Introducción a MuBPEL

Transcripción

1 Introducción Uso Diseño Herramientas Herramienta de pruebas de mutaciones para WS-BPEL Grupo UCASE de Ingeniería del Software Universidad de Cádiz 17 de abril de 2012

2 Introducción Uso Diseño Herramientas Antes de la presentación Quién soy? Estudiante de doctorado en el grupo UCASE Becario de investigación del Plan Propio (antes prof. sustituto) Intereses: software libre, servicios Web, prueba de software e ingeniería dirigida por modelos Web: Transparencias y ejemplos Descargad mubpel-phd-lecture.zip de: neptuno.uca.es/redmine/projects/sources-fm/wiki/mubpel

3 Introducción Uso Diseño Herramientas Índice de la presentación 1 Introducción Prueba de mutaciones WS-BPEL Aplicación 2 Uso de MuBPEL Bases Análisis Mutación Comparación 3 Diseño de los operadores Componentes Java Componentes XSLT Herramientas empleadas

4 Introducción Uso Diseño Herramientas Prueba de mutaciones WS-BPEL Aplicación Índice de la presentación 1 Introducción Prueba de mutaciones WS-BPEL Aplicación 2 Uso de MuBPEL Bases Análisis Mutación Comparación 3 Diseño de los operadores Componentes Java Componentes XSLT Herramientas empleadas

5 Introducción Uso Diseño Herramientas Prueba de mutaciones WS-BPEL Aplicación Repaso de prueba de mutaciones Problema con métricas usuales de calidad de pruebas Se basan en la estructura del programa, y no en su lógica Tener una cobertura del 100 % no significa nada realmente Posible solución Introducir fallos y ver si las pruebas los detectan Detectar : obtener otro resultado al del programa original Un buen conjunto de pruebas tiene que detectar todos los fallos que cambien el significado del programa Automatización: prueba de mutaciones Los fallos se introducen mediante operadores de mutación La comparación de resultados se automatiza, pero es imposible saber si la mutación cambia el significado

6 Introducción Uso Diseño Herramientas Prueba de mutaciones WS-BPEL Aplicación Introducción a Servicios Web y composiciones de SW Concepto de Servicio Web (SW) Programa que presta un servicio a otro por red Utiliza estándares Web (HTTP, SOAP, XML, etc.) independientes del lenguaje de programación usado Las operaciones disponibles y los mensajes a intercambiar se describen formalmente (p.ej. con WSDL) Composición de Servicios Web Servicio Web cuya implementación consiste en llamar a otros Servicios Web de nivel inferior Añade un poco de lógica para coordinarlos y decidir a quién llamar según la situación

7 Introducción Uso Diseño Herramientas Prueba de mutaciones WS-BPEL Aplicación Introducción a WS-BPEL Características generales Lenguaje especializado para composiciones de SW Una composición representa a un proceso de negocio Cada SW implementa una acción concreta del negocio Basado en XML, integra lenguajes externos para escribir expresiones Booleanas y de asignación (XPath, XSLT, etc.) Ejecución en un motor WS-BPEL El motor debe respetar el estándar, pero puede extenderlo Muchos motores permiten monitorizar y controlar procesos Apache ODE: compila la composición a representación interna ActiveBPEL: interpreta la composición sobre la marcha

8 Introducción Uso Diseño Herramientas Prueba de mutaciones WS-BPEL Aplicación Ejemplo de composición WS-BPEL: esquema general Invocar Asesor Recibir Petición [cantidad 10000] [cantidad > 10000] [bajo riesgo] [alto riesgo] Consultar Aprobador Aceptar Consultar Aprobador Enviar Respuesta

9 Introducción Uso Diseño Herramientas Prueba de mutaciones WS-BPEL Aplicación Ejemplo de composición WS-BPEL: ficheros implicados Ficheros estándar.bpel Descripción del proceso de negocio usando WS-BPEL.wsdl Interfaces de los SW integrados y del SW de la composición.xsd Declaraciones de tipos según XML Schema.xsl Hojas XSLT 2.0 utilizadas en las asignaciones Ficheros adicionales para el motor ActiveBPEL process.pdd Asigna direcciones a los SW participantes catalog.xml Lista los ficheros disponibles para la composición En ActiveBPEL, las composiciones se empaquetan en un.bpr.

