[論文レビュー] Communication Dualism in Distributed Systems with Petri Net Interpretation

Stanisław Chrobot, Wiktor B. Daszczuk|arXiv (Cornell University)|Dec 30, 2006

Petri Nets in System Modeling参考文献 18被引用数 14

ひとこと要約

本稿は、統合分散システムモデル（IMDS）内でのペトリネットを用いた通信二元論の形式的定式化を行い、通信を二重次元現象としてモデル化する。すなわち、メッセージ渡し（空間的）と変数共有（時間的）である。本稿では、ペトリネット解釈における自動プロセス抽出手法を提示し、同期的、非同期的、共有変数通信を統合的に1つのフレームワークでモデル化することを可能にする。

ABSTRACT

In the paper notion of communication dualism id formalized and explained in Petri net interpretation. We considcr communication dualism a basic property of communication in distributcd systems. The formalization is done in the Integrated Model of Distributed Systems (IMDS) where synchronous communication, as wcll as asynchronous message-passing and variable-sharing are modeled in a common framework. In the light of this property, communication in distributed systems can be seen as a two-dimensional phenomenon with passing being its spatial dimension and sharing its temporal dimension. Any distributed system can be modeled as a composition of message-passes asynchronous processes or as a composition of variable-sharing asynchronous processes. A method of automatic process extraction in Petri net interpretation of IMDS is presented.

研究の動機と目的

• 分散システムにおける通信二元論を、分散システムの基本的性質として形式的に定式化すること。
• IMDSを用いて、同期通信、非同期メッセージ渡し、変数共有を統合的に1つのモデル化フレームワークに統合すること。
• ペトリネットの意味論を用いて、通信を二重次元現象として表現すること。すなわち、空間的（渡し）と時間的（共有）の次元とする。
• IMDSのペトリネット解釈から、システムプロセスを自動的に抽出するための手法を開発すること。

提案手法

• 統合分散システムモデル（IMDS）を統一的フレームワークとして用い、通信二元論を形式化すること。
• 共通のペトリネット解釈を用いて、同期通信、非同期メッセージ渡し、変数共有をモデル化すること。
• メッセージ渡しを通信の空間的次元、変数共有を時間的次元として表現すること。
• IMDSのペトリネットモデルからシステムプロセスを自動的に導出するプロセス抽出アルゴリズムを定義すること。
• 場所、遷移、アーキのペトリネット構成要素を用いて、通信の意味論と状態遷移を符号化すること。
• 形式的マッピングルールを用いて、高レベルのシステムモデルと低レベルのペトリネット表現との一貫性を保証すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 分散システムにおける通信を、空間的および時間的次元を有する二元的現象として形式的に特徴づける方法は何か？
• RQ2 ペトリネットは、分散システムにおけるメッセージ渡しと変数共有のモデル統合において、どのような役割を果たすか？
• RQ3 IMDSのペトリネット解釈から、どのようにしてプロセスを自動的に抽出できるか？
• RQ4 通信二元論は、分散システムの挙動をより一貫的かつ統合的に表現するために、どのように寄与するか？
• RQ5 同期的、非同期的、共有変数通信が1つのモデル内で共存可能な形式的条件は何か？

主な発見

• 通信二元論は、メッセージ渡しが空間的次元を、変数共有が時間的次元を表す統合的コンセプトフレームワークを提供する。
• IMDSのペトリネット解釈は、同期的、非同期的、共有変数通信を1つの形式的モデルに成功して統合する。
• 自動プロセス抽出手法により、ペトリネットモデルから直接システムプロセスを導出でき、意味論的一致性が保たれる。
• 本フレームワークは、メッセージ渡しまたは変数共有の非同期プロセスの合成として、分散システムをモデル化することを可能にする。
• 形式的定式化により、異なる通信パラダイムの明確な区別と、1つの整合的システムモデル内での共存が可能になる。
• 本手法により、標準的なペトリネット解析技術を用いた分散システムの形式的検証と解析が可能になる。