比较共域-跨域和瓷砖的Hoare风格过程演算：最新形式主义对分布式系统的规范设计

URL：http://www.elsevier.nl/locate/entcs/volume62.html20Pages 的Comparing cospan-Spans and Tilesvia a Hoare-style process calculus（ 英语 ： Comparing cospan-Spans and Tiles via a Hoare-styleprocess calculus ）*法比奥 Gadducci A饰 Piergiulio Katis B乌戈 Montanari A，尼古拉Sabadini B罗伯特F. C. 沃尔特斯BAdi PA投诉di资讯CA 、宇宙tA`DiPISA 的CorsoItalia 40 ， 比萨 ， 意大利 ， 56125 ，gadducci,ugo@di.unipi.itBFAColtA`DiS智利CEMM. ff. n 。，宇宙tA`DEl印度InsubriaVia Valleggio 11 ， I - 22100 科莫 ， 意大利意大利 。Piergiulio . Katis ， Nicoletta . Sabadini ， Robert .Walters@uninsubria.itabstract当前 和 分布式 系统 已 在 使用 中 的 含义最近 的 年A变量of new形式 主义 ，Equipment同features 特点为支持年4 . 简化 寿司 系统 的 规范 。The Aim of ourNote is to mere two recent for - -为The设计 Design of当代And distributed 分布系统 ，namely 名字The第 四Logic 逻辑And The Cospan-span 简介model 模型.We菲里斯 特出席A简单 的 ，yet饰 Rather expressive 表示hoare 风格进程阿尔法 ？then ，After presentation 介绍The基础of both的 做法 ，we通过 他们 的模型 （ via their model of the ）俱乐部 。Key Words ：6 . 作用 域 ： cospan-span approach ; tile logic ; 进程 代数 ; concurrent ， distributed and interactive系统 |1Introduction介绍The advances in the growing field of languages for the spice defication ofcon - current 在 语言 发展 方面 的 进展 - currentAnd distributed 分布系统 ， And The 关 于 Frightulties in 相 关 在 spluerent Cul-Culi 先 生 AndSpecial 目的形式 主义 ，clearly 清晰Ask为The发展of Meta -片尾 曲 ：where common aspects between sentierent approaches can be fac tored outAnd被 剥削 了 But Ev AT这个Level 水平The task of减少The Com-Plexity的of these approaches 的INTO A唯一Meta-model 模型is Daunting ，SOthat we饰 Should aim AT 生产suitable 比较结果between Meta-Frameworks的 。*Research 研究partly 部分支持by The Italian 意大利MIUR Project理论della 的竞争 力 ，林 -GUIdi令高级E Structures di Type 类型）TOSCA）.·C2002出版ByElsevier 的science 科学B . V. oPEn n秋SSUNDErC CB y-nC-n DliCEn nSE.2TheCospan-span 简介model 模型of distributed 分布Systems 系统WAS引入 的in [ 14 ]（ 英文 ： a - der the name of automated CP ） as analgebra of transition systems/labelled graphs . （ 英 文 ） The 选 择 ofoperations WAS受 影响 的by Category theory ，And这 一 模型 与 阿诺德和 尼瓦特 的 自动 驾驶 汽车 密切 相关 。该 模型 的 基本 想法 是 通过 一 个状态 和 传输 图 来 代表 一 个 系统 ，同EXTRA structure 结构Required 需要为Capturing two Fundamental 功能操作 系统 ：平行 创作 与 通信requires 的界面， 且4 . 序列 组成requires 的条件.TheFull表 达 性 of The Cospan-span 简 介 model 模 型 has yet TO BEunderstood 下 。However 的The model 模型includes 包括The span model模 型 Described 的 in [ 13 ] which 什 么 相 关 软 件 名 称 ： ConstructedCompositionally with Communication-Parallel Op. erations 。IT ALSOincludes 包括The Circuit And sequential 结果Algorithm 算法Model of [ 12 ]Which （ 英 语 ： Which ）INCLIT历types ，And are Turing 图灵填写 。