Reaktív rendszerek modellvezérelt fejlesztése vegyes szinkron és aszinkron hierarchikus kompozícióval

Az elmúlt évtizedek technológiai fejlődésének eredményeképp napjainkban rendkívül széles körben alkalmaznak programozható vezérlőket akár olyan kritikus területeken is, mint például az autóipari beágyazott rendszerek. A “intelligens” eszközök korában ráadásul több szintre váltak szét az egy feladatot ellátó programok – például egy jármű berendezéseit közvetlenül irányító beágyazott számítógépeken futó alkalmazások szoros kapcsolatban állnak a központi számítógéppel, az pedig a felhőben futó szolgáltatásokkal. Az ilyen heterogén rendszerek komplexitása nagyon nagy lehet. A komplexitás kezelésének gyakori módszere a modellvezérelt fejlesztés, amely lehetővé teszi, hogy a fejlesztő a technikai részletek helyett a probléma logikai aspektusaira koncentráljon.

Jelen dolgozatban egy olyan, modellezést támogató eszközt mutatunk be, amely a fent körvonalazott rendszerek alábbi sajátosságaira ad választ.

1) Komponens alapú felépítés: A megcélzott rendszerek jellegzetessége, hogy komponensekből épülnek fel – ezért egy hierarchiát támogató modellezési nyelvre van szükség.

2) Kommunikáció: A komponensek jellegzetesen logikai jelekkel vagy üzenetekkel kommunikálnak – ennek támogatására jól definiált interfészekre és kommunikációs pontokra van szükség.

3) Elosztott működés: A komponensek nem csak egyetlen szoftvert reprezentálhatnak, hanem több, különböző fizikai eszközön futó programot alkothatnak – ez heterogén kommunikációt jelent, amihez többféle kompozícionális szemantikára van szükség.

4) Minőségi és helyességi követelmények: A rendszerek (bizonyos részei) gyakran kritikus feladatokat látnak el, ahol a helyes működés alapvető elvárás – ehhez helyes modellek építésére van szükség, ami validációval, verifikációval, a minőségi implementáció pedig automatikus kódgenerálással és teszteléssel támogatható.

A jelen dolgozatban bemutatott Gamma keretrendszer egy hierarchikus, komponens-alapú reaktív rendszerek modellezését támogató eszköz. Az elemi komponensek viselkedésének leírásához az eszköz saját formális nyelvén túl a keretrendszerbe illeszthető külső eszközök (pl. Yakindu Statechart Tools) is használhatók. A komponensek háromféle szemantika szerint komponálhatók: az aszinkron-reaktív szemantika az elosztott kommunikáció modellezéséhez, a szinkron-reaktív szemantika az egy programon belüli vagy nagymértékben szinkron kommunikációhoz, a kaszkád kompozíció pedig egyetlen funkció logikai dekomponálásához nyújt megfelelő absztrakciót. A modellezési folyamatot a keretrendszer validációs szabályokkal segíti mind komponens, mind rendszer szinten. Az elkészített modellek minőségének biztosításához a keretrendszerhez illeszthető, a felhasználók elől elrejtett modellellenőrző eszközök (pl. UPPAAL) használhatók. A modellek alapján az implementáció automatikusan származtatható, melynek helyességét a szintén automatikusan generálható validációs tesztkészlet biztosítja.

A keretrendszer használatát egy javasolt módszertannal és egy esettanulmánnyal szemléltetjük.

szerző

• 
  Graics Bence
  Mérnök informatikus szak, mesterképzés
  mesterképzés (MA/MSc)

konzulens

• 
  Dr. Molnár Vince
  Adjunktus, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék

helyezés