[论文解读] 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 14

一句话总结

本文利用集成分布式系统模型（IMDS）中的佩特里网形式化描述了分布式系统中的通信二元性，将通信建模为二维现象：消息传递（空间）与变量共享（时间）。提出了一种佩特里网解释下的自动过程提取方法，实现了在单一框架内对同步、异步及共享变量通信的统一建模。

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.

研究动机与目标

• 将通信二元性形式化为分布式系统的基本属性。
• 利用IMDS将同步通信、异步消息传递和变量共享整合到单一建模框架中。
• 使用佩特里网语义将通信表示为二维现象——空间（传递）与时间（共享）。
• 开发一种从IMDS的佩特里网解释中自动提取过程的方法。

提出的方法

• 使用集成分布式系统模型（IMDS）作为统一框架，形式化通信二元性。
• 使用统一的佩特里网解释对同步通信、异步消息传递和变量共享进行建模。
• 将消息传递表示为通信的空间维度，将变量共享表示为时间维度。
• 定义一种过程提取算法，可自动从IMDS的佩特里网模型中推导出系统过程。
• 使用佩特里网的结构元素（如库所、变迁和弧）编码通信语义与状态转移。
• 通过正式映射规则确保高层系统模型与低层佩特里网表示之间的一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何将分布式系统中的通信正式表征为具有空间与时间维度的二元现象？
• RQ2 佩特里网在统一建模分布式系统中的消息传递与变量共享方面发挥什么作用？
• RQ3 如何从IMDS的佩特里网解释中自动提取过程？
• RQ4 通信二元性在何种方式下能够实现对分布式系统行为更一致且统一的表示？
• RQ5 同步、异步与共享变量通信在何种形式化条件下可共存于单一模型中？

主要发现

• 通信二元性提供了一个统一的概念框架，其中消息传递代表通信的空间维度，变量共享代表时间维度。
• IMDS的佩特里网解释成功地将同步、异步和共享变量通信整合到单一形式化模型中。
• 自动过程提取方法能够直接从佩特里网模型中推导出系统过程，同时保持语义一致性。
• 该框架支持将分布式系统建模为仅由消息传递或变量共享的异步过程组合而成。
• 形式化方法使得不同通信范式在统一的系统模型中能够清晰区分并共存。
• 该方法支持使用标准佩特里网分析技术对分布式系统进行形式化验证与分析。