The ability 的TO Express 系统同changing地质 ，And hence Mobility 流动性 ，WAS Described 的in” [ 14 ] 。Recursive 编辑Equations in Cospan-span 简介Were discused 讨论in [ 15 ] Together同英文 名 ： Fur - therExamples of Mobility 。智利Logic 逻辑[ 10 ] is A Framework为The规格 鉴定of基于 Ruby系统 ， whose饰 Behaviour雷 里on The notions 简介of synchronization 同步And Side-e sultects 的. The Key Idea is to enrich rewrite rules with an （ 一个 重要 的 想法 ）observation 服务他 自己 的 作品 有 一 个 副 标题 ：carrying information on the possible behaviour of its arguments ， thatis ， imposing a behavioural constraint 。TO The terms TO which 什么itCAN BE适用 | The Resulting 结果形式 主义EX -tends similar approachessuch as rewriting logic [ 16 ] ，allowing for （英 语：allowing ）Representing 介绍Generic 将军open 开放与 Figurations of interactive Systems系统同协调.空间限制预测我们讨论框架的应用范围，所以我们可能只是提到了一些参考。The Characterization 关于第 四Logic 逻辑as年扩展of The classical经典SOS规格 鉴定方法 论for process algebras was already exploited in theoriginal paper [ 10 ] ， while its application to calculi with name mobilityand localities appears in [ 10 ] . 如果 您 使用 原始 论文 ， 请 参阅 [ 10 ] 。An Overview 评论of ITS use 使用同形式 主义为货币 ，as威尔as A比较同other基于 Ruby框架（ Much ）in The精神of The出席article ）CAN BE发现in” [ 11 ] 。 The application 应用TO Logic 逻辑规划is报告in” [ 7 ] 。 作为for The财产of第 四Logic 逻辑as A Meta-Framework ，调查HAVE宝贝 开车out on Ensuring that Modularity 模块 化财产are保存 着by The规格 -fications (i.e., that suitable behavioural equivalences are concernences ifcertain 如果 有 可能 的 话Requirements 需求on The formal 格式of The3rules” （ 3.8 ）are完 ） 。 The Executability of 的第 四规格 规格 鉴定is保证 人by their嵌入 式INTO重写Logic 逻辑[ 5 ] 。Finally ，年高 序扩展ofThe Framework has饰 Been建议in” [ 6 ] 。Adirect mapping 的between The Cospan-span 简介model 模型And The第 四Logic 逻辑饰 Would Be饰 Rather Cumbersome ，Since ，on TheONE Hand ，The former焦点on The Alge - 巴西structure 结构over状态，同A Denotational 拒 绝 SEMANTICS 种子 Flavour ？Whilst ， on the 的other Hand ，The Latter is A基于 Ruby形式 主义聚焦on A powerful 的in -Fernence mechanism for de definning rewrites ， hence （ 意大利 文 ）过渡在一 个 业务SEMANTICS 种子影响 。4{}PWe比较instead The two approaches 的by分析their respective 相关英文名 称 ： En-codings of a Hoare-style process algebra SPA 的 （ for spanprocess 代数（ Calculus ） ，that we are Going 的TO引入 。 in SPA 的，Each进程has A固定Set; 渠道 ？actions are allowed TO占领同时 ，on allThe频道of在 Process ？asynchrony 异步is Modeled 模式by The use 使用of沉默actions ;通信匿名 ：The通信between two进程P And Q is根据 我们 的经验 ， 我们 可以 通过 operations 来 定义 which connect some of the portsof P To some of the ports of 任何 端口Q，possibly 的hiding them ，And A进程CAN only communicate同other Pro -通过 其 渠道 进行 广播 ， 或 多 流程 同步 ， is介绍as A衍生 品operation ，using 使用特别《 Diagonal 》成分 。