基于Bigraph理论的动态演化软件相关特性分析与验证方法

软件演化中的行为一致性、相容性以及系统完整性约束,长期以来是动态演化中研究的热点.本文利用Milner等提出的Bigraph理论对软件演化中的特性进行研究.与以往利用Petri Net、演算及进程代数不同,Bigraph融合演算和移动Ambient 演算的优势,其目的为现有的移动和并发理论建立统一的元模型,并且引入环境上下文参与系统的迁移,使系统的描述更为直观和精确,从而适合对动态演化形式化.本文简要介绍Bigraph的基本概念和现状,利用Bigraph建立演化系统的构件模型,并在Bigraph理论基础上给出分析和验证完整性、一致性和相容性相关规则,并通过具体实例验证利用Bigraph对动态演化建模的有效性.     

基于Bigraph的面向方面动态软件体系结构演化研究

随着网络技术的发展,软件运行环境的开放化和用户需求的多样化,使得人们对软件动态演化能力提出了更高的要求.面向方面软件开发中的关注点分离思想很好地支持了软件动态演化,现有的形式化方法难以直观地表示体系结构的动态性,且不能很好地验证系统演化前后的正确性.Bigraph不仅具有直观的图形化表达能力,而且具备良好的数学基础,可以推理和验证系统的演化性质.因此,提出了一种面向方面动态软件体系结构(AODSA)模型,扩展的Bigraph用于描述AODSA的结构,使用Bigraph反应系统(BRS)来描述AODSA的动态演化.最后以一个简化的ATM存款系统模型为例,说明Bigraph表示的ATM模型以及基于BRS的演化过程.     

一种基于Bigraph理论的软件演化过程模型研究

基于Bigraph理论对软件演化过程模型进行研究, 目的是能更好地对软件演化过程中相关动态变化进行建模。利用Bigraph理论和软件演化过程的思想, 首先提出了一个形式化的软件演化过程模型, 然后用扩展的Bigraph来描述软件演化过程模型的结构, 使用Bigraph反应系统来描述软件演化过程模型的动态变化, 最后对软件演化过程模型动态调整后的完整性进行了验证。     

基于RGPS服务本体交互建模分析与验证

在动态、异构和自治的互联网服务环境中,对WEB服务组合的形式化分析与验证是保证按需服务应用的有效途径,寻找有效的形式化分析方法和工具是热点领域.针对现有研究主要是集中于服务组合流程和静态结构方面,而在动态反映用户需求的服务组合及支持服务的动态耦合存在不足.本文从服务本体的语义层面,通过对OWL-S进行RGPS属性扩充,研究SOA架构模型映射到Pi演算的进程模型,对动态耦合的按需服务组合进行形式化分析并用Pi演算验证工具MWB进行验证.实验结果表明方法的可行性,为按需动态服务组合的有效性分析提供了一种验证方法.     

一种支持动态演化的AOP框架

传统面向对象(OOP)框架对软件的变化性和复杂性支持有限.为此,基于C++语言,提出一种支持动态演化的面向方面编程框架——AODF.给出Bigraph理论的静态和动态建模过程,通过Bigraph反应系统实现AODF的动态演化,使用图形及形式化的项语言表述其演化过程.实验结果表明,与传统OOP框架相比,AODF的代码模块化程度更高,软件系统扩展性更好.     

网格数据复本管理的动态自适应软件体系结构

单一策略的复本管理不能适应网格系统复杂、多变的环境.提出了软件体系结构驱动的动态自适应数据复本管理架构DSA-RM.在该架构中,软件体系结构描述作为核心元素被整个数据网格运行环境共享,适用于不同应用环境和虚拟组织的数据复本管理策略则可以按照描述规则封装为构件.DSA-RM以该描述作为系统调度依据,运行各数据复本管理构件.通过对DSA-RM的抽象,形式化地描述了框架下的复本管理构件,讨论了动态环境下构件演化、复制过程的动态自适应规则,并按这些定义和规则设计了DSA-RM的实现框架和构件复制算法.通过性能分析以及对框架下多策略执行模拟验证表明,DSA-RM可以有效提升网格系统的整体性能.最后,介绍了下一步在上海医学数据网格上的应用计划.     

