Preview

Известия Юго-Западного государственного университета

Расширенный поиск

КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ И МОДИФИКАЦИИ СЕТЕЙ ПЕТРИ ДЛЯ ПРИЛОЖЕНИЙ В ОБЛАСТИ СИНТЕЗА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ АРХИТЕКТУРЫ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ С ПЕРЕМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ

https://doi.org/10.21869/2223-1560-2018-22-6-143-167

Полный текст:

Аннотация

Актуальность и цель. Объектом исследования является функциональная архитектура распределенных вычислительных систем с переменной (реконфигурируемой) структурой, характерной для гибридных систем облачно-сетевого (грид) типа. Несмотря на то, что сети Петри издавна исследуются как в теоретическом, так и в практическом планах, методы их интерпретации продолжают интенсивно развиваться. В настоящее время в недостаточной степени исследована проблема вложения сетей Петри в архитектуру распределенных сетевых приложений, используемых для реализации глобальных вычислений в современных смешанных облачных, грид и кластерных системах. Показано, что в современных исследованиях сети Петри используются в основном при моделировании дискретных систем и процессов, а не в качестве основы для формализованных спецификаций при разработке распределенных приложений. В этой связи актуальной является интерпретация сетей Петри в приложениях к функциональной архитектуре распределенных вычислительных систем с переменной структурой, основанной на сетевом программном обеспечении промежуточного класса (класса middleware). Целью работы являлась интеграция графических представлений концептуальных графов, семантических сетей, сценариев и сетей Петри, что позволило создать эффективный инструментарий с графической поддержкой для проектирования функциональной архитектуры распределенных вычислительных систем с переменной структурой и, в частности, облачной архитектуры вида NCaaSoD – Network Computing as a Service on Demand (сетевые вычисления как облачный сервис по требованию пользователя).

Материалы и методы. Использованы концептуальные модели распределенных процессов, являющиеся графической интерпретацией исчисления предикатов первого порядка. Предложены концептуальные графы для распределенных сетей Петри смешанного типа, которые позволяют описывать с целью последующей реализации вычислительные процессы в глобальных вычислительных сетях.

Результаты. На основе интеграции графических представлений концептуальных графов, семантических сетей, сценариев и сетей Петри предложены концептуальные представления распределенных реконфигурируемых сетей Петри, позволяющие реализовать их непосредственное вложение в архитектуру вычислительной сети.

Выводы. Предложены новые концептуально-поведенческие модели на основе концептуальных графов распределенных сетей Петри для определения системной и функциональной архитектур распределенных вычислительных систем с переменной структурой, предоставляемой пользователю по его требованию в качестве гибридного облачно-сетевого сервиса; данные модели отличаются возможностью оперативной реконфигурации и непосредственной исполнимостью. Предложена и формализована методика вложения концептуальных сетей Петри в архитектуру облачно-сетевых компьютерных систем типа NCaaSoD – сетевые (облачные) вычисления как сервис, организуемый по запросу пользователя. Предложены правила получения отношений связности между позициями и переходами сети Петри, размещаемыми на узлах физической компьютерной сети.

Об авторах

С. А. Зинкин
Пензенский государственный университет
Россия

д-р техн. наук, профессор,

440026, Пенза, ул. Красная, 40



Мустафа Садек Джафар
аспирант, Пензенский государственный университет
Россия

аспирант,

440026, Пенза, ул. Красная, 40



Н. С. Карамышева
Пензенский государственный университет
Россия

канд. техн. наук, доцент,

440026, Пенза, ул. Красная, 40



Список литературы

1. Petri C.A. Kommunikation mit Automaten. English Translation, 1966: Communication with Automata, Technical Report RADC-TR-65-377, Rome Air Dev. Center, New York.

2. Wang Jiacun. Petri Nets for Dynamic Event-Driven System Modeling / Published in Handbook of Dynamic System Modeling. Department of Software Engineering. Monmouth University, West Long Branch, NJ 07764, 2007. P. 1-17.

3. Murata T. Petri Nets: Properties, Analysis and Applications // Proceedings of the IEEE. April 1989. Vol. 77, No. 4. P. 541-580.

4. Peterson J. L. Petri Net Theory and the Modeling of Systems. N.J.: PrenticeHall, 1981. 288 p.

5. Дубинин В.Н., Зинкин С.А. Сетевые модели распределенных систем обработки, хранения и передачи данных. Пенза: Изд-во «Приволжский Дом Знаний», 2013. 452 с.

6. Welcome to the Petri Nets World. [Web resource]. URL: http://www.informatik.unihamburg.de/TGI/PetriNets/index.php. Free admission. Access date: 10.11.2018.

7. Applications and Theory of Petri Nets and Concurrency // Proc. 35th International Conference, PETRI NETS 2014, Tunis, Tunisia, June 2014 / Ed. by Ciardo G., Kindler E. Lecture Notes in Computer Science. Vol. 8489. Berlin.: Springer. 2014. 395 p.

8. Application and Theory of Petri Nets and Concurrency: Proc./36th International Conference, PETRI NETS 2015, Brussels, Belgium, June 2015 / Ed. by Devillers R., Valmari A. Lecture Notes in Computer Science. Vol. 9115. Berlin.: Springer, 2015. 351 p.