ThePaper 纸has The后续结构 。 section 部分2 Introduces 介绍SPA 的.section 部分3介绍The基础of Cospan-span 简介模特 ，And The Denotational拒绝Encoding of SPA 的. section 部分4介绍The基础of第 四逻辑 ，And Theoperational 操作Encoding of SPA 的. Finally ， Section 5 compares the twoapproaches . 最 后 ， 第 5 部分 比较 两 个 方法 。在 期望 值 之间 （ Betweenthe Respective Encodings of ）SPA 的.2Ahoare-style 风格进程俱乐部 CalculusWe出席A简单进程卡尔科 勒 ，using 使用A hoare-style 方法Semantics 种子that我们 Denote SPA 的.当 我们 将 看到 ，SPA 的Expressions Will Be BuiltOut of （ Among Others ） （ 亲 爱 的 其 他 人 ） A summationoperation ，A非 通信平行operation ，（ 2 ） 并行 操作 家族 （ TheFamily of Communicating Parallel Operations ）recursion .2.1格式 优良 的 建筑 The Construction of Well-FormedSPA 的Expressions 表达我们 将 达成 协议格式 表达 Well-formed expression关于 Also the频道OC - 曲线in A进程as part 部分of The规格 。Definition 定义2.1（ 格式 良好 ）表达 ）Given A会议Set u = A ，B ，. 作者 ： Channels ， A格式 良好 （ Process ） 表达我 是 一 个pairP：妈妈 ， 为Pa process （ i . e ， a term out of a signature ， to be dedefined later on ） ， 并且 一 个 进程 （ e ， 一 个 标识 符 外 的 期限 ，要 被 定义 为 ）σ A类型 ，const 的of A许 睿Set of频道（ 注 ： e.e. ， σ⊂ u）.Now we present the Inference system de fining the set of well-formed ， closed 现在 我们 存在 推理 系统 去 定义 格式 正确 的 集合 ， 关闭SPA 的的 表达 。 We begin by相知The后续历is Given ：5A，B⊕• 为Each频道A年依 撒 意Set l Aof地方actions which 什么includes 包括ASpec 已 定义 的 元素τ别名 ： Called The沉默Action ;• 饰 Each PairA，Bof channels an isomorphism 中文 翻译φ A ， B：l A→ lBPreserving 的《 无声 的 行动 》 （ The Silent Action ）φ B ， A= φ-1And φ B ， C■φ A ， B= φA ， C）.For Each Type 使用σ饰 Denote by Act 行为σIts Set of（ global ） actionEach Action Is a ： 参 of ⊕A∈σlAcontaining exactly ONE Element（ Called ）component Action 行动（ 为Each频道A ∈ σ. The Set Act 行为ofall可能 的actions ，Ranged 支持over by微米， 已 定义 为σ⊂uAct 行为σ.NOW ， THE DE FINNITION below jointly presents the set 现在 ， 在 下面 的 定义 介绍 了 集合Of Proces 的P and of well-formed expression 格式表达P：σ.6粤{}PPPP2 . 定义 2.2 格式 正确 表达 （ Well-formed expression of ）SPA 的）让X= ↓σ⊂uX σbe a set of variables 是 什么 意思The Set Of Proces 过程 集ProcXAnd the set of well-formed 格式SPA 的Expressions 表达PXare jointly Generated产生by The后续Set of Axioms And rulesσ ⊂ u0：σX∈ XσX：σP i：穆 ， 穆 。i∈Act 行为σ为i∈ Ii∈I微米i. Pi：σP：妈妈 P2 ，则 tan（σ）为φ relabelingP：σ形式{A}）ν A）P：σ\{A}P：妈妈 ， Q：γP||Q：σ形式γ为σ于 丹γ=可 萨P：σ{形式a ，B}[B本科A] P： （σ\{B}）的 形式{A}P：σ，X∈ XσRec X .P：σFor each type σ ， the set 中文 字幕 组Pσ ， x英文 名称 ： Denotes ThoseWell-Formed Expressions of The KindP ：爸爸 。