基于流演算的多Agent通信动作的研究

为扩展多Agent系统中Agents之间的交互特性,在流演算理论框架下研究了多Agent的通信动作.根据流演算理论和主体通信语言ACL,结合其它Agent的知识表示,引入了通信动作,给出了形式化描述,并讨论了通信动作如何影响通信双方的知识状态,并通过一个智能日程安排实例验证了上述理论,为构建适应动态.不完全可知环境下复杂的多主体系统提供了理论基础.     

基于Wright的SA级测试路径生成方法

软件体系结构用来描述系统的高层结构和行为特征,软件体系结构描述语言ADLs是对软件体系结构的形式化描述.在软件体系结构描述语言Wright的基础上,引入了一种图形的表示方法,即以动态行为图(BG图)来表示相关的构件间的动态行为及它们之间的关系,并提出了软件体系结构测试覆盖准则.根据BG图中路径的定义,给出了BG图中测试路径生成算法的基本思想.以C/S体系结构为例,验证了该方法在生成SA级的测试路径上是可行的.     

ABC转运器的π-演算模型及其验证

将描述并行、分布式和可移动系统的进程代数应用于系统生物学的形式化描述和行为模拟,给出了SBP依赖式ABC转运器的π-演算模型,分析了其基于状态迁移规则的动态行为演变和构象变化过程,并用自动验证π-演算、通信系统演算CCS的移动工作台MWB对该模型进行了状态跟踪和性能验证. π-演算能够在统一的框架之下捕获分子生物系统的两个关键属性:模块化组织和动态行为,对其既能进行质的又能进行量的推理,证明了π-演算用于分子生物过程抽象描述的可行性.     

基于环境敏感互模拟的Kerberos协议形式化分析

进程演算通常用来研究交互式反应系统,其中的互模拟方法是用来形式化验证系统属性的重要途径.首先扩展了进程演算中的Spi演算,并将其应用于形式化描述网络安全协议--Kerberos协议的安全属性.为了验证该协议所声称的安全属性,引入了Spi演算中环境敏感互模拟的方法,即两个系统与环境发生交互过程中是否互模拟.通过采用该互模拟关系对Kerberos协议两个安全属性--可认证性和保密性--的证明,发现其可认证性是可靠的,而保密性存在一个可能的漏洞.最后,指出了基于互模拟的安全协议形式化验证方法今后值得进一步研究的方向.     

Multi-tenant Verification-as-a-Service (VaaS) in a cloud

Formal methods and verification technique are often used to develop mission-critical systems. Cloud computing offers new computation models for applications and the new model can be used for formal verification. But formal verification tools and techniques may need to be updated to exploit the cloud architectures. Multi-Tenant Architecture (MTA) is a design architecture used in SaaS (Software-as-a-Service) where a tenant can customize its applications by integrating either services already stored in the SaaS database or newly supplied services. This paper proposes a new concept VaaS (Verification-as-a-Service), similar to SaaS, by leveraging the computing power offered by a cloud environment with automated provisioning, scalability, and service composition. A VaaS hosts verification software in a cloud environment, and these services can be called on demand, and can be composed to verify a software model. This paper presents a VaaS architecture with components, and ways that a VaaS can be used to verify models. Bigragh is selected as the modeling language for illustration as it can model mobile applications. A Bigraph models can be verified by first converting it to a state model, and the state model can be verified by model-checking tools. The VaaS services combination model and execution model are also presented. The algorithm of distributing VaaS services to a cloud is given and its efficiency is evaluated. A case study is used to demonstrate the feasibility of a VaaS.     