9. Application and Theory of Petri Nets and Concurrency // Proc. 37th International Conference, PETRI NETS 2016, Torun, Poland, June 2016 / Ed. by Kordon F., Moldt D. Lecture Notes in Computer Science. – Vol. 9698. Berlin.: Springer, 2016. 345 p.

10. Application and Theory of Petri Nets and Concurrency // Proc. 38th International Conference, PETRI NETS 2017, Zaragoza, Spain, June 2017 / Ed. by Van Der Aalst W., Best E. Lecture Notes in Computer Science. Vol. 10258. Berlin.: Springer, 2017. 351 p.

11. Application and Theory of Petri Nets and Concurrency // Proc. 39th International Conference, PETRI NETS 2018, Bratislava, Slovakia, June 2018 / Ed. by Khomenko V., Roux O. H. Lecture Notes in Computer Science. Vol. 10877. Berlin.: Springer, 2018. 427 p.

12. Котов В.Е. Сети Петри. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1984. 160 с.

13. Peterson J. L. Petri Nets // ACM Computing Surveys. 1977. 9 (3). P. 223–252.

14. Методы параллельного микропрограммирования / под ред. О. Л. Бандман. Новосибирск: Наука, 1981. 182 с.

15. Юдицкий С. А., Магергут В. З. Логическое управление дискретными процессами. Модели, анализ и синтез. М.: Машиностроение, 1987. 178 с.

16. W. M. P. van der Aalst. A class of Petri nets for modeling and analyzing business processes // Computing Science Reports 95/26, Eindhoven University of Technology, Eindhoven, 1995. P. 1-25.

17. Hruz B., Zhou M. C. Modeling and Control of Discrete-event Dynamic Systems with Petri Nets and Other Tools. SpringerVerlag, London, 2007. 351 p.

18. Iordache M. V., Antsaklis P. J. Supervisory Control of Concurrent Systems. A Petri Net Structural Approach. Boston: Birkhauser, 2006. 281 p.

19. On Modification in Petri Nets / R. Jahns, M. Becker, T. Bessey, H. Szczerbicka // Journal Proc. Symposium on Performance Evaluation of Computer and Telecommunication Systems (SPECTS), 2002. 5 p.

20. Valk R. Self-modifying Nets // Report Bericht Nr. 34, IFI-HH-B-34/77, from the Institute of Informatics, University of Hamburg, Schluterstrasse 70, Hamburg 13, D-2000, West Germany, July 1977. 36 p.

21. Temporized Colored Petri Nets with Changeable Structure (TCPN-CS) for the Performance Modeling of Dynamic Production Systems / Jiang Z., Zuo M. J., Fung R. Y. K., Tu P. Y. // International Journal of Production Research 2000. 38, No. 8. Р. 1917-1945.

22. Holloway L. E., Krogh B. H., Giua A. A Survey of Petri Net Methods for Controlled Discrete Event Systems // Discrete Event Dynamic Systems: Theory and Applications, 7, Kluwer Academic Publishers, Boston. Manufactured in The Netherlands, 1997. P. 151-190.

23. Krogh B. H. Controlled Petri nets and maximally permissive feedback logic // Proc. 25th Annual Allerton Conference, University of Illinois, Urbana, 1987. P. 317-326.

24. Ichikawa A., Hiraishi K. Analysis and control of discrete event systems represented by Petri nets // Discrete Event Systems: Models and Applications. Varaiya P., and Kurzhanski A. B. eds. Lecture Notes in Control and Information Sciences. Vol. 103, New York: Springer Verlag, 1988. P. 115-134.

25. Omar Yaqub, Lingxi Li. Modeling and Analysis of Connected Traffic Intersections Based on Modified Binary Petri Nets // Hindawi Publishing Corporation, International Journal of Vehicular Technology. Vol. 2013, Article ID 192516, 2013. 10 p.

26. Jianxin Liao, Yuting Zhang, Xiaomin Zhu. An Inter-Working Petri Net Model between SIMPLE and IMPS for XDM Service // Chapter from the book “Petri Net, Theory and Applications”, pp. 73-90. Downloaded from URL: http://www.intechopen.com/books/petri_net_theory_and_applications. [Web resource]. Source: Petri Net, Theory and Applications. Book edited by: Vedran Kordic, ISBN 978-3-902613-12-7, 534 p., February 2008, ITech Education and Publishing, Vienna, Austria.

27. Petri Net Transformations / H. Ehrig, K. Hoffmann, J. Padberg, C. Ermel, U. Prange, E. Biermann, T. Modica // Chapter from the book “Petri Net, Theory and Applications”, pp. 1 – 16. Downloaded from URL: http://www.intechopen.com/books/petri_net_theory_and_applications. [Web resource]. Free admission. Access date: 10.11.2018. Source: Petri Net, Theory and Applications, Book edited by: Vedran Kordic, ISBN 978-3-902613-12-7, 534 p., February 2008, I-Tech Education and Publishing, Vienna, Austria.