then ， σand denote thesub-sets of respectively 拒绝 较小 的 后果 σ ， xAndX简单 集装 箱关闭Expressions ， i.e. those expressions 其他P：σ这 一 过程 such that theprocessP集装 箱 不 自由变量 。AFEW评论on The intended 意思meaning of The operators 运营 商are in令 。• Activity 活动Occurs同时 ，on Each频道of A Process ：A格式 表达 Well-Formed ExpressionP：σde defines a transition system whose edges arelabeled by actions （ 如果 你 的 版本 被 标记 ）微米∈ Act 行为σ.通过common communicate 的 程序渠道 。• 异步is Modeled 模式by沉默actions ;为instance ，The expression 表达{A A， B B， Ta C}. P：{A ， B ， C}代表 一 个 可以 perform an ac 的系统A A， B B，τ C（ The Component Action ） 组成A Occurs OnChannel 的 评论A，B Occurs On频道B And Nothing Occurs on频道C.• GivenA bijection 生物 学φ From u TO itself ，P [ φ ] is关注by代替Eachcom PONE n ntATIONAA同φa ，∴ P （A））AA）.•S粤翁山n n威尔lhAvEthEuSUAlin nTerpretation 的. notic 的EtHAtthEexpression 表达7||i∈I微米i. P iis格式 Well-Formed如果all The P i ' s HAVE The山姆类型σ，Andall Theactions微米i曲名 ： Belong To Act 行为σ.• We interpret hiding as masking component actions on a given channel（ 我们 将 把 那些 伪装 成 组件 的 行为 表现 在 一 个 given 渠道 上 ）asDeleting 的that（ Channel ） ，但是otherwise ，在 spluerently From e .限制 操作 者 ， 不可 预测 任何 过渡 。• We诠释merging as请求The Fusion of ONE频道INTO another 。• The诠释of P Q is that进程P And Q are operating in平行in particular ，they may execute actions contemporaneously . 在 粒子 中 ， 可能 会 同时 执行 操 作 。 TheyCannot synchronize ， though ， Since we are Notconnecting安妮渠道 。• Recursionis handled 的by年Unfolding 的鲁能 ，Replacing X in P同年instance of 关于P itself 。8T⊆ P ×× P\{}—→—→微米2.2Inference Rules for 护士 规则SPAIt is clear that for each non-deadlocked process . （ 这 是 可以 理解 的 ）Pthere is at most one-well 格式expression 表达P：σ. Thus ，we will willSometimes Drop 的The类型From an expression ， whenever this is notgoing to cause any 一 个 表达式 ， 当 这 件 事 没有 进行 到 原因 任何confusion 。Definition 定义2.3（ operational ）SEMANTICS 种子of SPA 的）TheSPA 的转型System is the 的relation 相关SPA 的 Act 行 为（ 英 文 ）inductively generated by the following set of axioms and InferencerulesP微米Q粤为φ relabeling）微米. P）-微米→i P∴ P（微米）P[ φ ]Q [ φ ]i ∈ I iii—→P微米{形式A} P JQ-微米→1J微米2 J）ν A）P—→微米A- →）νA）P J为A∈ l AQ ， R- →R）Q||R）微米-1形式→微米2）QJ||RJ）P微米{形式φB，A）B）， B}PJ[B本科A]P—→）微米\{B}）{形式φB，A）B）}[B本科A]P J为B∈ l BP[X/RECx . p微米]-微米→PJ为[X/REC x .p]追捕 Avoiding替代P- →P J何处P- → Q means that ⟨ P ，穆 ：Q ⟩ ∈ TSPA 的.We say that a process我们说那件事P May Execute the Action可能执行微米然后，Become Q如果the转型⟨p，p，q∈ TSPA 的. No confusion mayarise ， since （ 英 语 ： No confusion may arise ）TSPA 的is obtained asthe ; disjoint 分解union 联合of转型Systems 系统Tσ s ：为Each of them ，The Set of states 是Pσ，And过渡are Labeled by actions微米∈ Act 行为σ.2.3ExamplesAnd衍生 品operators 运营 商2.3.1Communicating平行《直觉的诠释》The Intuitive Interpretation P * Q是那两个过程。P And Q当 前 位 置 ： 线 上 翻 译 > 英 语 翻 译 > are operating in parallel ， but thecommon channels among P And Q他们已经连接。那 is ，P can execute anaction 可以 执行 一 个 动作微米1At the same time as 在 那Q can execute anaction 可以 执行 一 个 动作微米2英文 名称 ： For Each Channel A∈）σ于丹τ（ The component action of ）微米 1And微米 2必须 Agree 。您 的 位置 ： 电驴 大全 > 电影 > Moreover ， the operation has the e of hiding The9Common 的渠道 。让P：σ And Q：γ be closed，well—formed expression关闭，格式良好的表达。If φ is a rela beling mapping each channel （ 英语 ： If φ is arela ） Beling mapping each channel （ 英 语 ： Beling mapping eachchannel ）A∈σ于 丹γ 2 ， 则 a-channel （A）/∈σ形式γ《 沟通 》 TheCommunicating平行Composition 作曲P * Q：）σ形式γ）\）σ于 丹γ）is由 Finned asP* Q =）不要 σ于 丹γ 2 ， 则 tan （σ于 丹γ）本科σ于 丹γ]（P||）Q（ φ ） ）何处; cos （σ于 丹γ）本科σ于 丹γ] is只是The application 应用of（ √ ） x =（A）本科A） ， 则 tan （B）本科B].. . ，且，且（不要σ于丹γ 2，则sin（ν A）（ν B）... 为 所有A ， B∈σ于 丹γ.10AAA{}{ {} {}}AA{}{}ll2.3.2Joining三 个进程We德 菲尼A FEW进程that are used Later on.程序 员 = B ， C， of 类型{A ， B ，C}， splits a channel ， 它 被 定义 为粤B ， C= RECX . ）粤A ∈A{A 、φ A ， B）A），φ A ， C）A）}. x）Instead ， the process 相关 游戏η B ， C， of 类型B ， C英文 名称 ：Just Creates Two Component Actions out of A沉默Action ，And it is由Finned as η B ， C=）ν A（ 粤 ）B ， C.让P：σ1{形式A}，Q：σ2{形式B} And R：σ3{形式C} Be well-formedexpression ， such that the （ 美 版 ）σ i s 和A，B，C我们 是 相互 的 不匹配 。Then ， the well formed （ 英 语 ： Then ， the well formed ）expression 表达（（P * 粤B ， C）*）Q||R））：σ1形式σ2形式σ3isTO BE thought of as A System形式by splitting The频道A INTO B AndC，And then connecting it同The频道of The非 通信平行Composition 作曲ofQ And R. The result 结果is that The频道A of The进程P已 成Joined 加入TO The频道B And C of The进程Q And R，Respectively 的 。ITis clear 清楚that TO吉 夫A转型out of（（P * 粤B ， C）*）Q||R））is TO吉 夫三 个过渡P微米1{形式A}PJ，Q微米2{形式φA ， B）A）}QJAnd R微米3{形式φA ， C）A）} RJ.—→—→—→2.3.3片名 ： The Dining哲学 家We give a well-formed expression intended to model an asynchronous variantof （ 一 个 形式 完美 的 表达 意图 的 模型 ， 一 个 异步 变量 ）The丁 丁 宁哲学 家 Philosophers系统 ：other Versions 版本（ where E . G 。 哲学 家必须pick up the left fork rst ） May be easily captured in the formalism （ 正式地 说 ， 可能 被 形式 主义 抓住 ） 。For The Sake 的of Simplicity ，we假设that为Each频道思维Later on ; ITS Set of地方actions contains τ ，l，u，And that饰 Those Symbols 象征are保存 着by The φ” s 。 The象征l DenotesThe Action 行动lock And The象征u The Action 行动Unlock.第 一 ，we Description The Action 行动of The left Hand of A哲学 家 、asP l= REC X . ）tos . x + l. ）REC y . ）vu . y + u. x）））SOthat The Associated 协会格式 Well-Formed expression 表达is P l：{l};And ，相知这样 φ RSwaps The Channel 的 相关 文章l And R， then P = Pl||P R， 为P R= P l（ φ ）R]，同P：L，R.哲学 家 可能 会 采取 行动 concurrently ， capturing （ orreleasing ） 2forks AT once 。 Instead ，Each fork 的May 的BE Captured11IIonly by ONE philosopher 在几乎 ，either on The right或on The left 。 我知道 ，如果we咨询The子 过程F l={lI，τ J}. ）REC y . ）{τ I，τ J}. y +{uI，τ J}. x））And ，为The relabelingφ J只是swapping 的I And J，The进程isF= REC X . ）{τ I，τ J}. x + F l+ F l（ φ ）J]）SOthat The Associated 协会格式 Well-Formed expression 表达is F：{i ，J}.12J可萨可萨·×我 知道 ，The饰 Behaviour of A single 单身哲学 家is Described 的by The进程DP 的1= η L ， I*）P * F（ φ ）R]）AndThe Associated 协会格式 Well-Formed expression 表达is DP 的1： .在此 基础 上 ， TheDescription of The饰 Behaviour of two哲学 家is黄 磊byThe进程DP2= ηl ，∴ P （I）*（（P*F（ φ ）R]）*（（P*F（ φ ）R） （ f ） （ ）JJ为The relabeling满意 度∴ P （l）= I And ∴ P （I）A new频道（ 注 ：e.e. ， ∴ P （ I ） /= l ） ， 且The Associated 协会 格式 Well-Formedexpression 表达is DP 的2：. The是 soulect of The η is关于 Couple The leftHand of The菲里斯 特哲学 家TO The绝 大多 数fork 的of The other .3在 Cospan-span形式 主义as 思 维 in The Introduction ， in The Cospan-span 简 介 model 模 型 ASystem is Rep - Resented 的 by A graph of 状 态 And TRASSIONS ， 同EXTRA structure 结 构 Required 需 要为 capturing two operations on 系统 ：平行Composition 作曲同通信requires 的界面， 且4 . 序列 组成requires的条件.（ We distinguish between ） left （ often ） input 中 ） 和 right 界 面（ often ）Put - Put）. An接口is代表 作by A标签 Labeling of The grapharcs（ the transition of 的The转型系统 ）on A suitable字母 表 ：when 什么年arc苹果in the graph （ 图像 ）a transition occurs in the transitionsystem （ 转换 系统 中 的 转换 标记 ） ， 相应 的 响应 标签Occurs on The接口 | Interfaces allow TO Description both通信 - ING And非 通信平行Composition 作曲）restricted 限制product 产品Denoted， 且Free 产品Denoted（ 1 ） 转换 系统 ; 在 both cases 中 ， 状态 是 对 的of states ，And A转型is A Pair 爸爸of TRASSIONS ，ONE为Each转换 系统 ， which agree （ synchronize ） on the common接口 |Very often the state space of a transition system decomposes into adis—联合国案例通常将激活（创建）或停用（处理）子系统。Any Such 的条件is a subset of the set of the states 是 什么 意思it Represents状态inwhich 什 么 The 通 过 Figuration May 的改 in A Particu-lar way 粒子 路however it 是十字 架Not to think of conditions just as either initial or 不要认为 条件 只是 作为 另 一 个 初始 化 或Terminal 终端状态 。 IT May 的sound 声音reasonable 的in sequential 结果规划 ，when 什么there areseveral active进程 ，ONE of饰 Those May 的Die in A Particular Terminal13粒子 终端State 状态while 的The others are in将军active-that is ; The全球状 态 of The System in which 什 么 A 改 of 通 过 Figuration Occurs is ATerminal 终端State 状态在 Only ONE component 。 TO许 敏A改of通过Figuration in only ONE co