基于构件动态演化的行为一致性验证方法

为了保证构件在动态演化中的行为一致性,避免不合法的构件演化,提出一种基于进程代数的构件模型,引入对外主动请求接口和内部连接,形式化描述构件及其对外交互协议,给出相关定理和验证算法。实例证明,该构件模型可以验证动态演化中的接口兼容性、外部交互行为一致性,以及运行时行为完整性。     

基于协议的实时构件行为一致性验证

对复杂实时构件系统行为进行形式化描述和一致性验证,可以提高实时构件的可复用性和系统的正确性、可靠性。分析了时间行为协议TBP(Timed Behavior Protocol)及其它学术界和工业界常用的时序行为形式化描述方法,对实时构件替换理论进行了讨论,给出了基于时间行为协议的构件一致性验证算法并对其进行了分析。     

面向对象范型体系结构中构件行为相容性研究

软件体系结构(SA)为基于构件的软件开发提供了一种高层次的抽象.如何有效描述体系结构中构件的对外交互行为、验证组装构件间的行为相容及保证整个体系结构行为无死锁是其中较为重要的研究内容.在基于面向对象范型这类重要的软件体系结构中,构件组装通常是通过接口方法调用加以实现.针对这样一类基于软件体系结构的构件组装问题,形式描述与定义了构件及其对外交互协议,分析了服务请求构件与服务提供构件所能展示的不同行为,给出了组装交互的构件在请求/提供接口上协议级行为相容的一组验证规则及相关定理.最后,通过一个电子商务应用实例来说明所提出途径的可用性和针对性.     

构件系统建模及其动态演化一致性验证方法

基于构件的软件开发已成为软件开发的主流方法,但针对构件系统动态演化后的一致性保持问题,目前尚缺乏统一的标准,为此提出一种验证构件系统动态演化一致性的方法。首先,应用进程代数构造构件模型,并在此基础上得到粗粒度的构件系统模型;然后,根据构件系统模型及其状态的变化,提出构件系统外部行为提取算法,并基于弱互模拟理论定义构件系统动态演化一致性的验证准则;最后,提取演化前后构件系统的行为,并将其转换成便于Pi演算自动工具MWB(Mobility Workbench)识别的格式,以进行行为一致性验证。案例研究表明,该方法是可行且有效的。     

构件系统演化一致性的判定方法

构件系统演化一致性是确保演化操作可靠的必要条件,若一致性得不到满足,则会致使演化后的系统达不到既定的功能目标。针对该问题,文中提出基于接口、流程结构、内部行为的构件系统演化一致性判断方法。首先,在演化后的系统中将每个构件视为判定执行者,使所有的构件协同参与一致性判定过程,从接口和流程结构出发,判断执行者和全局的一致性;其次,在满足接口、流程结构一致性的情况下,判断演化构件在演化前后的内部行为一致性;最后,通过对一个构件实例的完整分析,详细描述了该判定方法,并验证了其可行性。     

基于Petri网的软件动态演化的一致性分析

在分析软件动态演化面临的挑战的基础上,以扩展的Petri网为主形式化工具,基于面向动态演化的SA元模型DEAM,对如何保证动态演化的一致性问题进行分析。首先,讨论了一致性分析的总体思路和策略,确定以构件作为动态演化实施和分析的基本对象;其次,从构件结构演化的视角对构件的子网类型进行分析,提出了保证结构一致性的方法;再次,从构件行为演化的视角,分别从内部和外部观察构件演化前后的行为,并通过建立模拟关系来分析和判断演化前后构件的行为是否一致;最后,通过案例研究对所提方法的可行性进行验证。     

包含协议和语义的构件一致性验证方法

在基于构件的系统设计中,需要对构件的一致性进行验证。构件的一致性包括语义一致性和协议一致性,已有的一致性验证方法仅支持构件的协议一致性验证。而在实际应用中除了要进行构件的协议一致性验证外,还需要进行其语义一致性验证。为此提出了一种包含协议和语义的构件一致性验证方法。所提方法将方法语义与基于场景的需求规约相结合,使用语义扩展接口自动机模型(SIA)来建模构件的语义和协议信息,使用带有语义约束的UML交互概观图来表示基于场景的需求规约。通过对SIA和带语义约束的UML交互概观图的行为的理论分析,进一步形成了一种一致性验证算法,并用实例来说明其过程。该算法不仅能够检验系统中构件的协议一致性,而且能够检验其语义一致性。该算法中的方法语义包括了该方法参数的类型和详细语义信息,更符合实际应用情形。     

构件演化的交互行为一致性研究

构件演化前后的交互行为执行序列不一致,会导致系统行为偏离系统的功能目标。针对该问题,基于进程代数描述构件间的交互行为,归纳交互行为一致性的定义,给出交互行为一致性所需满足的约束条件,提出一种保证交互行为一致性的方法。实例分析结果证明了该方法的可行性和正确性。     

构件组合的一致性验证和冗余行为去除

构件组合的一致性验证和冗余行为的去除是基于构件的软件开发领域的重要问题。基于此,通过把组合接口自动机看作从初始状态出发,经过由2个构件的交替动作重新回到初始状态的过程,用更直观的方法表示构件组合中的非法状态。以场景规范的形式化方法为基础,利用接口自动机的过程性质给出构件组合的一致性检查的算法及去除冗余行为的方法。     