28. Petri Nets Fundamental Models, Verification and Applications / Edited by Michel Diaz. John Wiley & Sons, 2009. 585 p.

29. Svadova M., Hanzalek Z. Matlab Toolbox for Petri Nets. URL1: https://simonline.akademitelkom.ac.id/dosen/riset/smartgrid/Bukan/Hanzalek01a.pdf. URL2: http://www.academia.edu/7645464/MATLAB_TOOLBOX_FOR_PETRI_NET S. [Web resource]. Free admission. (Access date: 10.11.2018).

30. Petri Nets Tools Database Quick Overview. URL: http://www.informatik.uni-hamburg.de/TGI/PetriNets/tools/quick.[Web resource]. Free admission. (Access date: 10.11.2018).

31. Component-based synthesis for complex APIs. / Yu Feng, Ruben Martins, Yuepeng Wang, Isil Dillig, Thomas W. Reps // Newsletter, ACM SIGPLAN Notices - POPL '17. Vol. 52. Issue 1, January 2017. P. 599-612.

32. Samokhvalov D.I., Dworzanski L.W. Automatic Code Generation from Nested Petri nets to Event-based Systems on the Telegram Platform // Trudy ISP RAN / Proc. RAS. 2016. Vol. 28. Is. 3. P. 65-84.

33. Petri Nets and Ladder Logic for Fully-Automating and Programmable Logic Control of Semi-Automatic Machines and Systems / Mahmoud A. Barghash, Osama M. Abuzeid, Anas N. Al-Rabadi, Ahmad M. Jaradat // American J. of Engineering and Applied Sciences 2011. №4 (2). P. 252-264.

34. Conway C., Cheng-Hong Li, Megan Pengelly M. Pencil: A Petri Net Specification Language for Java. 3 December 2002 [Web resource]. URL: http:// www.cs.columbia. edu/~sedwards/classes/2003/w4115/conwayreport.pdf/. Free admission. (Access date: 10.11.2018).

35. PetriNetExec: Java Embeddable Petri Nets: PetriNetExec a library for embedding Petri Nets into Java applications. Last Update: 2013-05-30. [Web resource]. URL: https://sourceforge.net/projects/petrinetexec/Free admission. (Access date: 10.11.2018).

36. Jai Manral. Automated Test Case Generation using Petri Nets. [Web resource]. URL: https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/ 1509/1509.08401.pdf. Free admission. (Access date: 10.11.2018).

37. Wang L., Jiesong Y., Xiaofeng Y., Jun H., Xuandong L., Guoliang Z. Generating test cases from UML activity diagram based on Gray-box method // Software Engineering Conference. Nov. 2004. P. 284-291.

38. Masahiro Osogami, Teruya Yamanishi, Katsuji Uosaki. Input-Output Conditions for Automatic Program Generation Using Petri Nets // International Conference on Knowledge-Based and Intelligent Information and Engineering Systems / Lecture Notes in Computer Science. Vol. 6881. Berlin.: Springer, 2011. P. 296-305.

39. A Guide to Modelling and Control with Modules of Signal Nets. Jörg Desel, Hans-Michael Hanisch, Gabriel Juhás, Robert Lorenz, Christian Neumair // Lecture Notes in Computer Science. Vol. 3147. Berlin, Heidelberg: Springer, 2004. P. 270-300.

40. Arlow J., Neustadt I. UML 2 and the Unified Process: Practical ObjectOriented Analysis and Design. 2nd Edition. New Jersey: Pearson Education Inc., Addison-Wesley Professional. 2005. 624 p.

41. CharGer Manual v3.5b1 2005-11-30. P. 1–58. URL: http:// charger. sourceforge.net/. [Web resource]. Free admission. (Access date: 10.11.2018).

42. Delugah H. CharGer – A Conceptual Graph Editor written by Harry Delugah. URL: http://www.cs.uah.edu/~delugach/ CharGer/.[Web resource]. Free admission. (Access date: 10.11.2018).


Для цитирования:


Зинкин С.А., Джафар М.С., Карамышева Н.С. КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ И МОДИФИКАЦИИ СЕТЕЙ ПЕТРИ ДЛЯ ПРИЛОЖЕНИЙ В ОБЛАСТИ СИНТЕЗА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ АРХИТЕКТУРЫ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ С ПЕРЕМЕННОЙ СТРУКТУРОЙ. Известия Юго-Западного государственного университета. 2018;22(6):143-167. https://doi.org/10.21869/2223-1560-2018-22-6-143-167

For citation:


Zinkin S.A., Jaafar M.S., Karamysheva N.S. CONCEPTUAL REPRESENTATIONS AND MODIFICATIONS OF PETRI NETS FOR APPLICATIONS IN THE AREA OF SYNTHESIS OF A FUNCTIONAL ARCHITECTURE OF DISTRIBUTED COMPUTATIONAL SYSTEMS WITH VARIABLE STRUCTURE. Proceedings of the Southwest State University. 2018;22(6):143-167. (In Russ.) https://doi.org/10.21869/2223-1560-2018-22-6-143-167

Просмотров: 90


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2223-1560 (Print)
ISSN 2686-6757 (Online)