Loading...

Runtime Analysis of Self-adaptive Systems

Bagheri, Maryam | 2021

1169 Viewed
  1. Type of Document: Ph.D. Dissertation
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 54065 (19)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Computer Engineering
  6. Advisor(s): Movaghar, Ali; Sirjani, Marjan
  7. Abstract:
  8. Increasing the complexity of software systems, their ubiquitous presence in the human activities, and necessity to preserving the functional and nonfunctional requirements of the systems under an uncertain environment, increase the need for self-adaptive systems. A self-adaptive system changes its structure and behaviors in response to changes in its environment and the system itself. A key research challenge in the self-adaptive community is to guarantee that the system fulfills its requirements. This issue can be addressed by employing formal methods during the design of the software systems. However, the assurance techniques should be used during the execution of the system as well as the design time. To this end, maintaining a model of the system at runtime, updating it base on the changes in the system and its environment, and verifying the model are necessary tasks. The analysis results are used to make an adaptation decision for the system. Th focus of this research is on verifying self-adaptive systems, especially Track-based Traffic Control Systems (TTCSs), at runtime. To this end, a coordinated actor model is proposed. A fine-grained and a coarse-grained semantics for the coordinated actor model are proposed, and it is proved that the two semantics are in an action-based weak bisimulation relation. Then, the Magnifier technique, which is based on the compositional verification, is specially proposed for verifying self-adaptive TTCSs. The employed semantics in this technique is based on networks of Timed Automata. Furthermore, a compositional approach for partial order reduction of timed actors is proposed. Finally, a semantics for the robust planning of the moving objects in a TTCS is proposed. This thesis exploits the Ptolemy framework as an implementation platform. Ptolemy provides an actor-based modeling language to model and simulate cyber-physical systems. In this thesis, Ptolemy is extended with appropriate models of computation to generate the state space of a system
  9. Keywords:
  10. Actor Model ; Self-Adaptive System ; Verification ; Runtime Model ; Ptolemy Modeling Framework ; Air Traffic