10 Introducción Uso Diseño Herramientas Prueba de mutaciones WS-BPEL Aplicación Ejemplo de composición WS-BPEL: elemento principal <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <process xmlns=" xmlns:ns1=" xmlns:tns=" xmlns:xsd=" name="loanapprovalprocess" targetnamespace=" <! > </process> El elemento principal process indica el nombre del proceso y el espacio de nombres por omisión dentro de la composición.

11 Introducción Uso Diseño Herramientas Prueba de mutaciones WS-BPEL Aplicación Ejemplo de composición WS-BPEL: importaciones <import importtype=" location="loanservicept.wsdl" namespace=" <import importtype=" location="assessorservice.wsdl" namespace=" <import importtype=" location="loanservice.wsdl" namespace=" <import importtype=" location="approvalservice.wsdl" namespace=" Para poder utilizar definiciones de otros documentos WSDL o XML Schema, hay que importarlos antes.

12 Introducción Uso Diseño Herramientas Prueba de mutaciones WS-BPEL Aplicación Ejemplo de composición WS-BPEL: variables <variables> <variable messagetype="ns1:riskassessmentmessage" name="risk"/> <variable messagetype="ns1:approvalmessage" name="approval"/> <variable xmlns:tns=" messagetype="tns:creditinformationmessage" name="request"/> </variables> Las variables globales se declaran dentro de process. Se utilizan tipos XML Schema o mensajes de los WSDL importados.

13 Introducción Uso Diseño Herramientas Prueba de mutaciones WS-BPEL Aplicación Ejemplo de composición WS-BPEL: manejador de fallos <faulthandlers> <catch faultmessagetype="ns1:errormessage" faultname="ns1:loanprocessfault" faultvariable="error"> <reply faultname="ns1:unabletohandlerequest" operation="request" partnerlink="customer" porttype="ns1:loanservicept" variable="error"/> </catch> </faulthandlers> Opcionalmente, se pueden definir manejadores de fallos que capturen los fallos lanzados por la composición.

14 Introducción Uso Diseño Herramientas Prueba de mutaciones WS-BPEL Aplicación Ejemplo de composición WS-BPEL: estructura general <sequence> <receive xmlns:tns=" createinstance="yes" operation="request" partnerlink="customer" porttype="tns:loanservicept" variable="request"/> <! > <reply operation="request" partnerlink="customer" porttype="ns1:loanservicept" variable="approval"/> </sequence> Esta composición sigue una estructura sencilla síncrona de petición y respuesta.

15 Introducción Uso Diseño Herramientas Prueba de mutaciones WS-BPEL Aplicación Ejemplo de composición WS-BPEL: condicional exterior <if name="ifsmallamount"> <condition>$request.amount <= 10000</condition> <sequence name="smallamount"> <invoke operation="check" partnerlink="assessor" porttype="ns1:riskassessmentpt" outputvariable="risk" inputvariable="request"/> <if name="iflowrisk"> <! > </if> </sequence> <else> <invoke operation="approve" partnerlink="approver" porttype="ns1:loanapprovalpt" inputvariable="request" outputvariable="approval"/> </else> </if> Aquí comprobamos si la cantidad es grande o no. Si no es grande, consultaremos al asesor para ver si es de riesgo bajo o alto. Si es alto, tendremos que consultar al aprobador.

16 Introducción Uso Diseño Herramientas Prueba de mutaciones WS-BPEL Aplicación Ejemplo de composición WS-BPEL: condicional interior <if name="iflowrisk"> <condition>$risk.level = low </condition> <assign name="approvelowrisksmallamountloans"> <copy> <from>true()</from> <to part="accept" variable="approval"/> </copy> </assign> <else> <invoke operation="approve" partnerlink="approver" porttype="ns1:loanapprovalpt" inputvariable="request" outputvariable="approval"/> </else> </if> Aquí comprobamos si el riesgo es alto o bajo. Si es bajo, aprobamos el crédito directamente. Si es alto, tendremos que recurrir al aprobador.

