云计算环境下双模型驱动的面向软件动态演化的建模与分析

Under the background of cloud computing, the significance and urgency of software dynamic evolution has been much highlighted; meanwhile, cloud computing has brought opportunities for the research of software dynamic evolution. By applying to Petri Nets and ACP as main formal methods, this project is supposed to propose a double-model driven method to modelling and analysing dynamic-evolution-oriented software. Firstly, this project proposes a dynamic-evolution-oriented SaaS modelling method driven by double-model for the open, dynamic and changeable environment of Cloud Computing. This method tries to set up SaaS software model from the angles of calculator model and structure model, and ensures traceability of the two models by behavior mapping. Secondly, since cloud computing enables most software to run on a concentrated server, this project will extend the orientation: by using all the service-oriented functions of cloud computing platform to analysing and operating dynamic evolution, these functions will be integrated into PaaS platform and this project will abstractly propose a PaaS-oriented cloud evolution monitor mechinism. At last, based on cloud evolution monitor mechanism and driven by the defined double-model, this project will propose a solution to component relevance analysis and consistency maintainance in the process of analysing and operating dynamic evolution, thus laying a foundation for the reliability of operating software dynamic evolution within the backgound of cloud computing.

云计算环境下，一方面，软件动态演化的重要性和迫切性更加凸显；另一方面，云计算为软件动态演化的研究带来了新机遇。项目拟采用Petri网和ACP为主形式化方法，提出一种双模型驱动的面向软件动态演化的建模与分析方法。首先，针对云计算开放、动态和多变的新环境，提出面向动态演化的SaaS双模型建模方法：该方法从演算模型和结构模型两个视角对SaaS软件进行建模，并以行为映射为准则保证两类模型的可追踪性；其次，云计算的出现使得大量软件运行在集中的服务器上，本项目将其继续延伸：利用云服务化的各种功能开展动态演化的分析和实施，这些功能被集成到PaaS平台的服务之中，对其抽象提出面向PaaS的云演化管程机制模型；最后，基于云演化管程机制、由双模型驱动，提出解决动态演化分析和实施过程中的部件相关性分析和一致性保持两大问题，进而为保证云计算环境下软件动态演化实施的可靠性奠定基础。

针对云计算开放、动态和多变的新环境，提出一种双模型驱动的面向软件动态演化的建模与分析方法。该方法以面向SaaS的演算模型为推理依据，以面向SaaS的结构模型为演化视图，以面向PaaS的云演化管程机制为支撑基础，在双模型驱动下以分析动态演化实施的可靠性为关键挑战，以形式化方法为基本手段，以达到提高云计算环境下动态演化效率和质量的目标。首先，云计算迅猛发展驱动软件形态向SaaS演进，项目基于Petri网和进程代数（ACP）提出了面向动态演化的SaaS软件双模型建模方法：该方法从演算模型和结构模型两个视角对SaaS软件进行建模，并以SaaS软件行为转换保证两类模型的可追踪性；进一步，针对SaaS的多租户扩展提出了一种多层模型及其过程建模语言CEPDL。其次，云计算的出现使得大量软件运行在集中的服务器上，本项目将其继续延伸：利用云服务化的各种功能开展动态演化的分析和实施，这些功能被集成到PaaS平台的服务之中，对其抽象提出面向PaaS的云演化管程机制模型，该模型对SaaS软件的负载均衡策略、SaaS租户QoS需求服务的选择策略、SaaS软件特征定位和演化确认等问题的研究与分析提供了相应的支持。 最后，基于云演化管程机制、由双模型驱动，提出解决动态演化分析和实施过程中的部件相关性分析和一致性保持两大问题：在基于云演化管程的部件相关性分析方面，基于有向图理论和隐式马尔科夫链（HMM）分别对SaaS软件的结构和行为相关性进行了研究，进一步针对SaaS软件演化活动的波及度提出了一种动态分析与文本分析相结合的混合分析方法；在基于云演化管程的部件一致性研究方面，针对Petri网在建立SaaS软件层次结构模型时，对库所或者变迁进行细化操作会出现状态不一致的现象进行了状态一致性分析，在此基础上，分别从部件内部和外部两个角度对部件动态演化的一致性进行了分析并提出了相应的验证方法，进一步，从租户角度出发，提出了一种带租户容忍度的SaaS服务一致性的判定方法，进而为保证云计算环境下软件动态演化实施的可靠性奠定基础。