

43. powertype/区分コード
<<actor>> <<powertype>>
DEA顧客 DP料金区分
無料
エントリ
プロフェッショナル
DD顧客 DEA顧客 DP料金区分
ID 12345 ID 12345 ID 料金区分名 updated
名前 山田太郎 名前 山田太郎 1 無料 2008-10-10
料金区分 3 料金区分 3 2 エントリ 2008-10-10
料金区分 料金区分
プロ プロ 3 プロフェッショナル 2009-05-05
_料金区分名 _料金区分名
料金区分
2009-03-03
_updated

44. モデルとレコード
1..*
<<actor>> <<event>> <<part>> <<resource>>
DEA注文 DEE注文 DEP注文詳細 DER商品
DEA顧客 DEE注文 DER商品
ID 12345 ID 1234567 ID 商品_名前 価格 updated
名前 山田太郎 発効日 山田太郎 135 みかん 100 2009-05-05
updated 2009-03-03 顧客 23456 246 りんご 80 2009-05-05
顧客_名前 山田太郎 369 ぶどう 120 2009-05-05
DEP注文詳細
ID 商品 商品_名前 価格 個数
1 135 みかん 100 5
注文詳細
2 246 りんご 80 3
3 369 ぶどう 120 8
updated 2009-09-09

45. スキーマ・エボリューション(課
題)
スキーマ V1
スキーマ V2
スキーマ V3 生成
スキーマ V1
スキーマ V1 レコード
ハンドラ
スキーマ V3 スキーマ V2 スキーマ V2
エンティティ ハンドラ レコード
アプリケーション
スキーマ V3
ハンドラ スキーマ V3
レコード

46. G3フレームワーク

47. G3フレームワーク
• メッセージフロー実行系
• Scala DSLで記述したメッセージフローモデルを実行する
• メッセージ、チャネル、エージェント
• 分散サービス向けの糊言語
• 故障、遅延、規模を扱う
• プラットフォーム(構想)
• ローカル環境
• スクリプト言語として
• クラウド環境
• Google App Engine
• Mule ESB/Active MQ/Spring
• Windows Azure/Amazon EC2/VMforce

48. チャネルの構造

49. 例1
class Split4 extends G3Application {
agent('compute) {
case x: Int => x + 100
} aggregate()
start(List(1, 2, 3, 4, 5)) split() publish("compute")
}

50. 例2
class Join extends G3Application {
agent('compute) {
case x: Int => x + 100
}
start(List(1, 2, 3, 4, 5)) split() publish("compute") join()
aggregate()
}

51. 例3
class TwitterScan extends G3Application {
service('demogon,
"http://[user]:[password]@twitter.com/statuses/user_timeline/[
user].atom")
start invoke("demogon") agent {
case AtomFeed(feed) => feed.toString
case _ => "???"
} agent {
x => println("==> " + x)
x
}
}

52. まとめ
• 静的モデル
• 基本的なモデリングの枠組みは同じでよさそう
• クラウド(BASEなど)を意識した追加定義で対応
• DSLからの自動生成はかなりできそう
• モデルに記述した各種特性から最適なコードを生成する
• 動的モデル
• 状態遷移モデルはモデル定義可能、自動生成可能
• ただし適用範囲が狭い
• 振舞いモデルに工夫が必要
• 浅海のアプローチはメッセージフローモデルの導入
• メッセージフロー図
• メッセージフローDSL＆実行フレームワーク
• SimpleModelerでのDSL定義＆自動生成も行いたい

53. End