17 Introducción Uso Diseño Herramientas Prueba de mutaciones WS-BPEL Aplicación Prueba de mutaciones en WS-BPEL (1/2) Qué se puede mutar en una composición? Sólo el.bpel: mutar los otros ficheros produciría demasiados mutantes no válidos Dentro del.bpel, pueden haber: Actividades (elemento XML), o sus opciones (atributos) Expresiones de condiciones o asignaciones (mínimo: XPath 1.0) Invocaciones a hojas de estilo XSLT 1.0 MuBPEL muta todo esto menos las hojas XSLT Cómo se comparan los mutantes? La teoría dice que el mutante muere si la salida cambia Qué es la salida de una composición WS-BPEL?

18 Introducción Uso Diseño Herramientas Prueba de mutaciones WS-BPEL Aplicación Prueba de mutaciones en WS-BPEL (2/2) Cliente (BPELUnit) P R Salida: los mensajes Algunos son Peticiones y otros Respuestas No interesan los mensajes enlatados de la prueba P Aprobador (BPELUnit) Composición (ActiveBPEL) R R P Asesor (BPELUnit) Proceso 1 De cada prueba, guardamos la respuesta al cliente y las peticiones a los mockups 2 El mutante muere si alguno de los mensajes es distinto

19 Introducción Uso Diseño Herramientas Prueba de mutaciones WS-BPEL Aplicación Prueba de mutaciones en WS-BPEL (2/2) Cliente (BPELUnit) P R Salida: los mensajes Algunos son Peticiones y otros Respuestas No interesan los mensajes enlatados de la prueba P Aprobador (BPELUnit) Composición (ActiveBPEL) R R P Asesor (BPELUnit) Proceso 1 De cada prueba, guardamos la respuesta al cliente y las peticiones a los mockups 2 El mutante muere si alguno de los mensajes es distinto

20 Introducción Uso Diseño Herramientas Bases Análisis Mutación Comparación Índice de la presentación 1 Introducción Prueba de mutaciones WS-BPEL Aplicación 2 Uso de MuBPEL Bases Análisis Mutación Comparación 3 Diseño de los operadores Componentes Java Componentes XSLT Herramientas empleadas

21 Introducción Uso Diseño Herramientas Bases Análisis Mutación Comparación Instalación de MuBPEL Instrucciones de descarga 1 Visitar repositories/snapshots/es/uca/webservices/mubpel/ 2 Descargar el -uberjar.tar.gz más reciente Instalación en Ubuntu Descomprimir a ~/bin 2 Enlazar ~/bin/mubpel-versión/mubpel a ~/bin/mubpel 3 Cerrar sesión y volver a entrar 4 Ejecutar MuBPEL con mubpel Más enlaces SVN: neptuno.uca.es/svn/sources-fm/trunk/src/mubpel Wiki: neptuno.uca.es/redmine/projects/sources-fm/wiki/mubpel

24 Introducción Uso Diseño Herramientas Bases Análisis Mutación Comparación Consultar las órdenes disponibles $ mubpel mubpel v1.2.2-snapshot ( :32:14) Available subcommands: * analyze bpel * apply bpel operator operandindex attribute * applyall bpel * compare bpts bpel xml (bpel1... -) * comparefull bpts bpel xml (bpel1... -) * compareout xml xml1... * normalize bpel * run bpts (bpel1... -) For more help about a subcommand, use mubpel subcmd -h

25 Introducción Uso Diseño Herramientas Bases Análisis Mutación Comparación Consultar el uso de una orden $ mubpel analyze --help Usage: mubpel analyze bpel Description: Produces a listing of the number of operands available for each operator in a specific WS-BPEL process definition. Each operator is listed in a separate line, where its name, number of operands and maximum value for the attribute field are separated by a single space. Option Description console-level <LEVEL> Sets the minimum logging level for the console (DEBUG, INFO, FATAL, etc.) (default: FATAL) --help Provides help on the subcommand --logfile <FILE> Redirects logs messages to a file (use to disable) (default: execution. log) --logfile-level <LEVEL> Sets the minimum logging level for the logfile (DEBUG, INFO, FATAL, etc.) (default: INFO)

