Rendszermodellezés

1. Modellezési alapok
Célkitűzés: az alapvető fogalomkészlet és technológiai kontextus megadása
Alapfogalmak: Bonyolultságkezelés (Hierarchikus modellezés, absztrakció). Szöveges és formális specifikáció. Ontológia, taxonómia fogalma, szerepe a rendszertervezésben. Megjelenítés eszközei (szöveges, grafikus). Példa: e-Business alapok és modellek (IBM WS Business Modeller).
Modellezési nyelvek leírása, metamodellek és modellek kapcsolata. Általános célú nyelvek. (példa: UML aktivitási diagram). Szakterület specifikus nyelvek. Üzleti folyamat leíró nyelvek (Példa: BPMN, BPEL). Implementációs lehetőségek, kód/konfigurációgenerálás szerepe. Kitekintés: Beágyazott rendszerek (Példa: SysML fogalomkészlet áttekintése).

2. Minőségi analízis

Célkitűzés: a rendszer modellalapú logikai helyességének és specifikációja teljességének vizsgálata, a szolgáltatásbiztonság alapfogalmainak bevezetése, a modellező eszköz bemutatása.
Helyességellenőrzés. Alapok. Kritériumok megfogalmazása 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).
Eszközök. Szimulációs vizsgálatok. Kritériumnyelvek (IEEE-Std PSL Property Specification Language). Instrumentáció (orákulumok. Példák: IBM FoCS,). A célkitűzések megfogalmazása általános célú eszközben (Példa: IBM WS Business Modeller). Modellfedési kritériumok (példa: Model Test Coverage). Kimerítő szimuláció. Modell ellenőrzés (model checking). Példa: SAL, UPPAAL.
Interaktív feltáró vizuális adatelemzés használata rendszermodellezésben. Csoportosítás, lefutási esetek vizsgálata, változószelekció, stb. R és Mondrian szoftverek.

3. Mennyiségi analízis: teljesítménybecslés
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. Fogalomkészlet (erőforrás, tevékenység, esemény).  Jellemzők. Időhelyesség: WCET (time-out). Átbocsátóképesség: veszteségidő, várakozó sor hossza. Erőforrás kihasználtság. Mért és származtatott jellemzők: Példa:teljesítménymérés és üzleti metrikák. Nyílt- és zárthurkú teljesítménymodellek. Eseményorientált szimulációs motorok.
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 definíciója, elemi és összetett (makro) benchmarkok a rendszertervezésben (SPECxxx, grafikaTPC). Virtualizált megoldások jellemzése. Terhelésmodellek: hozzáférési naplók használata; Zipf törvény, teszt mérések, felhasználói viselkedési modellek és származtatott metrikák. What-if analízis: konstrukció javítása (Példák: upgrade, skálázás, többrétegű architektúra), terhelésugrás (Példa: dDoS támadás).
Adatelemzés használata metrikakiértékelésben.

4. Mennyiségi analízis: szolgáltatásbiztonság
Célkitűzés: annak bemutatása, hogy a teljesítménymodellezés eszköztára adaptálható szolgáltatásbiztonsági célokra is.
Megbízhatóság becslése szimulációval. A ritka esemény probléma, outlier detektálás támogatása. Feltételes jellemzők származtatása szimulációval, az eredmény integrálása globális jellemzőkbe.
Modellparaméterezés: felhasználói hibametrikák, alkalmazások hibarátájának becslése: Rayleigh-eloszláson alapuló közelítések, hibanapló analízis. Erőforráshibák leírása.
Számítandó jellemzők és meghatározásuk módja: rendelkezésre állás, teljesítőképesség, megbízhatóság. Robosztusság. Kvalitatív hibamodellezés. FMEA
Alkalmazási esettanulmány: üzleti folyamatok modell alapú ellenőrzése, szolgáltatásbiztonsági vizsgálatok mérnöki modelleken.

5. Összefoglaló esettanulmány
Célkitűzés: a teljes elemzési folyamat bemutatása szintézis jelleggel.
Elektronikus üzleti infrastruktúra vizsgálata és méretezése. Költségbecslés. Megoldási alternatívák összehasonlítása. Ipari kutatáshoz kapcsolódó esettanulmányok: termelésoptimalizálás, üzleti adatok elemzése, IT infrastruktúra méretezése modell alapon.

A gyakorlati órák tartalma:
A hallgatók az alábbi témákból végeznek el (számítógépes vagy tantermi) gyakorlatot:
•    Modellezés, modellfinomítás, követelmények leírása
•    Üzleti folyamatok modellezése a házi feladathoz használt szoftver bemutatása.
•    Modellezés adatfolyamhálókkal
•    Feltáró vizuális adatelemzés használata a teljesítményelemzésben
•    Teljesítményelemzés analitikus módszerekkel
•    Szimuláció és méretezési kérdések vizsgálata a házi feladatban használt szoftverrel
•    Kísérlettervezés
•    Esettanulmány: virtualizált infrastruktúra teljesítményjellemzőinek kiértékelése
•    Szolgáltatásbiztonságra tervezés, hibamodellezés (hibafa, hibaterjedés, stb.)
•    ZH példák megoldása

Emellett a gyakorlati órákon biztosítunk lehetőséget házi feladat konzultációra.