ChangeLedge : change design and planning in networked systems based on reuse of knowledge and automation

Abstract

A gerência adequada de recursos e serviços de Tecnologia da Informação (TI) se tornou imperativa para o sucesso de organizações modernas. A Biblioteca de Infraestrutura de Tecnologia da Informação (Information Technology Infrastructure Library, ITIL) representa, nesse contexto, o framework mais popular para ajudar a alcançar esse fim. Para lidar com mudanças em TI, a ITIL define o processo de gerência de mudanças (change management), cujo principal objetivo é garantir que métodos e procedimentos padronizados são utilizados para o tratamento imediato e eficiente dessas mudanças. Para alcançar esse objetivo, é fundamental reutilizar a experiência adquirida com mudanças passadas no projeto de requisições futuras. A ITIL sugere o uso de modelos de mudanças (change models) como uma forma para permitir o reuso de tal experiência em mudanças recorrentes e similares. A criação de modelos de mudanças pode ser concretizada considerando duas abordagens distintas. Em uma abordagem top-down, operadores de TI podem projetar os modelos manualmente, com base no conhecimento adquirido no passado. Em uma perspectiva alternativa, bottom-up, esses modelos poderiam ser extraídos a partir de traços de mudanças passadas obtidos com orquestradores de mudanças. Na prática, no entanto, mudanças tem sido geralmente descritas e documentadas de forma ad hoc, devido `a falta de mecanismos adequados para apoiar o projeto das mesmas. Isso impede que o conhecimento adquirido na especificação, planejamento e condução de mudanças passadas seja reutilizado em requisições futuras. Para abordar esse problema, nesta dissertação são propostos (i ) o conceito de templates de mudança como um mecanismo para formalizar, preservar, e (re)usar conhecimento na especificação de mudanças recorrentes e similares, (ii ) um algoritmo para o refinamento automatizado de planos de mudanças em workflows executáveis, (iii ) um mecanismo para extrair templates de mudanças a partir de traços de execuções passadas, e (iv) uma solução fim-a-fim, apoiada por um sistema real, para permitir o planejamento e implantação de mudanças em TI. Para provar conceito e viabilidade técnica da solução proposta, foi realizada uma implementação prototípica de um sistema de gerência de mudanças chamado ChangeLedge, o qual foi utilizado para conduzir uma série de experimentos considerando mudanças típicas em TI. Os resultados alcançados indicam a efetividade da solução e eficiência do sistema, o qual é capaz de gerar planos de mudança executáveis e corretos em um período de tempo substancialmente menor que o que seria gasto por um operador humano experiente, e de extrair templates que descrevem com acurácia mudanças passadas executadas na organização.

Proper management of Information Technology (IT) resources and services has become imperative for the success of modern organizations. The IT Infrastructure Library (ITIL) represents, in this context, the most widely accepted framework to help achieve this end. In order to deal with IT changes, ITIL defines the change management process, whose main goal is to ensure that standardized methods and procedures are used for the efficient and prompt handling of these changes. To meet this goal, it is of paramount importance reusing the experience acquired from previous changes in the design of subsequent ones. ITIL suggests the use of change models as a mean of enabling the reuse of such experience across recorrent, similar changes. The creation of change models can be done considering two distinct approaches. In a top-down approach, IT operators may manually design models based on the knowledge owned/acquired in the past. In contrast, in a bottom-up perspective, these models could be discovered from past execution traces gathered from IT provisioning tools. In practice, however, changes have been usually described and documented in an ad hoc fashion, due to the lack of proper mechanisms to both support the change design process. This hampers knowledge acquired when specifying, planning, and carrying out previous changes to be reused in subsequent requests. To address this problem, in this thesis we propose (i ) the concept of change templates as a mechanism to formalize, preserve, and (re)use knowledge in the specification of (recurrent and similar) IT changes, (ii ) an algorithm for the automated refinement of change plans into actionable workflows, (iii ) a mechanism to discover change templates from traces of past changes, and (iv) an end-to-end solution, supported by a real system, to allow planning and implementation of IT changes to be designed and executed. To prove concept and technical feasibility of the proposed solution, we have developed a prototypical implementation of a change management system called ChangeLedge and used it to carry out a set of experiments, considering typical IT changes. The results obtained indicate the effectiveness of the solution and efficiency of the system, which is able to generate accurate and actionable change plans in substantially less time than would be spent by a skilled human operator, and to extract templates that accurately describe IT change procedures previously executed in the organization.