26 Análisis Introducción Uso Diseño Herramientas Bases Análisis Mutación Comparación $ mubpel analyze loanapproval.bpel ISV 0 1 EAA 0 4 EEU 0 1 ERR 2 5 ELL 0 1 ECC 0 1 ECN 1 4 EMD 0 2 EMF 0 1 ACI 0 1 AFP 0 1 ASF 1 1 AIS 0 1 AIE 2 1 AWR 0 1 AJC Concepto Indica en cuántos sitios (operandos) sirve cada op. Indica el número de modos (atributos) de cada op. Formato Cada ĺınea es de la forma o p a: o Operador p Operandos a Atributos

27 Introducción Uso Diseño Herramientas Bases Análisis Mutación Comparación Mutación individual $ mubpel normalize loanapproval.bpel > normalized.bpel $ mubpel apply normalized.bpel ecn 1 1 > mutant.bpel $ diff normalized.bpel mutant.bpel 29c29 < <condition>$request.amount <= 10000</condition> --- > <condition>($request.amount <= 10001)</condition> 1 Normalizamos el.bpel para facilitar las comparaciones, ya que un mismo documento XML se puede expresar de muchas formas (opcional) 2 Realizamos la mutación indicando el nombre del operador, el operando (empezando en 1) y el atributo (empezando en 1) 3 Comparamos mediante diff para ver la mutación

28 Introducción Uso Diseño Herramientas Bases Análisis Mutación Comparación Mutación en lotes $ mubpel applyall loanapproval.bpel $ ls m*.bpel m bpel m bpel m bpel m bpel m bpel m bpel... Función Aplica cada operador de todas las formas posibles. Formato de los ficheros Se llaman mo-p-a.bpel: O Operador P Operando A Atributo

29 Introducción Uso Diseño Herramientas Bases Análisis Mutación Comparación Ejecución de la composición original $ mubpel run loanapproval.bpts loanapproval.bpel > salida.xml $ head salida.xml <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <tes:testresult name="test Suite loanapprovalprocess" result="passed"...> <tes:state name="status Code">PASSED</tes:state> <tes:state name="status Message">Passed</tes:state> <tes:testcase name="test Case SmallAmountLowRisk" result="passed"...> <tes:state name="status Code">PASSED</tes:state> <tes:state name="status Message">Passed</tes:state> <tes:partnertrack name="partner Track client" result="passed"...> <tes:state name="status Code">PASSED</tes:state> <tes:state name="status Message">Passed</tes:state> 1 Se levanta ActiveBPEL y se instala la composición 2 Se ejecutan las pruebas del.bpts usando BPELUnit 3 Se genera un informe XML con resultados y mensajes intercambiados

30 Introducción Uso Diseño Herramientas Bases Análisis Mutación Comparación Comparación entre mutante y programa original (1/2) Por omisión, se para a la primera diferencia $ mubpel compare \ loanapproval.bpts \ loanapproval.bpel \ salida.xml m*.bpel m bpel m bpel m bpel m bpel m bpel m bpel m bpel m bpel m bpel Función Ejecuta los mutantes y compara sus resultados. Formato de cada ĺınea 0 Sobrevivió a la prueba 1 Murió 2 No es válido Opciones Paralelización: --parallel Registros: --bpel-loglevel

31 Introducción Uso Diseño Herramientas Bases Análisis Mutación Comparación Comparación entre mutante y programa original (2/2) En algunos casos queremos seguir tras la primera diferencia $ mubpel compare --keep-going \ loanapproval.bpts loanapproval.bpel salida.xml m*.bpel m bpel m bpel m bpel m bpel m bpel m bpel m bpel m bpel m bpel Mirando las columnas, puede verse qué pruebas matan más mutantes, y qué pruebas matan a ciertos mutantes más específicos. Con cuáles pruebas nos podríamos quedar?