面向普适计算的自适应软件模型及平台实现

适应性是普适计算软件的主要特征。现有研究工作在模型和体系结构层面上缺乏对软件自适应的内在抽象,因而很难为自适应软件的建模、开发和运行提供全面支撑。针对现有研究工作存在的不足,首先以适应性为核心,提出了自主单元的概念及其构件化参考实现模型,用统一的、具有适应能力的自主单元来对普适计算实体进行抽象和描述;进而提出基于自主单元的自适应软件体系结构,从概念、开发和运行3个层面对其进行了系统化阐述,并且实现了支撑该体系结构、基于微内核架构的普适计算软件平台UbiStar;最后以智能博物馆应用为典型案例,对自主单元模型和UbiStar平台的有效性进行了验证。     

基于Agent的网构软件构件模型及其实现

网构软件代表了Internet环境下的一种新型的软件形态,但仍然面临着外部环境显式化、软件实体主体化、运行机制自适应等问题.从构件的角度出发,提出了EBDI(electronic business document exchange)结构以表示能够根据环境变化实施自主行为的构件,利用动态绑定关系解释了构件的自适应演化特征.根据形式化的Role模型,描述了构件的运行状态、自主运行及自适应演化运行机制.开发了DAgent-Internetware原型作为网构软件的支撑平台,支持以DAgent为构件的网构软件从设计到实现、部署、运行、演化等一系列流程.     

移动云环境中基于节点自适应配置的可靠服务架构

为了解决移动云计算系统中因链接断开和网络分区对服务可靠性的影响问题,提出一种基于服务副本管理和节点自适应配置的服务软件架构。其由通信中间件、监测系统、上下文管理器以及副本管理器组成。根据监测到的服务需求和节点信息,副本管理器通过一种自适应配置算法来激活或休眠节点,使任务能够在当前最适合的节点中执行,以此提高计算服务系统的可靠性。案例结果表明,该方案能够保证动态网络环境中的服务可靠性。     

自适应型构架描述语言xSADL的研究

该文通过对多个构架描述语言的研究,针对它们在支持软件构架动态演化方面的不足,提出了一个基于XMLSchema的自适应型构架描述语言xSADL。它通过状态集增强构架静态结构的描述能力,通过行为描述集和约束集对构架的动态行为进行扩充,采用自适应控制器来使构架具有自适应能力。     

一种支持自适应程序设计的移动机器人中间件

机器人控制中间件是软件中间件设计研究领域的一个热点.为了开发一种支持自适应程序设计的移动机器人中间件平台,首先提出这种中间件平台需要满足的设计要求:跨底层硬件平台、保证服务质量以及具备一定的自适应能力.从Java虚拟机的移植、服务质量表现形式的选择、自适应机制及SCC(Sensor/Compute/Control)设计结构的应用4个方面来阐述此中间件平台的设计思路和开发过程.最后,通过真实实验的数据对比,说明此中间件可为移动机器人程序的有效开发提供服务质量保证.     

基于知识的Deep Web集成环境变化处理的研究

研究了Deep Web集成环境中构件的依赖关系(执行偏序依赖和知识依赖),并在此基础上提出了一种基于知识的环境变化的处理方法,包括Deep Web集成环境变化处理模型以及适应Deep Web环境变化的动态体系结构和处理算法,可以对大规模Deep Web集成的进一步探索和走向应用提供参考.实验结果表明,该方法不仅可以处理Deep Web环境的变化,还可以大幅度提高集成系统的性能.     

面向移动机器人应用的跨平台自适应软件框架

摘要：自适应软件在移动机器人上具有广泛的应用前景,然而要在具有不同软硬件平台的移动机器人上开发自适应软件是一件非常困难的事情．．为了解决这个问题,提出并实现了一个面向移动机器人应用的跨平台自适应软件框架该框架屏蔽了运行平台的软硬件差异性,并使用规则文件将自适应逻辑分离出来,从而降低了自适应软件开发的难度。为了便于编写及检查规则文件,还实现了一个可视化的规则文件编辑器,用于自动生成模型图,并检查规则中存在的语法及逻辑错误i,最后,通过实验测试了框架的使用情况,并对框架的应用效果进行了评估、