 Digital Object List

 Bookmark

  • 1 مقدمه و بیان مساله
    • 1-1 انگیزه
    • 2-1 بیان مساله
    • 3-1 دامنه مساله و مطالعه موردی
      • 3-1.1 سیستم‌های کنترل ترافیک مبتنی بر ترک
      • 3-1.2 نیازمندی‌های طراحی یک سیستم کنترل ترافیک مبتنی بر ترک خودکار
    • 4-1 رهیافت و نوآوری‌های پژوهش
    • 5-1 ساختار رساله
  • 2 مدل اکتور هماهنگ‌شده
    • 1-2 مدل اکتور هماهنگ‌شده
    • 2-2 مدل‌ اکتور هماهنگ‌شده با چندین مولفه
    • 3-2 نگاشت مابین مدل اکتورهماهنگ‌شده و TTCS های خودتطبیق‌
    • 4-2 نگاشت بین مدل اکتور هماهنگ‌شده و چندین برنامه کاربردی از TTCS های خودتطبیق‌
  • 3 چارچوب تالمی جهت تحقق TTCS های خودتطبیق‌
    • 1-3 چارچوب مدلسازی تالمی
    • 2-3 مزایای تالمی برای مدلسازی سیستم‌های خودتطبیق‌
    • 3-3 یک قالب تالمی برای طراحی TTCS های خودتطبیق‌
      • 3-3.1 قالب تالمی یک گره در شبکه ترافیک
      • 3-3.2 قالب تالمی یک کنترل‌کننده در یک شبکه ترافیک
    • 4-3 مکانیزمی برای تطبیق پیشگویانه
    • 5-3 مطالعه موردی
      • 5-3.1 سیستم کنترل ترافیک قطار و راه‌آهن در قالب تالمی پیشنهادی
      • 5-3.2 تطبیق در ATC : برنامه‌ریزی برای مسیریابی مجدد به صورت پویا
      • 5-3.3 ارزیابی کارایی سیاست‌های مسیریابی مجدد
  • 4 نحو انتزاعی و معناشناسی ریزدانه و درشت‌دانه مدل اکتور هماهنگ‌شده
    • 1-4 نحو انتزاعی مدل اکتورهماهنگ‌شده
    • 2-4 معناشناسی استاندارد مدل اکتور هماهنگ‌شده بدون تطبیق
    • 3-4 معناشناسی ریزدانه مدل اکتورهماهنگ‌شده
    • 4-4 معناشناسی درشت‌دانه مدل اکتور هماهنگ‌شده
    • 5-4 رابطه‌ی هم‌پیروی مبتنی بر عمل بین دو معناشناسی
  • 5 رویکردی برای درستی‌یابی ترکیبی سیستم‌های مبتنی بر ترک
    • 1-5 خودکاره زمانی با ورودی و خروجی
    • 2-5 معناشناسی ترکیبی مدل اکتور هماهنگ‌شده ساده‌ برای ذره‌بین
      • 2-5.1 خلاصه‌ای از تعاریف
      • 2-5.2 معناشناسی ترکیبی مدل اکتورهماهنگ‌شده ساده‌ بر اساس TIOA
    • 3-5 درستی‌یابی مدل زمانی اجرا با استفاده از ذره‌بین
      • 3-5.1 رویکرد تکرارشونده و ترکیبی
      • 3-5.2 تجرید و مولفه‌های واسط
      • 3-5.3 معناشناسی مولفه‌های واسط
      • 3-5.4 صحت رویکرد ارائه‌شده
    • 4-5 پیاده‌سازی و ارزیابی روش ذره‌بین در ابزار تالمی
      • 4-5.1 تولید فضای حالت
      • 4-5.2 شرایط آزمایشات
      • 4-5.3 مقایسه
      • 4-5.4 بحث
  • 6 کاهش ترتیبی جزئی برای اکتورهای زمانی
    • 1-6 مروری بر روش POR پیشنهادی
    • 2-6 الگوریتم POR
    • 3-6 صحت روش پیشنهادی
    • 4-6 پیاده‌سازی رویکرد کاهش و نتایج آزمایشات
      • 4-6.1 شرایط آزمایشات
      • 4-6.2 مقایسه
  • 7 مسیریابی پایدار مبتنی بر سیگنال‌ برچسب‌دهی‌شده با زمان برای سیستم‌های مبتنی بر ترک
    • 1-7 ویژگی‌های ساختاری و رفتاری یک شبکه مبتنی بر ترک
    • 2-7 سیگنال‌های برچسب‌دهی شده با بازه زمانی برای سیستم‌های مبتنی بر ترک
    • 3-7 مدل سیگنال یک سیستم مبتنی بر ترک
    • 4-7 مدل الوی
      • 4-7.1 مدل الوی برای یک سیستم مبتنی بر ترک
      • 4-7.2 تحلیل
  • 8 مرور پژوهش‌های پیشین
    • 1-8 چارچوب بیپ
    • 2-8 پژوهش‌های مرتبط با تحقق سیستم‌های خودتطبیق‌
      • 2-8.1 کنترل تطبیق
      • 2-8.2 تطبیق پیش‌گویانه
      • 2-8.3 درستی‌یابی در زمان طراحی و اجرا
    • 3-8 پژوهش‌های مرتبط با طراحی مبتنی بر اجزاء
      • 3-8.1 نظریه واسط
      • 3-8.2 متدهای ترکیبی
    • 4-8 پژوهش‌های مرتبط با سیستم‌های کنترل ترافیک
      • 4-8.1 مدلسازی ودرستی‌یابی سیستم‌های کنترل ترافیک
      • 4-8.2 برنامه‌ریزی اشیاء حرکتی
  • 9 نتیجه‌گیری و کارهای آتی
    • 1-9 کارهای آتی
      • 1-9.1 تحقق سیستم‌های خودتطبیق‌ده با کمک مدل اکتور هماهنگ‌شده
      • 1-9.2 برنامه‌ریزی بهینه اشیاء حرکتی
  • مراجع
  • واژه‌نامه فارسی به انگلیسی
  • واژه‌نامه انگلیسی به فارسی
...see more