Методика моделирования и анализа распределенных гетерогенных сервис-ориентированных grid систем Сорокин а.Н. (arseniy@mail.Ru)

Вологодский государственный технический университет (ВоГТУ)

При построении программных комплексов для решения задач в области науки и бизнеса зачастую требуется интеграция сервисов распределенных, гетерогенных, динамических «виртуальных организаций». Подобная интеграция является достаточно сложной проблемой, прежде всего из-за различных требований к характеристикам сервисов, исполняемых на различных аппаратных платформах. Для решения задачи интеграции разнородных сервисов была предложена архитектура OGSA (Open Grid Services Architecture – открытая архитектура Grid сервисов). Данная архитектура, построенная на основе Grid и Web технологий, определяет унифицированную семантику Grid сервисов, описывает стандартные механизмы создания, именования и поиска экземпляров Grid сервисов, обеспечивает интеграцию с низкоуровневыми возможностями, предоставляемыми различными аппаратными платформами [1]. OGSA определяет в терминах языка WSDL интерфейсы, соглашения и механизмы, необходимые для построения сложных распределенных систем.

В данной статье рассматривается методика анализа и моделирования сервис-ориентированных Grid систем, построенная на основе аппарата сетей Петри. Предлагается исследовать разрабатываемую сервис-ориентированную систему на нескольких уровнях абстракции: на уровне статической модели, на уровне описания бизнес-процессов и на уровне сервисов.

Потоки сообщений и заданий в распределенной системе (так называемые workflow и dataflow модели) удобно исследовать с применением аппарата P/T сетей Петри и понятия компонента. Каждый сервис будем представлять в виде отдельного модуля со своими входами и выходами. Каждый сервис обладает некоторым набором операций (методов). Интерфейс сервиса представим в виде набора входных мест. Токены в интерфейсных местах интерпретируются как задания (сообщения) на обработку информации, передаваемые сервису по асинхронным каналам связи. Выходные места сервиса представляют собой передачу потока управления другим сервисам для обработки какой-то информации. Модель уровня бизнес-процессов является достаточно примитивной и служит лишь для отображения взаимосвязей между различными сервисами. Модель не позволяет описать реальный процесс передачи сообщений между сервисами, не предоставляет возможностей промоделировать объектно-ориентированные детали реализации сервисов (например, динамическое создание экземпляров сервисов, разделение интерфейса и реализации и т.д.).

Детальный анализ внутренней структуры сервисов и потоков сообщений между сервисами предлагается исследовать с помощью модифицированных объектно-ориентированных G-сетей Петри. Для построения достаточно адекватной имитационной модели сервис-ориентированной системы предлагается расширить G-сети Петри [2] с помощью дополнительных объектно-ориентированных механизмов (инкапсуляция, наследование, динамическое создание экземпляров объектов и сервисов, хранение полей объекта и др.). Также предлагается аппарат сервис-ориентированных G-сетей Петри, в котором дополнительно определяется коммуникационная инфраструктура системы, асинхронный вызов операций и другие механизмы, а также рассматривается детальная модель Grid сервиса. Сервис-ориентированную SG-систему определим как кортеж:

SOS=(TS,SS,SI,OS,OI,AS),

где TS – набор токенов, динамически генерируемых в течение жизненного цикла системы; SS – набор моделируемых сервисов; SI – набор экземпляров сервисов; OS – набор объектов системы (реализация сервисных операций); OI – набор экземпляров объектов; AS – набор вычислительных агентов, исполняющих G-систему.

Для анализа структурных и поведенческих свойств построенных моделей сервис-ориентированной системы можно применять как стандартные, так и модифицированные методы. Модели, описывающие потоки заданий и данных в распределенной системе и построенные на основе обыкновенных сетей Петри, можно исследовать стандартными аналитическими методами (инвариантный анализ, граф достижимых состояний, темпоральная логика и др.). Для анализа расширенных объектно-ориентированных сетей можно использовать модифицированные средства анализа предикатных сетей Петри. Предлагается применять предикатную логику языка Пролог для анализа структурных и поведенческих свойств расширенных объектно-ориентированных G-сетей.

Предложенная методика моделирования и анализа распределенной сервис-ориентированной Grid системы позволяют оценивать важные характеристики функционирования системы (например, среднее время обработки запросов, эксплутационные характеристики системы, критические состояния системы и др.) на этапе проектирования.

Литература

1. Foster, I., Kesselman, C., Nick, J., Tuecke, S., The Physiology of the Grid: An Open Grid Services Architecture for Distributed Systems Integration, Globus Project, 2002.

2. Perkusich, A., and de Figueiredo, J., “G-nets: A Petri Net Based Approach for Logical and Timing Analysis of Complex Software Systems,” Journal of Systems and Software, 39(1): 39–59, 1997.