32 Entradas Especificación XML del conjunto de pruebas Definición de proceso WS-BPEL Paso de empaquetado Empaquetador Fichero de despliegue específico del motor Paso de ejecución BPELUnit Sustitutos de servicios Servicios reales Mensajes SOAP Mensajes SOAP Motor WS-BPEL ActiveBPEL Resultados del conjunto de pruebas original mutante Paso de comparación Operador de comparación de respuestas SOAP Salidas Matriz de ejecución

33 Introducción Uso Diseño Herramientas Java XSLT Índice de la presentación 1 Introducción Prueba de mutaciones WS-BPEL Aplicación 2 Uso de MuBPEL Bases Análisis Mutación Comparación 3 Diseño de los operadores Componentes Java Componentes XSLT Herramientas empleadas

34 Introducción Uso Diseño Herramientas Java XSLT Aplicación del patrón Fábrica Problema El código que usa un operador no debería depender de la tecnología con que está hecha el operador Puede que haya algunos operadores sin implementar Solución Se utiliza un objeto fábrica intermedio OperatorFactory para crear una implementación de Operator Los operadores sin implementar se representan con un objeto DummyOperator que no hace nada ni reporta operandos Los operadores implementados se representan con un objeto XSLTBackedOperator, que envuelve a una hoja de estilo XSLT 2.0 (lenguaje ideal para modificar documentos XML)

35 Introducción Uso Diseño Herramientas Java XSLT Organización de los operadores Situación en el código El operador X va en src/main/resources/ es/uca/webservices/mutants/operators/x.xsl Debe declararse en OperatorConstants (campo OPERATOR NAMES) Resto del programa Está parametrizado por completo sobre OPERATOR NAMES: no hay que modificar nada más si queremos simplemente añadir un operador.

36 Introducción Uso Diseño Herramientas Java XSLT Jerarquía de operadores AJC APA AIE APM XEE AEL XTF delete-op-base XMC XMF XMT XER ACI CFA op-base AFP AWR AIS ASI ASF ERR EMF EMD ISV ELL xpath-op-base CCO CDC CDE EAA EAN EIU EAP EIN EEU ECN ECC

37 Introducción Uso Diseño Herramientas Java XSLT Estructura general de un operador Parámetros de la hoja XSLT action Acción a realizar: count, maximumattributevalue, debugoperandlist, debugchosenoperands o apply operandindex Índice del operando a mutar (desde 1) attribute Atributo para configurar el operador (desde 1) Funcionamiento básico Toda acción opera con la lista de operandos XSLT 2.0 permite obtenerla de forma perezosa (como en Saxon): sólo calculamos tantos elementos como necesitemos La mayoría de las acciones sólo imprimen o extraen información de la lista: apply aplica la mutación en sí Mutar consiste en copiarlo todo hasta llegar al nodo escogido, cambiándose al modo mutate-node

38 Introducción Uso Diseño Herramientas Java XSLT Lista de operandos Características Se genera desde la plantilla generate-operands Por razones técnicas, debe ser una estructura plana Delimitadores: nodos del árbol DOM del.bpel Cada operando puede tener asociado un árbol de sintaxis abstracta (AST) de una expresión XPath, y un nodo suyo Cada operando puede tener más elementos de cualquier tipo op 1 op 2 op 3 Nodo BPEL Nodo BPEL Árbol AST XPath Nodo AST XPath Nodo BPEL Posición

39 Introducción Uso Diseño Herramientas Java XSLT Ejemplo: operador ACI (1/3) <xsl:stylesheet version="2.0" xmlns:xs=" xmlns:xsl=" xmlns:f="java:es.uca.webservices.bpel.util.funcionesxpath" xmlns:conv="java:es.uca.webservices.xpath.conversorxmlxpath" xmlns:uca=" xmlns:bpel=" <xsl:import href="es/uca/webservices/mutants/operators/op-base.xsl"/> <xsl:param name="action" as="xs:string"/> <xsl:param name="operandindex" as="xs:integer"/> <xsl:param name="attribute" as="xs:integer"/> Al principio de aci.xsl, importamos la hoja base y declaramos los parámetros.

40 Introducción Uso Diseño Herramientas Java XSLT Ejemplo: operador ACI (2/3) <xsl:template name="generate-operands"> <xsl:variable name="candidates" as="node()*"> <xsl:sequence select="//(bpel:receive yes ] [ancestor-or-self::*[parent::bpel:sequence][position() > 1]]"/> </xsl:variable> <xsl:if test="count($candidates) > 1"> <xsl:sequence select="$candidates"/> </xsl:if> </xsl:template> Los operandos son los receive y pick con createinstance a yes que tienen algún elemento entre ellos y el elemento sequence que hace de ancestro común. Si sólo hay un operando no se lista. Expresar esto en un lenguaje imperativo tradicional sería bastante más complicado.

