Разработка моделей и методов анализа производительности программного обеспечения на основе строго иерархических стохастических сетей Петри

• Автор: Мойсейчук, Леонид Дмитриевич
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 152 с. : ил

Содержание
Введение

1. Обзор моделей и методов анализа производительности программного обеспечения

1.1. Жизненный цикл программного продукт

1.2. Типовые модели процессов разработки программных продуктов

1.2.1. Каскадная модель.

1.2.2. Итеративная модель.

1.2.3. Инкрементальная модель.

1.2.4. Эволюция модели

1.3. Возможность и актуальность анализа производительности

1.4. Методы анализа производительности.иД,

1.4.1. Измерительный метод
1.4.2. Аналитический метод .
1.4.3. Имитационный метод
1.4.4. Гибридные методы.
1.5. Краткая характеристика моделей описания программ.
1.5.1. Сеги Петри.
1.5.2. Конечные автоматы
1.5.3. Маркированные графы
1.5.4. РV системы
1.5.5. Системы с сообщениями
1.5.6. Графы .
1.5.7. Марковские модели
1.5.8. Модели взаимодействующих последовательных процессов
1.6. Понятие стохастической сети Петри
1.6.1. Методы образования подклассов сетей Петри
1.6.2. Стохастические сети Петри
1.6.3. Основные расширения стохастических сетей Петри.
1.7. Обзор основных работ но моделированию на основе сетей Петри.
1.7.1. Зарубежные авторы.
1.7.2. Российские авторы.
1.7.3. Источники информации о сетях Петри
1.8. Выводы по главе 1.
2. Методы анализа программ с использованием сетей петри.
2.1. Анализ программ на основе сетей Петри.
2.1.1 Структурный анализ.
2.1.2. Имитационное событийное моделирование.
2.1.3. Анализ по пространству достижимых состояний.
2.2. Операционные модели программ на основе стохастических сетей Петри.
2.2.1. Задание нагрузки в ССПмодели.
2.2.2. Моделирование программных конструкций с помощью ССП.
2.3. Методика количественного анализа ССП на основе аппарата Марковских цепей
2.3.1. Переход от ССП модели к ЭМЦ модели
2.3.2. Переход от ЭМЦ модели к ПМЦ модели
2.4. Выводы по главе 2
3. Иерархическая система моделей на основе ССП
3.1. Требования к модели на основе ССП.
3.2. Формальное описание строго иерархической стохастической сети петри
3.3. Преимущества строго иерархической модели
3.4. Недостатки строго иерархической модели
3.5. Обоснование корректности
3.6. Иерархическое моделирование.
3.7. Методика проведения анализа.
3.8. Проверка адекватности модели объекту анализа
3.9. Интеграция анализа производительности ПО в типовые процессы разработки
3.9.1. Каскадная модель
3.9.2. Итеративная модель
3.9.3. Инкрементальная модель
3 Выводы но главе
4. Программное обеспечение автоматизации анализа производительности.
4.1. Описание пакета автоматизации анализа производительности программ С8А 1.
4.1.1. Моделирование последовательных и параллельных процессов.
4.1.2. Представление входных моделей.
4.1.3. Описание программных компонент пакета анализа.
4.1.4. Технические особенности пакета анализа.
4.1.5. Недостатки пакета анализа
4.1.6. Пример использования пакета анализа
4.2. Требования к развитию средств автоматизации анализа моделей программ на основе СИССП.
4.2.1. Область применения и ограничения.
4.2.2. Поддержка описания модели
4.2.3. Интерпретация результатов
4.3. Проектирование средств автоматизации анализа моделей сиссп.
4.3.1. Особенности проекта
4.3.2. Язык описания моделей
4.3.3. Общая концепция и технология разработки
4.3.4. Структурная схема проекта
4.4. Выводы по главе 4.
5. Экспериментальное подтверждение моделей и методов
5.1. Модель информационного сервера системы биржевых новостей.
5.1.1. Постановка задачи моделирования
5.1.2. Использование стохастической сети Петри
5.1.3. Использование строго иерархической стохастической сети Петри.
5.1.4. Выводы, рекомендации и результаты
5.1.5. Модернизация программного обеспечения по результатам анализа.
5.2. Модель неблокирующей системы управления свободной памятью
5.2.1. Постановка задачи моделирования
5.2.3. Описание и анализ модели.
5.3. Выводы но главе
6. Заключение по работе.
6.1. Выводы об эффективности анализа с использованием СИССП моделей.
6.2. Практическое внедрение результатов работы
6.3. Направления развития анализа производительности программного обеспечения на основе СИССП
