30、面向对象数据库与分布式系统的形式化建模与分析

面向对象数据库与分布式系统的形式化建模与分析

1. 引言

在当今的技术领域中，分布式系统的应用范围极为广泛，涵盖了电信、分布式信息处理、科学计算以及实时过程控制等多个领域。分布式系统具有两个关键特性：一是计算活动以顺序进程的并发执行形式呈现；二是进程之间通过消息传递进行通信。

对于分布式系统的分析，主要有行为分析和性能分析两种方式。行为分析会对所有可能的轨迹进行研究，以此来验证规范的正确性，通常会运用各种验证和确认方法；而性能分析则是通过计算机执行分布式系统的规范，借助模拟手段来完成，分析的主要特征如下表所示：
| 分析类型 | 使用方法 | 分析特征 |
| — | — | — |
| 行为分析 | 验证和确认 | 安全性、静态和动态死锁、有界性、不变属性、活性、终止性等 |
| 性能分析 | 模拟 | 队列长度、消息传输时间、等待时间、单元利用率系数等 |

常见的用于设计分布式系统的规范语言在不同领域各有应用，例如在协议工程中常用的有SDL、ESTELLE、LOTOS；在软件工程中则有Z、VDM、Raise。这些规范语言所采用的数学方法也各不相同，包括扩展状态自动机、通信系统演算、集合论和数理逻辑以及分段线性聚合（分段线性马尔可夫过程）等。

有一种与聚合方法紧密相关的技术，它能够基于单一规范将行为分析和性能分析相结合。这种方法不仅可以证明所开发规范的正确性，还能评估被分析系统的性能特征。例如，在分析电信协议时，仅证明其规范的正确性是不够的，还需要正确选择协议的参数，如定时器值、缓冲区大小、通道容量等。

2. Z语言描述抽象数据类型

抽象数据类型是指那些部分属性未被考虑，或者仅对部分类型