Μέθοδοι και τεχνικές για την ανάπτυξη παράλληλων και κατανεμημένων εφαρμογών

Abstract

In this PhD thesis a methodology for the objective error detection for the Ensemble composition architecture was proposed and developed. It can be used in the framework of the software life-cycle model, as a Parallel and Distributed Software Engineering process. It involves management of the software development process, and links design, implementation and testing in an integrated development process. Formal specifications of software components were used to validate the behaviour of composed applications. The logic followed is lightweight formal methods, which are applied during program execution as tools to assist error detection. A specifications composition technique, which is related to the composition of Ensemble and extends it to cover composition of formal specifications, was developed. An extension to the coloured Petri net model, called template CPN, which is capable to model the “pseudodynamic” modification of parametric interfaces of Ensemble components was proposed. Communication was modelled with Petri nets, covering all point to point communication operations for MPI and PVM. Finally the use of execution monitoring tools in synergy with specifications simulation tools was proposed. This synergy provides the ability to derive objective conclusions on the behaviour of the application and on the detection of possible errors.

Στα πλαίσια αυτής της διδακτορικής διατριβής, αναπτύχθηκε μια μεθοδολογία αντικειμενικού εντοπισμού σφαλμάτων για την αρχιτεκτονική σύνεσης λογισμικού Ensemble. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί στα πλαίσια του μοντέλου κύκλου ζωής λογισμικού, ως διαδικασία τεχνολογίας λογισμικού για παράλληλα και κατανεμημένα συστήματα. Περιλαμβάνει διαχείριση της διαδικασίας ανάπτυξης λογισμικού και συνδέει το σχεδιασμό, την υλοποίηση και τον έλεγχο σε μια ολοκληρωμένη διαδικασία ανάπτυξης. Χρησιμοποιήθηκαν τυπικές προδιαγραφές εξαρτημάτων για την πιστοποίηση συντεθειμένων εφαρμογών. Η λογική που ακολουθήθηκε είναι οι ελαφρές τυπικές μέθοδοι, που χρησιμοποιούνται κατά την εκτέλεση των προγραμμάτων ως εργαλεία υποβοήθησης του εντοπισμού σφαλμάτων. Αναπτύχθηκε μια τεχνική σύνθεσης προδιαγραφών, συνδεδεμένη με τη σύνθεση της Ensemble την οποία ουσιαστικά επεκτείνει. Προτάθηκε μια επέκταση στο μοντέλο των έγχρωμων δικτύων Petri, η οποία μπορεί να μοντελοποιεί την «ψευδοδυναμική» μεταβολή των παραμετρικών διεπαφών των εξαρτημάτων της Ensemble και ονομάστηκε template CPN. Η λειτουργίες επικοινωνίας σημείο-προς-σημείο του PVM και MPIμοντελοποιήθηκαν με δίκτυα Petri. Τέλος προτάθηκε η χρήση εργαλείων επιτήρησης της εκτέλεσης σε συνέργεια με εργαλεία προσομοίωσης προδιαγραφών. Η συνέργεια αποτελεί τη βάση για την εξαγωγή αντικειμενικών συμπερασμάτων για την συμπεριφορά της εφαρμογής και για τον εντοπισμό πιθανών σφαλμάτων.