7. Список СОКРАЩЕНИЙ
8. Список ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Предложена инженерная методика анализа производительности ПО на основе СИССП. Предлагаемые методы успешно применены в ряде организаций СанктПетербурга при анализе производительности программных решений как в среде классических параллельных операционных систем IX, так и для операционных систем реального времени VX. I и I архитектурой. Реализация результатов работы. ПО более 0 страниц. ЗАО Моторола ЗАО при моделировании производительности и тестировании неблокирующей системы управления свободной памятью. Методика оценки производительности программного обеспечения на основе расширенных сетей Пегри внедрена в учебном процессе СПбГЭТУ ЛЭТИ при подготовке инженеров и магистров при изучении дисциплин Качество и надежность программных продуктов и Анализ производительности вычислительных систем. Пакет и методика анализа производительности используются при выполнении курсовых и лабораторных работ. Кроме того, по материалам работы подготовлен электронный учебник по применению сетей Петри в анализе производительности программных систем. Способы формирования и анализа моделей программ на основе простых ССП, позволяющие значительно упростить создание моделей и снизить вычислительную сложность анализа. Модель на основе СИССГ и методика ее применения, повышающая мощность и точность моделирования ПО в сочетании с возможностью их интеграции в различные циклы разработки программных продуктов. Структурная организация и технология реализации новой версии пакета анализа , допускающая анатиз сложных моделей в локальном и распределенном вариантах обработки. Апробация работы. СанктПетербурге, других городах России и за рубежом, в научных организациях СанктПетербурга и компаниях Метроком и Моторола. Обсуждение проблем анализа производительности программного продукта ПП неизбежно связано с идеей его жизненного цикла 1,2,3, так как программный продукт проходит стадии рождения, жизни, старения и отмирания. Единого подхода к делению разработки и использования ПП на отдельные фазы не существует. Все зависит от конкретного взгляда на процесс разработки ПП, его формализации и консервативности в разработке ii или vi процесс. Обсудим подробнее потребности и возможности анализа производительности на различных этапах жизненного цикла ПП для часто используемых типов процессов их разработки. Жизненный цикл ЖЦ ПП это непрерывный процесс, который начинается с момента принятия решения о необходимости создания программного продукта и заканчивается в момент его полного изъятия из эксплуатации. Основным нормативным документом, регламентирующим ЖЦ ПО, является международный стандарт II 7, определяющий структуру ЖЦ, содержащую процессы, действия и задачи, которые должны быть выполнены во время создания ПО. ЖЦ, обучение. При изучении процесса разработки, как правило, рассматривают этапы от анализа до отладки включительно. Исследование производительности программного продукта возможно на любой стадии его развития, но каждый ЖЦ накладывает определенные ограничения на продолжительность и, соотвсгственно, точность анализа ПО, качество и объем исходных данных. Ниже рассматриваются варианты интеграции анализа производительности 0 с типовыми процессами его разработки. Два последних этапа жизненного цикла ПП с точки зрения анализа производительности имеют свою специфику, которую мы рассмотрим позднее. Каскадная модель или модель водопада является наиболее известной, классической и неудачной. Именно она стала предметом широко известного выражения v ii, . Для каскадной модели разработку можно представить схемой, приведенной на рис. Нет обратной связи между фазами разработки. Только после завершения анализа начинается проектирование, после проектирования реализация. Жесткие ограничения на сроки выполнения фаз. Нет четких критериев для завершения фаз анализа и проектирования. Различные методики анализа производительности могут быть применены как на этапах анализа и проектирования, так и на этапе тестирования Г1П. Итеративная модель процесса разработки ПП есть попытка улучшить управляемость проекта, снизить вероятность обнаружения поздних дефектов.