构件行为协议实时性扩展及相容性验证

对复杂实时构件系统行为进行形式化描述和相容性验证,可以有效提高系统的正确性、可靠性。分析了学术界和工业界的主流构件模型及常见时间行为的形式化描述方法,对构件行为协议BP(Behavior Protocol)进行了扩展,提出了时间行为协议TbP(Timed Behavior Protocol),分析了构件组合中常见的相容性错误类型,给出了基于时间行为协议的构件组合相容性验证算法。TBP应用简洁、方便、易于验证。结合具体例子给出了应用示例。     

软件体系结构模型单层化的一致性保障方法

在软件体系结构(software architecture,简称SA)设计中,复合构件是具有内部结构的构件,它可以对复杂的SA模型进行层次化的组织.尽管大多数体系结构描述语言都支持复合构件,但常见的SA模型分析与验证工具仅支持单层的SA模型作为输入,且目前的主流构件运行平台都不支持带有内部结构的复合构件模型.因此,有必要将多层的SA模型转化为单层的SA模型(即"单层化")."单层化"的关键在于如何保证"单层化"前后SA模型的一致性.对该问题及其解决方案进行了系统而深入的研究,给出了SA模型一致性的形式化定义.在此基础上,提出了SA模型"单层化"的基本原则以及过程指南,并以一个构件化的邮件客户端为例,验证了该方法的可行性.     

基于对象分布式实时系统约束的一致性研究

在分布式实时系统中,时间约束规格的一致性是解决任务分配和调度等关键问题的必要前提。该文给出了一种基于对象分布式实时系统调度的通用模型,并对该模型进行了形式化描述。该模型克服了以往模型不能在应用系统的逻辑和功能部件上描述系统实时约束的不足,允许从方法和活动上描述所需的约束,降低了单一约束描述的繁杂程度。为了解决使用该模型进行约束规格的一致性问题,该文给出了绝对时间约束、相对时间约束、一致性约束以及相对时间约束和一致性约束之间的一致性判定的必要条件。     

Diagnosing time-varying misbehavior: an approach based on model decomposition

The analysis of time-varying systems is attracting a lot of attention in the model-based diagnosis community. In this paper we propose an approach to the diagnosis of such systems, relying on a component-oriented model; we provide separately a behavioral model, that is, knowledge about the consequences of differentbehavioral modes of the components, and a model of the possible temporal evolution of such modes (mode transition graphs). In the basic approach, we assume that the consequences of behavioral modes are instantaneous with respect to the transition between two modes; this allows us to decompose the solution of a temporal diagnostic problem into two subtasks: determining solutions of atemporal problems in different time points and assembling the solution of the temporal problem from those of the atemporal ones. Most of the definitions and machinery developed for static diagnosis can be re-used in such a framework. We then consider the consequences of some extensions. Even allowing for very simple temporal relations in the behavioral model leads to a more complex interference between reasoning on the behavioral models and the consistency check with respect to possible temporal evolutions. We also briefly analyze the case of adding quantitative temporal knowledge or probabilistic knowledge to the mode transition graphs.This work was partially supported by CNR under grants 91.00916.PF69 and 91.02351.CT12.     

Model of distributed computing system operation with time

A mathematical model of the operation dynamics of distributed computing systems is presented. This model covers operation of both hardware and software components. The model provides a theoretical basis for performance, reliability, and consistency analysis, checking the correctness of operation, designing computing system architecture.     

Multispectral and panchromatic image fusion based on spatial consistency

Multispectral (MS) and panchromatic (Pan) image fusion, which is used to obtain both high spatial- and spectral-resolution images, plays an important role in many remote-sensing applications such as environmental monitoring, agriculture, and mineral exploration. This article presents an image fusion framework based on the spatial distribution consistency. First, a YUV transform is adopted to separate the luminance component from the colour components of the original MS image. Then, the relationships between the ideal high-resolution multispectral (HRMS) colour components and the Pan band are established based on the spatial distribution consistency, and finally an inverse transform is employed to obtain the fused image. In this article, two types of relationship models are presented. The first model stems from the physical meaning of the assumption and uses a local linear model to describe it. The second model directly uses its algebraic meaning to design the objective cost function and obtains the global optimal solution. The proposed two models are compared with 15 other widely used methods on six real remote-sensing image data sets. Experimental results show that the proposed method outperforms the compared state-of-the-art approaches.     

基于着色Petri网的HDFS数据一致性建模与分析

HDFS分布式文件系统作为Apache Hadoop的核心组件之一,在工业界得到了广泛应用.HDFS采用了多副本机制保证数据的可靠性,但是由于多副本的存在,在节点失效、网络中断、写入失败时可能会导致数据不一致.与传统文件系统相比,HDFS被认为其数据一致性有所降低,但用户并不知道何时会出现不一致的情况,目前也没有相关工作对其一致性机制进行验证说明.当数据存在一致性问题时,会增加上层应用的不确定性.可见,对数据一致性的研究十分必要.HDFS的软件规模庞大,且在分布式环境下运行,针对这些特点,采用了着色Petri网建模和状态空间分析的方法,完成了以下工作：（1）使用着色Petri网对HDFS的读写流程建立模型,该模型详细刻画了HDFS内部各个组件的功能及相互协作的机制;（2）基于着色Petri网模型,使用状态空间工具分析了HDFS的数据层一致性和操作层一致性,验证并详细说明了HDFS出现不一致的条件;（3）在分析过程中,提出了“时点重复读”的操作层一致性验证方法,采用串行化的重复读策略降低了状态空间复杂度.基于以上工作,针对HDFS上层应用的开发给出建议,帮助提高应用的数据一致性.此外,在建模过程中提出的建模技巧给基于CPN Tools工具分析其他系统提供了借鉴.