41 Introducción Uso Diseño Herramientas Java XSLT Ejemplo: operador ACI (3/3) <xsl:template match="bpel:receive" mode="mutate-node"> <xsl:element name="receive" namespace=" <xsl:copy-of createinstance ]"/> <xsl:attribute name="createinstance">no</xsl:attribute> <xsl:copy-of select="node()"/> </xsl:element> </xsl:template> <xsl:template match="bpel:pick" mode="mutate-node"> <xsl:element name="pick" namespace=" <xsl:copy-of createinstance ]"/> <xsl:attribute name="createinstance">no</xsl:attribute> <xsl:copy-of select="node()"/> </xsl:element> </xsl:template> </xsl:stylesheet> La parte mutada es una copia de la original, cambiando el atributo createinstance a no.

42 Introducción Uso Diseño Herramientas Java XSLT Ejemplo: operador AIE <xsl:import href="es/uca/webservices/mutants/operators/delete-op-base.xsl"/> <xsl:param name="action" as="xs:string"/> <xsl:param name="operandindex" as="xs:integer"/> <xsl:param name="attribute" as="xs:integer"/> <xsl:template name="generate-operands"> <xsl:sequence select="//(bpel:else bpel:elseif)"/> </xsl:template> Este operador es mucho más sencillo, dado que se basa en delete-op-base.xsl, una especialización para todos los operadores que borran elementos del.bpel. Sólo es necesario indicar qué elementos se pueden borrar.

43 Introducción Uso Diseño Herramientas Java XSLT Mutación de expresiones XPath Operando Nodo BPEL XSLTBackedOperator op-base.xsl Expresión XPath AST XPath xpath-op-base.xsl ecc.xsl Se genera una representación XML de la expresión XPath Se muta y se convierte de nuevo a una cadena

44 Introducción Uso Diseño Herramientas Java XSLT Ejemplo: operador ECC <xsl:import href="es/uca/webservices/mutants/operators/xpath-op-base.xsl"/> <xsl:template name="generate-operands"> <xsl:call-template name="generate-xpath-operands"> <xsl:with-param name="selectednodes" select=" uca:children uca:alldesc "/> </xsl:call-template> </xsl:template> <xsl:template match="uca:children" mode="mutate-ast-node"> <uca:alldesc> <xsl:copy-of node()"/> </uca:alldesc> </xsl:template> <xsl:template match="uca:alldesc" mode="mutate-ast-node"> <uca:children> <xsl:copy-of node()"/> </uca:children> </xsl:template>

45 Introducción Uso Diseño Herramientas Índice de la presentación 1 Introducción Prueba de mutaciones WS-BPEL Aplicación 2 Uso de MuBPEL Bases Análisis Mutación Comparación 3 Diseño de los operadores Componentes Java Componentes XSLT Herramientas empleadas

46 Introducción Uso Diseño Herramientas Control de versiones: Subversion Problemas Hay que colaborar sobre el código Cómo obtener la última versión y añadir cosas? Cómo volver a una versión antigua? Cómo mirar por qué se hizo un cambio? Solución: Apache Subversion Un servidor aloja el código y todo su historial Los usuarios crean copias de trabajo y mandan cambios Se puede integrar en una forja:

47 Introducción Uso Diseño Herramientas Compilación y pruebas: Maven Problema Hay varios miembros del grupo contribuyendo código Se tiene que unificar la estructura de los proyectos Solución: Apache Maven Cada proyecto sigue la misma estructura de directorios Toda la información se localiza en el pom.xml Eclipse y NetBeans pueden integrarse con el POM Órdenes sencillas para trabajar, p. ej.: mvn compile Compila el código mvn test Ejecuta las pruebas mvn clean Retira ficheros temporales

48 Introducción Uso Diseño Herramientas Integración continua: Jenkins y Sonar Otros problemas usuales Pues a mí me funciona Es que acabo de empezar con Java Jenkins: integración continua Vigila el repositorio de código Compila y prueba cada vez que detecta un cambio Informa por correo si ha habido algún problema Sonar: calidad del código Comprueba ciertas prácticas recomendadas en Java Genera informes útiles para ver qué mejorar y cómo hacerlo

49 Fin de la presentación Gracias por su atención Web: Correo: