Tải bản đầy đủ

luận văn thạc sĩ mô hình hóa và đặc tả hình thức các giao diện thành phần có chứa chất lượng dịch vụ và tính tương tranh

Mửc lửc
1 Giợi thiằu
1.1 t vĐn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2 CĂc kt quÊ chnh ca lun Ăn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3 B cửc ca lun Ăn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 Kin thức nn tÊng

1
1
5
8
10

2.1 Cổng nghằ phn mm dỹa trản th nh phn . . . . . . . . . . . . .
2.1.1 Giợi thiằu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.2 CĂc cổng nghằ xƠy dỹng hằ thng phn mm dỹa trản
th nh phn hiằn nay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.3 Êm bÊo chĐt lữổng cho cĂc hằ thng phn mm dỹa trản
th nh phn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.2 -tổ-mĂt thới gian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.1 Giợi thiằu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.2.2 -tổ-mĂt thới gian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.3 Cổng cử UPPAAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3 Lỵ thuyt Vt v ứng dửng trong c tÊ hằ thng tữỡng tranh . .
2.3.1 Giợi thiằu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.2 Vt Mazurkiewicz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.3 -tổ-mĂt oĂn nhn ngổn ng Vt . . . . . . . . . . . . . .
2.3.4 Logic trản Vt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.4 Kt lun . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3 Lỵ thuyt Vt thới gian

11
11

3.1 Giợi thiằu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2 Vt thới gian v ổ-tổ-mĂt khoÊng bĐt ỗng b . . . . . . . . . . .
3.2.1 Vt thới gian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2.2 -tổ-mĂt khoÊng bĐt ỗng b . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3 Lổgic trản Vt thới gian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4 CĂc nghiản cứu liản quan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.5 Kt lun . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

i

13
19
20
21
29
36
36
37
43
46
50
51
52
53
54
57
61


65
66


4 Mt mổ hnh cho hằ thng tữỡng tranh cõ r ng buc thới gian
dỹa trản cĂc khĂi niằm v
k thut rCOS
4.1 Giợi thiằu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2 Kin trúc th nh phn v
cĂc giao thức tữỡng tĂc . . . . . . . . . .
4.3 Vt thới gian v biu din ca nõ . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4 Mổ hnh th nh phn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4.1
Thit k . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4.2
Giao diằn v hổp ỗng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4.3
Ghp ni cĂc hổp ỗng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4.4
Th nh phn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.5 Kt lun . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

67
67
69
70
71
72
73
75
77
81

5 Phữỡng phĂp c tÊ cĂc th nh phn trong hằ tữỡng tranh cõ
r ng buc thới gian theo nguyản lỵ thit k dỹa trản giao diằn 83 5.1 Giợi
thiằu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
5.2 -tổ-mĂt giao diằn tữỡng tranh cõ r ng buc thới gian
...... 85
5.2.1 nh nghắa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
...... 86
5.2.2 KhÊ nông ghp ni v Tch song song cĂc TCIA
...... 88
5.2.3
L m mn cĂc th nh phn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
5.3 CĂc nghiản cứu liản quan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
94
5.4 Kt lun . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
96
6 Mổ hnh c tÊ v kim chứng cĂc hằ phƠn tĂn cõ r ng buc
thới gian dỹa trản hằ dch chuyn phƠn tĂn
6.1 Hằ phƠn tĂn cõ r ng buc thới gian . . . . . . . . . . . .
6.2 Lổgic thới gian trản cĐu hnh Foata . . . . . . . . . . . .
6.3 B i toĂn kim chứng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.4 CĂc nghiản cứu liản quan . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.5 Kt lun . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7 Kt lun
7.1 CĂc kt quÊ t ữổc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.2 Hữợng phĂt trin tip theo . . . . . . . . . . . . . . . . .

ii

98
...... 99
......103
......108
......109
......110
112
......112
......114


Danh sĂch hnh v
1.1 CĐu trúc lun Ăn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1 Mổ hnh phĂt trin CBSE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8
12

2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7

Kin trúc CBSE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ỗng hỗ l
mt h m thới gian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Mổ hnh iu khin n khổng cõ thới gian . . . . . . . . . . . . .
Mổ hnh iu khin n cõ thới gian . . . . . . . . . . . . . . . . .
Mổ hnh hằ thng iu khin thanh chn t u . . . . . . . . . . . .
Thuc tnh Safety v Real-time Liveness ca b i toĂn mổ hnh hằ
iu khin õng m thanh chn t u . . . . . . . . . . . . . . . . .
Mng cĂc ổ-tổ-mĂt thới gian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
-tổ-mĂt tch ca hai ổ-tổ-mĂt trong Hnh 2.8 . . . . . . . . . . .
V dử mt mng vợi cĂc vũng thới gian khổng lỗi . . . . . . . . . .
Kin trúc hằ thng ca UPPAAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ỗ th phử thuc ca bÊng ch cĂi phử thuc . . . . . . . . . . . .
Mt ỗ th biu din ca Vt Mazurkiewicz . . . . . . . . . . . . .
nh x wtot() cho t abcba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Mt ổ-tổ-mĂt bĐt ỗng b . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ị nghắa ca Until . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Sỡ ỗ thứ tỹ b phn Vt thới gian ữổc cho trong v dử 3.1 . . .

14
21
22
22
29

3.2 Sỡ ỗ thứ tỹ b phn ca mt Vt khoÊng ữổc cho trong v dử 3.2
3.3 Sỡ ỗ thứ tỹ b phn ca Vt khoÊng (T; J) v v Vt thới gian
0
(T ; ) thọa (T; J) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4 Mt ADA vợi h m gĂn thới gian J trong v dử 3.3 . . . . . . . . .
3.5 Ng nghắa ca toĂn tò EXI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.6 Ng nghắa ca toĂn tò UI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1 Kin trúc hằ thng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2 Thới gian v
thứ tỹ ca M code(m) v php chiu ca nõ trản cĂc
phữỡng thức ca B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.1 Mt TCIA P vợi JP (a) = [1; 2]; JP (b) = [2; 3]; JP (c) = [1; 3] (i) v

57

2.8
2.9
2.10
2.11
2.12
2.13
2.14
2.15
2.16
3.1

ỗ th chuyn trng thĂi tữỡng ứng (ii) . . . . . . . . . . . . . . .
iii

30
31
32
33
35
38
41
42
45
48
55

58
59
63
63
70
80
87


5.2 TCIA Q vîi JQ(b) = [2; 3]; JQ(c) = [1; 3]; JQ(d) = [2; 4] (i) v ç thà
chuy”n tr⁄ng th¡i t÷ìng øng (ii) l t÷ìng th‰ch vîi TCIA P trong
V‰ dö 5.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
89
5.3 K‚t qu£ ph†p t‰ch song song giœa P v Q trong H…nh 5.1 v 5.2 . 90
6.1 H» ph¥n t¡n câ y‚u tŁ thíi gian v c¡c thüc thi çng bº v
b§t
çng bº cıa nâ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
102
6.2 Mºt V‚t thíi gian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
104
6.3 C§u h…nh Foata cıa mºt V‚t thíi gian trong H…nh 6.2 . . . . . . . 104
6.4 ç thà c§u h…nh Foata cıa V‚t thíi gian ÷æc ch¿ ra trong H…nh 6.2105

iv


Danh s¡ch b£ng
2.1 B£ng so s¡nh giœa c¡c cæng ngh» . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17
2.2 B£ng chuy”n cıa æ-tæ-m¡t b§t çng bº cıa H…nh 2.15 . . . . . . .
45
5.1 B£ng chuy”n cıa TCIA P trong v‰ dö
5.1 .............. 87
5.2 B£ng chuy”n cıa TCIA Q trong v‰ dö

v

5.2 .............. 89


BÊng cĂc t vit tt
T vit tt
AA

T gc
Asynchronous Automata

GiÊi nghắa-Tm dch
-tổ-mĂt bĐt ỗng b

ADA

Asynchronous Duration
tomata

Au- -tổ-mĂt khoÊng bĐt
ỗng b

CBSE

Component-based
Enginnering

Software Cổng nghằ phn mm dỹa
trản th nh phn

CBSD

Component-based
Development

Software PhĂt trin phn mm dỹa
trản th nh phn

DTS

Distributed
tems

DDTS

Duration Distributed Transition Systems

TCIA

Timed Concurrent
Automata

UTP

Unifying Theories of Program- Lỵ thuyt hổp nhĐt v lp
ming
trnh (tm dch)

TA
LTL
TLTL

Timed Automata
Linear Temporal Logic
Timed Linear Temporal Logic

rCOS

Refinement of Component and L m mn th nh phn v
Object Systems
cĂc hằ thng i tữổng

COM

Component Object Model

DCOM

Distributed
ject Model

CORBA

Common Object Request Broker Architecture

ORB
OMG

Object Request Broker
Object Management Group

COTS

Component Off The Shelf

Th nh phn thữỡng mi
cõ sfin

TW

Timed Word

T thới gian

Transition

Sys- Hằ dch chuyn phƠn tĂn
Hằ dch chuyn phƠn tĂn
khoÊng

Interface -tổ-mĂt giao diằn tữỡng
tranh thới gian

Component

vi

-tổ-mĂt thới gian
Logic thới gian tuyn tnh
Logic thới gian tuyn tnh
cõ r ng buc thới gian

Mổ hnh i tữổng th nh
phn
Ob- Mổ hnh i tữổng th nh
phn phn tĂn

Tp o n quÊn lỵ i
tữổng


Tł vi‚t t›t
RTS
CCS

Tł gŁc
Real-time systems
Calculus
of Communicating
Systems

CTL
TCTL

Computational Tree Logic
Logic c¥y t‰nh to¡n
Timed
Computational Tree Logic c¥y t‰nh to¡n câ
Logic
thíi gian

P roc
wtot

Process
word to trace

Kþ hi»u ti‚n tr…nh
Kþ hi»u h m chuy”n tł
"tł" sang "V‚t"

ttow

trace to word

Kþ hi»u h m chuy”n tł
"V‚t" sang "tł"

BA

WCET

Buchi Automata
Configuration
Configuration Graph
Worst-case Execution Time

˘-tæ-m¡t Bu-khi
Kþ hi»u c§u h…nh
Kþ hi»u ç thà c§u h…nh
Thíi gian thüc thi y‚u
nh§t

dtot

duration to timed

Kþ hi»u h m chuy”n thíi
kho£ng sang thíi i”m

tT rL
intv
pref
P roj
dur
Ctr
Comp
Behav
ActComp
SysCtr

timed Trace Language
inteval
prefix
Project
duration
Contract
Component
Behavior
Active Component
System Contract

Ngæn ngœ V‚t thíi gian
Kþ hi»u kho£ng thíi gian
Kþ hi»u ti•n tŁ
Kþ hi»u ph†p chi‚u
Kþ hi»u kho£ng
Hæp çng
Th nh phƒn
H nh vi
Th nh phƒn chı ºng
Hæp çng h» thŁng

conf
CG

vii

Gi£i ngh¾a-T⁄m dàch
C¡c h» thíi gian thüc
T‰nh to¡n c¡c h» thŁng
giao ti‚p


Líi cam

oan

Tæi xin cam oan ¥y l cæng tr…nh nghi¶n cøu do tæi thüc hi»n d÷îi sü h÷îng
d¤n cıa TS. °ng V«n H÷ng v PGS.TS. Nguy„n Vi»t H t⁄i bº mæn Cæng ngh»
Phƒn m•m, Khoa Cæng ngh» Thæng tin, Tr÷íng ⁄i håc Cæng ngh», ⁄i håc
QuŁc gia H Nºi. C¡c sŁ li»u v k‚t qu£ tr…nh b y trong lu“n ¡n l trung thüc,
ch÷a ÷æc cæng bŁ bði b§t ký t¡c gi£ n o hay ð b§t ký cæng tr…nh n o kh¡c.
T¡c gi£

viii


Lới cÊm ỡn
Lun Ăn n y ữổc thỹc hiằn ti Trữớng
i hồc Cổng nghằ, i hồc Quc gia
H Ni dữợi sỹ hữợng dÔn khoa hồc ca TS ng Vôn Hững v PGS.TS. Nguyn
Viằt H . Nghiản cứu sinh xin b y tọ lặng bit ỡn sƠu sc tợi cĂc Thy v nh hữợng
khoa hồc, sỹ quan tƠm, hữợng dÔn v cĂc ch bÊo kp thới cho cĂc hữợng nghiản
cứu, to iu kiằn thun lổi trong sut quĂ trnh nghiản cứu ti trữớng.
Nghiản cứu sinh cụng xin cÊm ỡn tợi cĂc th y cổ trong B mổn Cổng nghằ
Phn mm. Trong quĂ trnh thỹc hiằn lun Ăn, nghiản cứu sinh  nhn ữổc
sỹ giúp ù nhiằt tnh v sỹ ng viản kp thới ca cĂc thy cổ, cĂc nh khoa hồc.
Ơy l nguỗn ng lỹc lợn tổi cõ th ho n th nh lun Ăn.
Nghiản cứu sinh xin trƠn trồng cÊm ỡn LÂnh o Trữớng i hồc Cổng nghằ, i
hồc Quc Gia H Ni  to nhng iu kiằn tt nhĐt nghiản cứu sinh cõ ữổc
mổi trữớng nghiản cứu tt nhĐt v ho n th nh chữỡng trnh nghiản cứu ca
mnh. Xin chƠn th nh cĂm ỡn Khoa Cổng nghằ Thổng tin, Phặng o to v o
to sau i hồc v cĂc nh khoa hồc thuc trữớng i hồc Cổng nghằ cụng nhữ cĂc
nghiản cứu sinh khĂc v sỹ hỉ trổ trản phữỡng diằn h nh chnh, hổp tĂc cõ
hiằu quÊ trong sut quĂ trnh nghiản cứu khoa hồc ca mnh.
Nghiản cứu sinh xin gòi lới cÊm ỡn tợi Ban LÂnh o Trữớng i hồc DƠn lp HÊi
Phặng, Khoa Cổng nghằ Thổng tin v cĂc bn ỗng nghiằp v  to nhiu iu
kiằn thun lổi hỉ trổ cho nghiản cứu sinh cõ thới gian v to n tƠm thỹc hiằn
trin khai t i nghiản cứu ca lun Ăn. Nghiản cứu sinh cụng xin trƠn trồng
cÊm ỡn cĂc nh khoa hồc, tĂc giÊ cĂc cổng trnh cổng b  trch dÔn trong
lun Ăn v  cung cĐp nguỗn tữ liằu quỵ bĂu, nhng kin thức liản quan
trong quĂ trnh nghiản cứu ho n th nh lun Ăn.
Cui cũng l sỹ bit ỡn tợi B Mà, vổ con, cĂc anh ch em trong gia nh v
nhng ngữới bn thƠn thit  liản tửc ng viản duy tr ngh lỹc, sỹ cÊm
thổng, chia sã v thới gian, sức khọe v cĂc kha cnh ca cuc sng trong cÊ
quĂ trnh ho n th nh lun Ăn.

ix


Tõm tt
ChĐt lữổng dch vử ca mt hằ thng bao gỗm thới gian tin h nh, t i nguyản
tiảu thử v tin cy ca dch vử, trong õ th chĐt lữổng dch vử v thới gian
ang ữổc quan tƠm nhiu, th hiằn rng thới gian cung ứng dch vử tt hỡn. R
ng buc thới gian trong cĂc hằ thng thữớng ữổc phƠn chia th nh hai loi
l r ng buc thới gian cứng (hard) v mm (soft). Lun Ăn quan tƠm tợi cĂc r ng
buc thới gian cứng. chĐt lữổng dch vử tt, cĂc phữỡng thức trong hằ thng
cn ữổc tin h nh song song (tông tc Ăp ứng) nu cõ th v phÊi cõ r ng buc
thới gian rê r ng. R ng buc thới gian th hiằn thới gian ti thiu v ti a m phữỡng
thức cn cõ th cung cĐp dch vử, tức l khổng ữổc gồi phữỡng thức quĂ d y
1
, nu khổng cõ th s gƠy ra tnh trng dch vử khổng Ăp ứng ữổc. Lun
Ăn quan tƠm tợi phữỡng phĂp c tÊ hằ thng cõ chứa chĐt lữổng dch vử v
thới gian.
i tữổng nghiản cứu ca lun Ăn l cĂc hằ thng phn mm dỹa trản th nh
phn cõ tnh tữỡng tranh v cõ r ng buc v thới gian. Tnh tữỡng tranh l mt
thuc tnh ca hằ thng trong õ mt s dch vử ca hằ thng ữổc cho php
truy cp mt cĂch song song. R ng buc v thới gian trong lun Ăn l cĂc yảu cu
v thới gian thỹc thi ca cĂc h nh ng trong hằ thng, mỉi h nh ng s ữổc gn
vợi mt khoÊng thới gian cho viằc thỹc thi ca nõ.
Mửc ch ca lun Ăn l phĂt trin mt phữỡng phĂp hnh thức c tÊ v kim
chứng cĂc giao diằn ca cĂc th nh phn phn mm cõ tnh tữỡng tranh v r ng
buc v thới gian. Sau õ, lun Ăn Ăp dửng phữỡng phĂp ữổc xuĐt v o viằc c
tÊ, phƠn tch v kim chứng cĂc mổ hnh khĂc nhau ca cĂc hằ thng phn
mm dỹa trản th nh phn.
CĂc kt quÊ ca lun Ăn t ữổc nhữ sau. Lun Ăn xuĐt lỵ thuyt Vt thới gian
hỉ trổ c tÊ cĂc r ng buc v thới gian trản cĂc hằ thng tữỡng tranh thới gian
thỹc. Vt thới gian l mt sỹ m rng v thới gian ca Vt Mazurkiewicz bng viằc
b sung v o Vt Mazurkiewicz mt h m gĂn nhÂn thới gian. Vợi viằc m rng n
y, Vt thới gian cõ th d d ng c tÊ cĂc h nh vi ca hằ thng tữỡng tranh cõ r ng
buc thới gian. Trong lỵ thuyt n y, lun Ăn cặn xuĐt khĂi niằm Vt khoÊng. Vt
khoÊng l cĂc Vt Mazurkiewicz m mỉi
1

Mt

cao trản mt

ỡn v thới gian

x


kỵ hiằu (h nh ng) trong bÊng ch cĂi phử thuc ữổc gĂn mt r ng buc l mt
khoÊng thới gian. Vt khoÊng ữổc sò dửng biu din cĂc r ng buc thới gian
ca cĂc hằ thng m mỉi h nh ng ca cĂc hằ thng n y cõ r ng buc v khoÊng
thới gian hot ng v cung cĐp dch vử. Vt khoÊng v Vt thới gian cõ mi quan
hằ vợi nhau, Vt khoÊng l biu din ngn gồn ca mt tp cĂc Vt thới gian. Lun
Ăn cụng ữa v o ổ-tổ-mĂt khoÊng bĐt ỗng b l m cổng cử oĂn nhn lợp ngổn
ng Vt thới gian chnh quy sò dửng trong cĂc b i toĂn v kim chứng hằ
thng. Mt kt quÊ trong lun Ăn l b i toĂn kim tra tnh rỉng ca ổ-tổ-mĂt
khoÊng bĐt ỗng b l quyt nh ữổc dũ phức tp khổng phÊi l a thức. hỉ
trổ viằc biu din c tÊ cĂc thuc tnh cn kim chứng ca cĂc hằ thng,
trong lỵ thuyt Vt thới gian, lun Ăn ữa v o lổgic thới gian thỹc tuyn tnh c tÊ
thuc tnh ca cĂc Vt thới gian. Lổgic n y l mt m rng v thới gian ca lổgic
thới gian tuyn tnh (LTL - Linear Temporal Logic). Mi quan hằ gia ổ-tổmĂt khoÊng bĐt ỗng b v lổgic n y cụng ữổc cp
v chứng minh. Nhữ vy, vợi lỵ thuyt Vt thới gian xuĐt, cĂc hằ thng tữỡng
tranh cõ r ng buc thới gian s d d ng ữổc c tÊ v kim chứng bng cĂc ổ-tổmĂt khoÊng bĐt ỗng b v cĂc cổng thức ca lổgic thới gian thỹc tuyn tnh.
minh chứng cho tnh hiằu quÊ ca phữỡng phĂp ữổc xuĐt, lun Ăn Ăp
dửng phữỡng phĂp n y v o viằc c tÊ, phƠn tch v kim chứng cho ba mổ hnh
ứng dửng thit k hằ thng dỹa trản th nh phn. Vợi mỉi mổ hnh, cĂc h nh vi
ca hằ thng ữổc c tÊ thổng qua cĂc Vt thới gian. Nhữ vy, cĂc mổ hnh n y
cõ th c tÊ ữổc cĂc tnh chĐt tữỡng tranh v r ng buc v thới gian ca cĂc hằ
thng cn kim chứng. Thứ nhĐt, lun Ăn giợi thiằu mt mổ hnh hằ thng tữỡng
tranh thới gian dỹa trản lỵ thuyt rCOS (Refinement of Component and Object
Systems). Nghiản cứu n y sò dửng Vt thới gian trong c tÊ cĂc th thức giao diằn
th nh phn. CĂc tnh toĂn v php ghp ni, phữỡng phĂp l m mn th nh phn
ữổc ữa ra v chứng minh. Thứ hai, lun Ăn xuĐt mt mổ hnh thit k dỹa trản
giao diằn cho cĂc hằ tữỡng tranh. Trong mổ hnh n y, lun Ăn sò dửng ổ-tổmĂt giao diằn tữỡng tranh thới gian c tÊ mỉi th nh phn. CĂc kt quÊ trong
nghiản cứu  ch ra rng phữỡng phĂp mợi Êm bÊo tĐt cÊ cĂc yảu cu ca lỵ thuyt
thit k dỹa trản giao diằn. Thứ ba, lun Ăn  giợi thiằu mt phữỡng phĂp l mt mổ
hnh hỉ trổ c tÊ v kim chứng cho

hằ thng phƠn tĂn. ị tững ca phữỡng phĂp l m rng hằ dch chuyn phƠn
tĂn, sò dửng Vt thới gian c tÊ ngổn ng v ch ra ra mi quan hằ tữỡng
ữỡng gia Vt thới gian v hằ dch chuyn phƠn tĂn tữỡng ữỡng v ngổn ng.
CĂc kt quÊ trong lun Ăn  ữổc cổng b qua cĂc cổng trnh  ữổc xuĐt
bÊn v cõ õng gõp phn n o v o viằc nghiản cứu, c tÊ v kim chứng cĂc hằ
thng cõ tnh tữỡng tranh v r ng buc v thới gian.

xi


Chữỡng 1

Giợi thiằu
1.1

t vĐn



Cổng nghằ phn mm dỹa trản th nh phn l mt trong nhng sĂng kin k
thut quan trồng nhĐt trong cổng nghằ phn mm v nõ ữổc coi l mt cĂch
tip cn m, hiằu quÊ trong viằc giÊm chi ph v thới gian phĂt trin phn mm
trong khi vÔn ữổc Êm bÊo ữổc chĐt lữổng ca sÊn ph'm [59]. Vợi cĂch tip
cn n y, hằ thng ữổc xƠy dỹng bng viằc ghp ni cĂc th nh phn phn mm
cõ sfin. Mỉi th nh phn riảng lã l mt gõi phn mm, mt dch vử Web hoc
mt mổ- un ữổc õng gõi v chúng giao tip vợi nhau thổng qua cĂc giao diằn.
Tuy nhiản, phữỡng phĂp n y vÔn cặn mt s vĐn ữổc t ra [59].
Thứ nhĐt l l m sao Êm bÊo ữổc cĂc th nh phn hot ng ữổc khi ghp ni vợi
nhau? Thứ hai l l m th n o cõ th m rng cĂc th nh phn t th nh phn cõ
sfin, v quan trồng nhĐt l l m th n o Êm bÊo chĐt lữổng hằ thng tức l hằ
thng sau khi xƠy dỹng phÊi thọa mÂn cĂc r ng buc ữổc ữa ra trong quĂ tr
nh c tÊ ban u?
giÊi quyt cĂc vĐn trản, mt trong cĂc giÊi phĂp thổng dửng v hiằu quÊ
ữổc sò dửng l Ăp dửng cĂc phữỡng phĂp hnh thức. Ơy l phữỡng phĂp sò
dửng cĂc mổ hnh toĂn hồc cho viằc c tÊ, phĂt trin v kim chứng cĂc hằ
thng phn mm v phn cứng [8, 22, 44, 57]. CĂch tip cn n y c biằt quan
trồng i vợi cĂc hằ thng cõ yảu cu chĐt lữổng cao, chflng hn hằ thng iu
khin lặ phÊn ứng ht nhƠn hay iu khin tản lòa, hằ thng iu khin cn gt
ga t u,v.v. Trong cĂc hằ thng n y, vĐn an to n hay an ninh cõ vai trặ quan
trồng gõp phn Êm bÊo rng quĂ trnh phĂt trin hằ thng s khổng cõ lỉi.
1


CĂc phữỡng phĂp hnh thức c biằt hiằu quÊ ti giai on u ca quĂ trnh phĂt
trin (ti giai on phƠn tch thit k), những cụng cõ th ữổc sò dửng cho cĂc
giai on sau ca quĂ trnh xƠy dỹng v phĂt trin hằ thng.
mt hằ thng cõ hiằu quÊ cao v chĐt lữổng dch vử (chĐt lữổng dch vử
tt), cĂc phữỡng thức cn ữổc tin h nh song song tông khÊ nông v tc tnh
toĂn (Vt Mazurkiewicz  c tÊ ữổc c tnh n y). Mt khĂc, thỹc t l chúng ta
khổng nản gồi phữỡng thức quĂ d y , nu khổng cõ th s gƠy ra tnh trng
dch vử khổng Ăp ứng ữổc. Mt v dử nhọ trản thỹc t v vĐn n y

m chúng ta hay gp phÊi l thao tĂc m tằp tin (hoc chữỡng trnh) trản mĂy t
nh (hằ iu h nh windows). Chúng ta nhĐn úp chut chy mt chữỡng trnh
n o õ, nu chữa thĐy chữỡng trnh thỹc hiằn, nhiu ngữới s li nhĐn
úp m lản v thao tĂc n y ữổc lp li nhiu ln cho tợi khi trản m n hnh hin
th chữỡng trnh cn m. Lúc n y s cõ nhiu bÊn sao ca chữỡng trnh
chy lản (do nhĐn nhiu ln) v ngữới dũng li phÊi õng bợt i (thữớng li mt bÊn).
Nguyản nhƠn ca viằc n y l chữỡng trnh õ cn mt khoÊng thới gian thỹc
hiằn những ngữới dũng khổng bit (khổng chớ) m l m thao tĂc m liản tửc (gồi
chữỡng trnh quĂ "d y"). Nhữ vy chúng ta cn cõ r ng buc v thới gian cho
mỉi phữỡng thức th hiằn thới gian ti thiu v ti a phữỡng thức cn thỹc hiằn
v Ăp ứng yảu cu dch vử. Do õ, thảm v o cĂc r ng buc thới gian cho vt
Mazurkiewicz l hổp lỵ v phữỡng phĂp c tÊ hằ thng sò dửng vt
Mazurkiewicz m rng v thới gian l cõ chứa chĐt lữổng dch vử (v kha
cnh thới gian).
i tữổng nghiản cứu trong lun Ăn l cĂc hằ thng phn mm dỹa trản th
nh phn cõ tnh tữỡng tranh v cõ r ng buc thới gian hay gồi mt cĂch ngn
gồn l hằ tữỡng tranh cõ r ng buc (cõ yu t) thới gian nhm tn dửng cĂc
th mnh ca cĂch tip cn phĂt trin phn mm dỹa trản th nh phn v cĂc
phữỡng phĂp hnh thức trong phĂt trin phn mm. Trong cĂc hằ thng, tnh
tữỡng tranh l mt thuc tnh ca hằ thng trong õ mt s dch vử ca hằ
thng ữổc cho php truy cp mt cĂch song song. R ng buc v thới gian
trong lun Ăn l cĂc yảu cu v thới gian thỹc thi ca cĂc h nh ng trong hằ
thng, mỉi h nh ng s ữổc gn vợi mt khoÊng thới gian cho viằc thỹc thi ca
nõ. Nhữ vy, hằ tữỡng tranh cõ r ng buc thới gian trong lun Ăn n y l cĂc hằ
thng m cĂc h nh ng cõ th thỹc hiằn mt cĂch song song, cõ sò dửng dch
vử ca nhau v thảm cĂc r ng buc v khoÊng thới gian thỹc hiằn ca h nh
2


ng. Ơy l mt lợp b i toĂn nhọ trong cổng nghằ phĂt trin phn mm dỹa trản
th nh phn những li cõ ứng dửng rĐt lợn v ặi họi tin cy cao. Do õ, mửc tiảu
ca lun Ăn l phĂt trin mt phữỡng phĂp hnh thức c tÊ v kim chứng cĂc
giao diằn ca cĂc th nh phn phn mm cõ tnh tữỡng tranh v
r ng buc v thới gian. Sau õ, lun Ăn Ăp dửng phữỡng phĂp ữổc xuĐt v o viằc
c tÊ, phƠn tch v kim chứng cĂc mổ hnh khĂc nhau ca cĂc hằ thng
phn mm dỹa trản th nh phn.
Hiằn nay  cõ mt s cĂc phữỡng phĂp xuĐt giÊi quyt b i toĂn c tÊ v kim
chứng hằ thng những him thĐy phữỡng phĂp n o c tÊ ỗng thới tnh tữỡng
tranh v r ng buc thới gian. CĂc phữỡng phĂp chung thữớng sò dửng cĂc mổ
hnh l cĂc hằ dch chuyn trng thĂi hay cĂc ổ-tổ-mĂt c tÊ cĂc hot ng ca
mt th nh phn (hằ thng). Nhng phữỡng phĂp n y  cõ nhng kt quÊ tt v
ữổc sò dửng rng rÂi những khổng tp trung v hỉ trổ v o c tÊ thới gian
cụng nhữ tnh tữỡng tranh m quan tƠm tợi viằc l m th n o cõ th mổ hnh
ữổc hằ thng nhữ trong [56, 71, 72]. Mt s phữỡng phĂp khĂc sò dửng cĂc
mổ hnh ngÔu nhiản [6], trong õ cĂc nghiản cứu tp trung v o viằc phĂt trin
lỵ thuyt chuỉi Markov, chuỉi Markov thới gian v mổ hnh xĂc suĐt nhm xò
lỵ cĂc hằ thng xĂc suĐt (bao gỗm cÊ cĂc r ng buc thới gian v tữỡng tranh).
Ơy l mt kiu hằ thng cõ nhiu ứng dửng lợn, tuy nhiản mửc tiảu ca lun Ăn
khổng tp trung v o cĂc hằ thng n y.
c tÊ cĂc hằ tữỡng tranh, cổng cử ữổc sò dửng ph bin l lỵ thuyt Vt
Mazurkiewicz [30, 55]. CĂc khĂi niằm v Vt Mazurkiewicz (gồi tt l Vt) Â ữổc
giợi thiằu mổ tÊ h nh vi khổng liản tửc ca hằ thng song song thổng qua
cĂc quan sĂt liản tửc ca nõ. Vt biu din quĂ trnh ỗng thới theo cũng mt
cĂch nhữ cĂc chuỉi biu din mt cĂch tun tỹ. Lỵ thuyt v Vt ữổc sò dửng
nhữ mt cổng cử suy lun v quy trnh khổng liản tửc; l mt vĐn ca thỹc
t sò dửng lỵ thuyt n y ngữới ta cõ th cõ ữổc mt tnh toĂn ca cĂc tin trnh
tữỡng tranh tữỡng tỹ nhữ nhng cĂi cõ sfin cho hằ thng tun tỹ. Trong lỵ
thuyt n y, cĂc khĂi niằm cỡ bÊn ữổc xuĐt l quan hằ phử thuc- c lp, ngổn
ng Vt, ổ-tổ-mĂt oĂn nhn ngổn ng Vt cụng nhữ lổgic thới gian tuyn t
nh biu din Vt ữổc c biằt quan tƠm v cõ nhiu nghiản cứu hỉ trổ, m
rng nhữ trong [14, 31, 50, 68]. iu n y khflng nh lỵ thuyt Vt l cổng cử cõ
hiằu quÊ trong c tÊ cĂc hằ tữỡng tranh bi tnh ỡn giÊn,
3


tiằn dửng ca phữỡng phĂp. Tuy nhiản cổng cử n y cõ hn ch l khổng hỉ trổ
c tÊ cĂc r ng buc thới gian. Ơy l mt kiu r ng buc ữổc yảu cu trong nhiu
ứng dửng quan trồng v ph bin. Nhng hằ cõ r ng buc n y ữổc gồi l cĂc
hằ thới gian thỹc hoc ỡn giÊn hỡn l cĂc hằ thng cõ r ng buc thới gian.
Do õ, nghiản cứu v c tÊ cĂc hằ cõ cĂc r ng buc thới gian ữổc nhiu nh
nghiản cứu quan tƠm xem xt v xuĐt cĂc phữỡng phĂp c tÊ v kim chứng.
Hu ht cĂc xuĐt n y u dỹa trản lỵ thuyt v cĂc ổ-tổ-mĂt thới gian (TA Timed Automata) [4, 11]. Lỵ thuyt n y ữổc coi l cổng cử khổng th thiu khi
nghiản cứu v cĂc hằ thng thới gian thỹc. ng dửng ổ-tổ-mĂt thới gian, ngữới
phĂt trin hằ thng s mổ tÊ mỉi th nh phn bng mt ổ-tổ-mĂt v hằ thng
s l mt mng cĂc ổ-tổ-mĂt ữổc ghp ni vợi nhau theo mt cĂch thức phũ
hổp. CĂc kt quÊ v lỵ thuyt cụng nhữ cĂc thut toĂn chứng minh  ữổc
nghiản cứu v giợi thiằu. Tuy nhiản, phữỡng phĂp n y v cĂc m rng nhữ trong
[46, 35] li rĐt khõ khôn trong viằc mổ tÊ cĂc r ng buc v tnh tữỡng tranh.
Chi tit v lỵ thuyt Vt v ổ-tổ-mĂt thới gian s ữổc giợi thiằu trong chữỡng 2.
Ơy l hai lỵ thuyt nn tÊng trong nghiản cứu ca lun Ăn n y. Mt s nghiản cứu
khĂc  sò dửng khĂi niằm Vt thới gian (timed traces) mổ tÊ h nh vi hằ thng
nhữ trong [12, 73] v mt s nghiản cứu liản quan. Trong cĂc nghiản cứu n y,
Vt thới gian ữổc nh nghắa nhm giÊi cĂc b i toĂn v kim chứng mổ hnh
(Model checking) nhữ viằc sò dửng Vt thới gian ữổc nh nghắa trản tp cĂc
ỗng hỗ ca ổ-tổ-mĂt thới gian nhm giÊi b i toĂn v giÊm bũng n khổng
gian trng thĂi vũng trong ổ-tổ-mĂt thới gian hoc giÊi cĂc b i toĂn kim chứng
cho mổ hnh mch bĐt ỗng b. CĂc nghiản cứu n y khĂc vợi nghiản cứu trong
lun Ăn v mửc tiảu. Trong lun Ăn, mửc ch cĂc nghiản cứu l xuĐt phữỡng
phĂp c tÊ cĂc giao diằn ca cĂc th nh phn. Tuy nhiản, iu d thĐy l cĂc nghiản
cứu n y v nghiản cứu trong lun Ăn cõ th hỉ trổ nhau nhm phĂt huy ht lổi
ch m lỵ thuyt Vt mang li.
Gn Ơy, trong [27], cĂc tĂc giÊ Â xuĐt mt phữỡng phĂp c tÊ v kim chứng
cĂc giao diằn thới gian thỹc. Trong nghiản cứu n y, hằ thng ữổc hnh th nh
bi ghp ni cĂc giao diằn thới gian thỹc vợi nhau, mỉi giao diằn biu din mt
th nh phn hằ thng. Giao diằn thới gian thỹc l giao diằn vợi r ng buc thới gian
liản quan gia thới im u ra vợi thới im u v o. Ti mt thới im trong quĂ trnh
thỹc hiằn, mt h nh vi ca giao diằn theo mt hổp ỗng ữổc thỹc hiằn vợi mổi
trữớng v chức nông ca nõ cụng nhữ thới gian
4


thỹc hiằn Êm bÊo thỹc hiằn hổp ỗng. Hổp ỗng n y ữổc xĂc nh nhữ l mt
thit k theo thới gian sò dửng cĂc kỵ hiằu trong UTP (Unifying Theories of
Programming), v phử thuc v o lch sò tnh toĂn ca giao diằn. Nghiản cứu
ữa ra mổ hnh phử thuc n y nhữ l mt chức nông b phn t lch sò tnh
toĂn ca giao diằn tợi hổp ỗng theo thới gian thỹc. CĂc tĂc giÊ cụng ữa ra
phữỡng phĂp to giao diằn mợi t viằc ghp ni cĂc giao diằn li vợi nhau, cĂch l
m mn cĂc giao diằn cụng nhữ ch ra cĂch biu din hu hn cho cĂc giao
diằn. Tuy nhiản, hn ch lợn nhĐt trong phữỡng phĂp n y l chữa hỉ trổ c tÊ t
nh tữỡng tranh trong hằ thng m phữỡng phĂp ch quan tƠm nhiu tợi giÊi
quyt mi quan hằ u v o u ra ca yảu cu giao diằn. Mt ứng dửng khĂc ca
Vt thới gian ữổc xuĐt trong [23] giÊi b i toĂn kim chứng ng. CĂc tĂc giÊ sò
dửng khĂi niằm hp en mổ tÊ cĂc mổ hnh hằ thng, trong õ mt hp en l
hằ thng thỹc v mt hp en l mổ hnh ca hằ thng õ. Hai hằ thng n y
ữổc thỹc hiằn song song vợi cũng iu kiằn u v o. Mt b quan sĂt tỹ ng s
nhn cĂc u ra v i sĂnh vợi nhau ngay tức th. CĂc kt
quÊ nghiản cứu trong n y  ữa ra mt thut toĂn cho b quan sĂt i sĂnh hai Vt
thới gian ca hai mổ hnh trản.
XuĐt phĂt t cĂc nhn nh v nghiản cứu trản, lun Ăn nghiản cứu v xuĐt mt
phữỡng phĂp hiằu quÊ trong viằc c tÊ cĂc giao diằn th nh phn ca cĂc hằ
thng phn mm dỹa trản th nh phn m cõ cĂc r ng buc v thới gian
v tnh tữỡng tranh. Lun Ăn tp trung nghiản cứu b i toĂn v c tÊ v kim
chứng cĂc hằ thng tữỡng tranh, cĂc hằ thng cõ r ng buc thới gian cụng nhữ
cĂc phữỡng phĂp  ữổc sò dửng giÊi b i toĂn õ. Trản cỡ s õ, vợi i tữổng
nghiản cứu trong lun Ăn, lun Ăn tp trung nghiản cứu cĂc phữỡng phĂp ti ữu
nhĐt, xem xt cĂc vĐn v nghiản cứu Ăp dửng, m rng xuĐt ra phữỡng
phĂp mợi, hiằu quÊ nhm t ữổc mửc tiảu nghiản cứu. Lun Ăn cụng Ăp dửng
phữỡng phĂp xuĐt v o mt s mổ hnh thit k thổng dửng minh chứng
cho khÊ nông ứng dửng ca phữỡng phĂp.

1.2

CĂc kt quÊ chnh ca lun Ăn

Vợi mửc ch nghiản cứu phữỡng phĂp c tÊ v kim chứng cĂc giao diằn th nh
phn cho cĂc hằ thng dỹa trản th nh phn cõ chứa chĐt lữổng dch vử v t
nh tữỡng tranh, lun Ăn  t ữổc cĂc kt quÊ chnh nhữ sau.
5


Lun Ăn xuĐt lỵ thuyt Vt thới gian hỉ trổ c tÊ cĂc r ng buc v thới gian
trản cĂc hằ thng tữỡng tranh thới gian thỹc. Vt thới gian l mt sỹ m rng v
thới gian ca Vt Mazurkiewicz bng viằc b sung v o Vt Mazurkiewicz mt h
m gĂn nhÂn thới gian. Vợi viằc m rng n y, Vt thới gian cõ th d d ng c tÊ cĂc
h nh vi ca hằ thng tữỡng tranh cõ r ng buc thới gian. Trong lỵ thuyt n y, lun
Ăn cặn xuĐt khĂi niằm Vt khoÊng. Vt khoÊng l cĂc Vt Mazurkiewicz m mỉi
kỵ hiằu (h nh ng) trong bÊng ch cĂi phử thuc ữổc gĂn mt r ng buc l mt
khoÊng thới gian. Vt khoÊng ữổc sò dửng biu din cĂc r ng buc thới gian
ca cĂc hằ thng m mỉi h nh ng ca cĂc hằ thng n y cõ r ng buc v khoÊng
thới gian hot ng v cung cĐp dch vử. Vt khoÊng v Vt thới gian cõ mi quan
hằ vợi nhau, Vt khoÊng l biu din ngn gồn ca mt tp cĂc Vt thới gian. Lun
Ăn cụng ữa v o ổ-tổ-mĂt khoÊng bĐt ỗng b l m cổng cử oĂn nhn lợp ngổn
ng Vt thới gian chnh quy sò dửng trong cĂc b i toĂn v kim chứng hằ
thng. Mt kt quÊ trong lun Ăn l b i toĂn kim tra tnh rỉng ca ổ-tổ-mĂt
khoÊng bĐt ỗng b l quyt nh ữổc dũ phức tp khổng phÊi l a thức. hỉ
trổ viằc biu din c tÊ cĂc thuc tnh cn kim chứng ca cĂc hằ thng,
trong lỵ thuyt Vt thới gian, lun Ăn ữa v o lổgic thới gian thỹc tuyn tnh c tÊ
thuc tnh ca cĂc Vt thới gian. Lổgic n y l mt m rng v thới gian ca lổgic
thới gian tuyn tnh (LTL
- Linear Temporal Logic). Mi quan hằ gia ổ-tổ-mĂt khoÊng bĐt ỗng b v
lổgic n y cụng ữổc cp v chứng minh. Nhữ vy, vợi lỵ thuyt Vt thới gian
xuĐt, cĂc hằ thng tữỡng tranh cõ r ng buc thới gian s d d ng ữổc c tÊ v
kim chứng bng cĂc ổ-tổ-mĂt khoÊng bĐt ỗng b v cĂc cổng thức ca lổgic
thới gian thỹc tuyn tnh.
minh chứng cho tnh hiằu quÊ ca phữỡng phĂp ữổc xuĐt, lun Ăn Ăp
dửng phữỡng phĂp n y v o viằc c tÊ, phƠn tch v kim chứng cho ba mổ hnh
ứng dửng thit k hằ thng dỹa trản th nh phn. Vợi mỉi mổ hnh, cĂc h nh

vi ca hằ thng ữổc c tÊ thổng qua cĂc Vt thới gian. Nhữ vy, cĂc mổ hnh
n y cõ th c tÊ ữổc cĂc tnh chĐt tữỡng tranh v r ng buc v thới gian ca cĂc
hằ thng cn kim chứng, cử th:
i.

Lun Ăn sò dửng cĂc Vt thới gian c tÊ cĂc giao thức trong cĂc giao diằn
th nh phn nhm hỉ trổ c tÊ cĂc truy cp ỗng thới cõ yu t thới gian tợi cĂc
dch vử ca mt th nh phn bng viằc m rng mổ hnh rCOS [74] v
thới gian. Trong mổ hnh n y, hằ thng ữổc xƠy dỹng bi cĂc th nh
6


phn kt hổp vợi nhau. Mt hổp ỗng th nh phn ữổc nh nghắa bao
gỗm cĂc c tÊ giao diằn, cĂc phữỡng thức khi to giĂ tr ban u, cĂc c tÊ
phữỡng thức, cĂc r ng buc bĐt bin v cĂc c tÊ giao thức tữỡng tĂc l cĂc Vt
thới gian. Khi õ, mt th nh phn ữổc nh nghắa nhữ l mt sỹ thỹc thi ca
mt hổp ỗng. CĂc kt quÊ ch ra mổ hnh trong nghiản cứu
n y hỉ trổ sỹ phƠn biằt gia cĂc r ng buc chức nông v phi chức nông,
v kim chứng hnh thức kt hổp ca cĂc hằ thng thới gian dỹa trản th nh
phn. Mổ hnh n y cụng ch ra thut toĂn tm cĂc giao thức cho cĂc th
nh phn kt hổp v b i toĂn m rng hằ thng thổng qua cĂc php toĂn l m
mn v ghp ni cĂc th nh phn.
ii. Tip theo, lun Ăn ữa ra mt mổ hnh thit k hằ thng dỹa trản giao diằn
[3] cho cĂc hằ tữỡng tranh cõ r ng buc thới gian, trong õ xuĐt khĂi niằm
ổ-tổ-mĂt giao diằn tữỡng tranh cõ r ng buc thới gian. -tổ-mĂt n y mt hn
ch ca ổ-tổ-mĂt khoÊng bĐt ỗng b khi ch quan tƠm cĂc h nh ng u v
o v u ra ca hằ thng. Trong mổ hnh n y, mỉi th nh phn ca hằ
thng s ữổc c tÊ bi mt ổ-tổ-mĂt v hằ thng s l mt tch song
song cĂc ổ-tổ-mĂt. CĂc vĐn v khÊ nông ghp ni cĂc th nh phn, cĂch
thức ghp ni cĂc th nh phn, mổi trữớng cho th nh phn v l m mn cĂc
th nh phn cụng ữổc xuĐt. Mổ hnh n y cụng chứng minh viằc Êm
bÊo hai tnh chĐt cỡ bÊn l thỹc thi c lp v thit k gia tông trong lỵ thuyt
v thit k dỹa trản giao diằn.
iii. Cui cũng, lun Ăn cụng ch ra phữỡng phĂp xuĐt (lỵ thuyt Vt thới gian)
cụng cõ khÊ nông Ăp dửng m rng cho cĂc hằ thng tữỡng tỹ nhữ cĂc hằ
phƠn tĂn cõ r ng buc thới gian bng viằc ữa ra mổ hnh hằ thng phƠn
tĂn tữỡng tranh cõ yu t thới gian. Nghiản cứu n y l mt m rng v thới
gian ca hằ dch chuyn phƠn tĂn [50] m õ ngổn ng oĂn nhn ca hằ l
cĂc Vt thới gian. Trong mổ hnh n y, lun Ăn cụng ữa ra mt lổgic thới
gian tuyn tnh ữổc th hiằn trỹc tip trản Vt thới gian theo cĂc cĐu hnh
Foata c tÊ cĂc thuc tnh lổgic hằ thng. CĂc kt quÊ nghiản cứu Â
chứng minh v ch ra rng b i toĂn kim chứng hằ thng l quyt nh ữổc.

7


Gii thiu

Kin thc tng quan:
- CBSD
- ễ-tụ-mỏt thi gian
- Lý thuyt vt Mazurkiewicz
Lý thuyt vt thi gian:

-

Vt thi gian,

-

p gnd

ễ-tụ-mỏt oỏn nhn ngụn ng vt
thi gian,
Logic c t tớnh cht vt thi gian.
g
p

d



n

Mụ hỡnh h phõn tỏn
thi gian

Mụ hỡnh h tng tranh
thi gian

p dn

g
Mụ hỡnh da trờn ụ-tụ-mỏt
giao din

Hnh 1.1: CĐu trúc lun Ăn

1.3

B cửc ca lun Ăn

Lun Ăn ữổc b cửc gỗm cĂc chữỡng sau. Chữỡng 2 trnh b y tõm tt cĂc
nghiản cứu nn tÊng cho cĂc nghiản cứu tip theo ca lun Ăn. Trong chữỡng n
y, cĂc lỵ thuyt v cổng nghằ phn mm nõi chung, ổ-tổ-mĂt thới gian v lỵ
thuyt Vt Mazurkiewicz ữổc giợi thiằu. CĂc lỵ thuyt n y l lỵ thuyt cỡ bÊn cho
cĂc nghiản cứu phĂt trin trong lun Ăn.
Chữỡng 3 ữa ra lỵ thuyt Vt thới gian dỹa trản Vt Mazurkiewicz. Trong
chữỡng n y, lun Ăn xuĐt mt nghiản cứu v m rng v thới gian trản cĂc Vt
dỹa trản cĂc lổi ch quan trồng ca chúng trong viằc c tÊ hằ thng tữỡng
tranh. Lun Ăn phĂt trin thảm v o õ yu t thới gian vợi cĂc r ng buc khoÊng
cho cĂc h nh ng ca hằ thng. Vợi sỹ gia tông n y, Vt Mazurkiewicz tr th nh
Vt thới gian v phũ hổp cho c tÊ cĂc th thức giao diằn ca cĂc th nh phn.
CĂc nghiản cứu trong lun Ăn cặn ữa ra mt ổ-tổ-mĂt oĂn nhn ngổn ng
8


Vt thới gian ữổc gồi l ổ-tổ-mĂt khoÊng bĐt ỗng b. Chữỡng n y cụng ữa ra
mt lổgic cho php hỉ trổ cĂc c tÊ lổgic ca hằ thng v ữổc th hiằn trỹc
tip trản Vt thới gian. Nhữ vy Vt thới gian l c tÊ mt lợp lợn cĂc b i toĂn ứng
dửng liản quan.
Chữỡng 4 trnh b y mt ứng dửng ca lỵ thuyt Vt trong viằc c tÊ hằ
thng tữỡng tranh cõ yu t thới gian dỹa trản viằc sò dửng Vt thới gian cho c
tÊ cĂc th thức giao diằn th nh phn ữổc m rng t lỵ thuyt rCOS. Trong
chữỡng n y, chúng tổi nh nghắa li cĂc khĂi niằm v thit k, giao diằn, th nh
phn, cĂc php toĂn l m mn, ghp ni ca rCOS. Nhữ vy, vợi viằc l m
n y, lỵ thuyt rCOS cõ th m rng c tÊ cĂc hằ tữỡng tranh cõ yu t thới gian.
Chữỡng 5 l mt phĂt trin ca lỵ thuyt Vt trản cỡ s xƠy dỹng mt phữỡng
phĂp phĂt trin hằ tữỡng tranh cõ yu t thới gian. Trong chữỡng n y chúng tổi
xuĐt mổ hnh hằ tữỡng tranh cõ yu t thới gian l mt tp cĂc th nh phn
tữỡng thch ữổc ghp ni vợi nhau m mỉi th nh phn l mt th nh phn tữỡng
tranh cõ yu t thới gian. Lỵ thuyt v thit k dỹa trản th nh phn ca chúng tổi
dỹa trản lỵ thuyt v thit k dỹa trản giao diằn ca Thomat Henzinger v cĂc
cng sỹ. l m iu n y, chúng tổi  hn ch v ổ-tổ-mĂt khoÊng bĐt ỗng b th
nh ổ-tổ-mĂt giao diằn tữỡng tranh thới gian bĐt ỗng b c tÊ cĂc th nh phn
tữỡng tranh cõ yu t thới gian. CĂc nh nghắa v php toĂn trản th nh phn
ữổc chúng tổi cp y trong chữỡng n y.
Chữỡng 6 mt ln na ứng dửng Vt thới gian v o trong viằc c tÊ hằ cõ yu
t thới gian. Trong chữỡng n y, lun Ăn xuĐt m rng hằ phƠn tĂn dỹa trản viằc
mổ hnh bng cĂc hằ dch truyn phƠn tĂn. Chúng tổi  sò dửng Vt thới
gian nhữ l ngổn ng ca hằ phƠn tĂn bng viằc xuĐt hằ dch chuyn thới
gian phƠn tĂn c tÊ hằ thng v xuĐt lổgic thới gian trản cĂc cĐu hnh
Foata c tÊ cĂc thuc tnh lổgic ca hằ thng. Chúng tổi cụng ch ra thut
toĂn kim chứng hằ thng bng cĂch c tÊ trản v chứng minh rng b i toĂn kim
chứng l quyt nh ữổc.
CĂc kt lun v lun Ăn v cĂc nghiản cứu tip theo ca lun Ăn ữổc chúng tổi
trnh b y trong chữỡng 7. CĐu trúc tng quan cĂc phn trong lun Ăn ữổc
th hiằn trong Hnh 1.1.

9


Chữỡng 2

Kin thức nn tÊng
Chữỡng n y giợi thiằu mt s kin thức nn tÊng phửc vử cho cĂc nghiản cứu
chuyản sƠu ca lun Ăn theo mửc tiảu ra. CĂc kin thức n y bao gỗm cĂc ni
dung sau:
i. CĂc khĂi quĂt v cổng nghằ phn mm dỹa trản th nh phn. Kin thức tng
quĂt n y ữa ra cĂi nhn cỡ bÊn v to n diằn v sỹ phĂt trin ca cổng nghằ
phn mm dỹa trản th nh phn bao gỗm cĂc cổng nghằ hiằn nay, vĐn

Êm bÊo chĐt lữổng, cĂc mổ hnh Êm bÊo cụng nhữ cĂc cổng on
quan trồng trong quĂ trnh phĂt trin phn mm. T õ, nh thit k s bit
ữổc viằc Êm bÊo cổng on n o ra sao, th n o v cĂi n o quyt nh chnh
cụng nhữ cĂc vĐn cn phÊi giÊi quyt.
ii. Phữỡng phĂp ph bin trong c tÊ cĂc th nh phn cõ chứa cĂc r ng buc
thới gian l sò dửng cổng cử l lỵ thuyt ổ-tổ-mĂt thới gian [4, 11]. Ơy l
cổng cử ni ting v ữổc ứng dửng hoc ữổc coi l nn tÊng trong nghiản
cứu cĂc hằ cõ yu t thới gian.
iii. Lỵ thuyt Vt Mazurkiewicz [30, 68]. Ơy l lỵ thuyt ữổc ứng dửng trong giÊi
quyt b i toĂn c tÊ ữổc cĂc tnh chĐt tữỡng tranh ca cĂc th nh phn. CĂc
kt quÊ trong lun Ăn s dỹa trản lỵ thuyt n y phĂt trin nhm t ữổc mửc
tiảu ra.
Chi tit cĂc ni dung trản

ữổc trnh b y trong cĂc phn dữợi Ơy.

10


2.1
2.1.1

Cổng nghằ phn mm dỹa trản th nh phn
Giợi thiằu

Hằ thng phn mm hiằn i ng y c ng tr nản quy mổ lợn, phức tp v khổng
d nm bt kim soĂt. Hằ quÊ tĐt yu l chi ph phĂt trin cao, nông suĐt thĐp,
khổng th quÊn lỵ chĐt lữổng phn mm v cõ nguy cỡ cao chuyn sang
cổng nghằ mợi [63]. iu n y  dÔn tợi mt nhu cu cho viằc tm kim mt mổ
hnh phĂt trin phn mm mợi, hiằu quÊ, v chi ph phÊi chông. Mt trong
nhng giÊi phĂp hứa hàn nhĐt hiằn nay l phĂt trin phn mm dỹa trản
phữỡng phĂp tip cn dỹa trản th nh phn. CĂch tip cn n y ữổc dỹa trản ỵ
tững rng cĂc hằ thng phn mm cõ th ữổc phĂt trin bng cĂch chồn cĂc th
nh phn cõ sfin thch hổp v sau õ lp rĂp chúng vợi mt kin trúc phn mm
 ữổc xĂc nh [25]. Phữỡng phĂp tip cn phĂt trin phn mm mợi n y l rĐt khĂc
nhau t cĂch tip cn truyn thng trong õ cĂc hằ thng phn mm cõ th thỹc
hiằn t u v ữổc gồi l cổng nghằ phn mm dỹa trản th nh phn (CBSE
- Component-Based Software Engineering-CBSE). Nhng th nh phn
thữỡng mi cõ sfin (Component Off-the-Shelf - COTS) cõ th ữổc phĂt trin bi
cĂc nh phĂt trin khĂc nhau bng cĂch sò dửng cĂc ngổn ng khĂc nhau v cĂc
nn tÊng khĂc nhau. iu n y cõ th ữổc minh hồa trong Hnh 2.1, cĂc th nh
phn COTS cõ th ữổc kim tra t mt kho lữu tr th nh phn, v lp rĂp th nh
mt hằ thng phn mm theo mửc tiảu cõ trữợc.
PhĂt trin phn mm dỹa trản th nh phn (Component-Based Software
Development-CBSD) cõ th l m giÊm Ăng k chi ph phĂt trin v thới gian ữa
ra th trữớng. Nõ cụng gõp phn cÊi thiằn viằc bÊo tr, tông tin cy v chĐt
lữổng tng th ca hằ thng phn mm [36]. CĂch tip cn n y khổng
ch nhn ữổc sỹ quan tƠm trong cng ỗng nghiản cứu m cặn trong ng nh
cổng nghiằp phn mm. Chu ký sng v mổ hnh k thut phn mm ca
CBSD cõ nhiu khĂc nhau so vợi cĂc k thut truyn thng. Ơy l nhng cổng
viằc m CBSE ữổc tp trung nghiản cứu v phĂt trin.
Cho n nay, cĂc cổng nghằ th nh phn phn mm l mt cổng nghằ mợi
ni, nõ vÔn cặn nhiu vĐn trữợc khi ữa chúng n ữổc sỹ phĂt trin ho n
thiằn. Khổng cõ tiảu chu'n hoc hữợng dÔn n o trong lắnh vỹc mợi n y, v thm
ch khổng cõ mt nh nghắa thng nhĐt v "th nh phn". Tuy nhiản, mt th
nh phn cõ ba tnh nông chnh[15]:
11


i. Mt th nh phn l mt phn c lp v cõ th thay th ca mt hằ thng thỹc
hiằn mt chức nông mt cĂch rê r ng,
ii. Mt th nh phn hot ng trong bi cÊnh ca mt kin trúc ữổc xĂc nh rê, v
iii. Mt th nh phn giao tip vợi cĂc th nh phn khĂc bi giao diằn ca nõ.

Thnh phn 1

Kho cỏc
thnh phn

Thnh phn 2

H thng phn
mm

.
.
.
Chn thnh phn

Thnh phn n

Ghộp

Thnh phn thng mi (COTS)

Hnh 2.1: Mổ hnh phĂt trin CBSE

Êm bÊo rng mt phn mm dỹa trản th nh phn cõ th chy úng cĂch v
hiằu quÊ th kin trúc hằ thng l yu t quan trồng nhĐt. Theo cÊ hai cng
1

ỗng nghiản cứu [37] v ng nh cổng nghiằp thỹc h nh , kin trúc hằ thng ca
cĂc hằ thng phn mm dỹa trản th nh phn phÊi l mt kin trúc nhiu lợp v
mổ- un (Hnh 2.2). Lợp kin trúc l hằ thng ứng dửng hỉ trổ doanh nghiằp.
Lợp thứ hai bao gỗm cĂc th nh phn tham gia v o mt doanh nghiằp cử th
hoc mt min ứng dửng, bao gỗm cĂc th nh phn cõ th sò dửng trong hỡn
mt ứng dửng duy nhĐt. Lợp thứ ba l th nh phn kinh doanh qua trung gian
bao gỗm cĂc phn mm ph bin v cĂc giao diằn cho cĂc thỹc th khĂc ữổc
thit lp. Cui cũng, lợp thĐp nhĐt ca cĂc th nh phn phn mm hằ thng bao
1http://www4.ibm.com/software/ad/sanfrancisco

12


gỗm cĂc th nh phn cỡ bÊn m giao tip vợi cĂc hằ thng iu h nh cỡ bÊn v phn
cứng.
CĂc cổng nghằ dỹa trản th nh phn hiằn ti  ữổc sò dửng thỹc hiằn xƠy
dỹng cĂc hằ thng phn mm khĂc nhau, chflng hn nhữ phn mm th nh
phn phƠn tĂn hữợng i tữổng [72] v cĂc ứng dửng Web cho doanh nghiằp
[64]. Ngo i ra cặn cõ mt s sÊn ph'm thữỡng mi ữổc tham gia v o cuc cĂch
mng th nh phn phn mm, chflng hn nhữ BEA, Microsoft, IBM v Sun. Mt v
dử ni bt l dỹ Ăn ca IBM SanFrancisco. Nõ cung cĐp mt cỡ s h tng
i tữổng phƠn tĂn cõ th tĂi sò dửng v thit lp mt cĂch phong phú ca th nh
2

phn ứng dửng cho cĂc nh phĂt trin ứng dửng .
2.1.2

CĂc cổng nghằ xƠy dỹng hằ thng phn mm dỹa trản th nh phn
hiằn nay

Mt s phữỡng phĂp tip cn, nhữ Visual Basic Controls (VBX), cĂc iu khin
ActiveX, cĂc thữ viằn lợp, JavaBeans,... ữa ra cĂch tip cn v ngổn ng liản
quan ca chúng nhữ Visual Basic, C++, Java, v cĂc cổng cử hỉ trổ chia sã
v phƠn tĂn cĂc phn ứng dửng. Những tĐt cÊ cĂc phữỡng phĂp tip cn u dỹa
v o mt s dch vử cỡ bÊn cung cĐp cĂc thổng tin giao tip v phi hổp cn
thit cho cĂc ứng dửng. Cỡ s h tng ca cĂc th nh phn ( ổi khi ữổc gồi l mt
mổ hnh th nh phn) hot ng nhữ "hằ thng ng nữợc" cho php giao tip
gia cĂc th nh phn [15]. Trong s cĂc cỡ s h tng cổng nghằ th nh phn
 ữổc phĂt trin, cõ ba nh phĂt trin  tr th nh chu'n l : OMG CORBA,
Microsoft Component Object Model (COM) v Distributed COM (DCOM), v
ca Sun JavaBeans v Enterprise JavaBeans. Dữợi Ơy s giợi thiằu tng quan
v ba cổng nghằ n y.
CORBA

CORBA (vit tt ca Common Object Request Broker Architecture) l mt chu'n
m cho khÊ nông tữỡng tĂc ứng dửng ữổc nh nghắa v ữổc hỉ trổ bi tp o
n quÊn lỵ i tữổng (Object Management Group - OMG), mt t chức ca
3

hỡn 400 nh cung cĐp phn mm v ngữới sò dửng . Nõi mt cĂch ỡn giÊn,
2

http://www4.ibm.com/software/ad/sanfrancisco
3http://www.omg.org/corba/whatiscorba.html

13


Hnh 2.2: Kin trúc CBSE

CORBA quÊn lỵ chi tit v khÊ nông tữỡng tĂc th nh phn, v cho php cĂc ứng
dửng giao tip vợi nhau vợi cĂc a im v thit k khĂc nhau. Giao diằn
l cĂch duy nhĐt m cĂc ứng dửng hoc cĂc th nh phn qua nõ giao tip vợi
nhau.
Phn quan trồng nhĐt ca mt hằ thng CORBA l ORB(Object Request
Broker ). ORB l phn trung gian cho viằc thit lp mi quan hằ khĂch-ch
(client-server) gia cĂc th nh phn. Sò dửng mt ORB, mt mĂy khĂch cõ th
gồi mt phữỡng thức trản mt i tữổng mĂy ch, cõ v tr l ho n to n trong
sut vợi ngữới dũng. ORB cõ trĂch nhiằm ngôn chn mt cuc gồi v tm kim
mt i tữổng cõ th thỹc hiằn cĂc yảu cu, vữổt qua cĂc tham s ca nõ, gồi
phữỡng thức ca nõ, v trÊ li kt quÊ. CĂc mĂy khĂch khổng cn phÊi bit
ữổc nỡi i tữổng ữổc gồi, ngổn ng lp trnh, hằ iu h nh ca nõ, hoc
bĐt ký kha cnh khĂc ca hằ thng khổng liản quan n giao diằn. Bng cĂch
n y, ORB cung cĐp khÊ nông tữỡng tĂc gia cĂc ứng dửng trản cĂc mĂy khĂc
nhau trong mổi trữớng phƠn tĂn khổng ỗng nhĐt v kt ni mt cĂch liản tửc vợi
cĂc hằ thng nhiu i tữổng.
CORBA ữổc sò dửng rng rÂi trong hằ thng phƠn tĂn hữợng i tữổng [72]
bao gỗm cĂc hằ thng phn mm dỹa trản th nh phn bi v nõ cung cĐp
mt chữỡng trnh phƠn tĂn phũ hổp v mổi trữớng cõ yu t thới gian trản cĂc
ngổn ng lp trnh, hằ iu h nh, v cĂc mng phƠn tĂn ph bin.
14


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×