13、分布式自主异步自动机（DA3）：原理与应用

分布式自主异步自动机（DA3）：原理与应用

在计算机工程实践中，为了表达并发组件的行为，常常会使用各种形式的自动机。这主要基于两个原因：图形化表示和对独立组件的单独建模，例如 UML 状态图就是一个很好的例子。

为了对分布式系统进行图形化表示，并从并行系统组件的角度进行模拟，分布式自动机 DA3（D - triple A 或 DA - cubed）应运而生。它相较于其他一些自动机，能更好地描述真实分布式环境（具有完全异步性）中的并行性和协作性。

1. 不同概念的“分布式自动机”

在文献中，有几种不同的概念被称为“分布式自动机”：
- 基于 Zielonka 自动机的分布式字母表自动机 ：这些自动机基于 Zielonka 的工作（Zielonka 1987），在许多关于并发系统行为的论文中被称为分布式自动机。部分还配备了实时时钟，用于进行具有实时约束的时间分析。不过，它们仅在输入符号不同时才异步执行动作，在共同输入符号上会进行同步移动，从某些角度看应被称为同步自动机。Alur 的定时自动机（Alur 和 Dill 1994）与之相近，只是添加了时间约束和时间不变量。CSP 进程也类似，通过 ! 和 ? 操作（分别为发送和接收）进行同步，其优势在于能确定通信方向。
- Büchi 自动机 ：用于 LTL 模型检查，与 Zielonka 自动机接近，但会区分一些状态为接受状态，在 Brim 等人（2006）的研究中被称为分布式自动机。
- 消息传递自动机（MPA） ：真正的分布式和异步自动机，包含等待接受的有序符号集，即缓冲区或队列。