Развитие теоретических основ и методов функционально-структурной организации систем и сетей внешнего хранения и обработки данных (26.10.2009)

Автор: Зинкин Сергей Александрович

db3(d3)?true} ( RE);

me3 = [p3(a0)&de3(d3)]({p3(a0)?false, de3(a0)?false, p2,3(r0)?true,

pe3(a0)?true} ( RE);

для подсценария F4:

mb4 = [pb4(a0)]({pb4(a0)?false, p4(a0)?true, db4(d4)?true} ( RE);

me4 = [p4(a0)&de4(d4)]({p4(a0)?false, de4(d4)?false, pe4(a0)?true} ( RE);

для подсценария F5:

mb5 = [(&pe4(a0)]({pe4(a0)?false, p5(a0)?true, db5(d5)?true} ( RE);

me5 = [p5(a0)&de5(d5)]({p5(a0)?false, de5(d5)?false, pb6(a0)?true} ( RE);

вспомогательный модуль:

m4,6 = [((&pe4(a0)]({pe4(a0)?false, pb6(a0)?true} ( RE);

для подсценария F6:

mb6 = [pb6(a0)]({pb6(a0)?false, p6(a0)?true, db6(d6)?true} ( RE);

me6 = [p6(a0)&de6(d6)]({p6(a0)?false, de6(d6)?false, p6,7(a0)?true} ( RE);

для подсценария F7:

mb7 = [pe2(a0)&pe3(a0)&p6,7(a0)]({pe2(a0)?false, pe3(a0)?false,

p6,7(a0)?false, p7(a0)?true, db7(d7)?true, p7,8(a0)?true} ( RE);

me7 = [p7(a0)&de7(d7)&p8,7(a0)]({p7(a0)?false, de7(d7)?false, p8,7(a0)?false,

pk(a0)?true} ( RE);

для подсценария F8:

mb8 = [p7,8(a0)]({p7,8(a0)?false, p8(a0)?true, db8(d8)?true} ( RE);

me8 = [p8(a0)&de8(d8)]({p8(a0)?false, de8(a0)?false,

p8,7(a0)?true} ( RE).

В приведенных выше выражениях предикаты pi (i = 1, 2, …, 8) связывают начальные и конечные модули СеАМ, соответствующие каждому подсценарию Fi, а символ a0 именует агент-сервер, реализующий на процессоре P0 поиск и запуск готовых к выполнению описанных выше модулей управляющей сети СеАМ. Остальные предикаты используются для управления запуском модулей. Символ r0 обозначает неразделяемый ресурс, используемый подсценариями F2 или F3, поэтому данные подсценарии не могут выполняться одновременно. Программы, реализующие все модули (“методы” агента a0), здесь размещены вместе с кодом самого агента в локальной памяти процессора P0. Предполагается, что процессор P0 имеет доступ к модулям основной памяти всех остальных процессоров для организации и совместного использования FS-пространства, в котором хранятся информационные объекты, представляющие предикаты – объектные (используемые для запуска агентов-демонов) и каузальные (используемые для связывания модулей управляющей сети).

Реализация децентрализованной схемы управления в СУВП не требует наличия специально выделенного процессора; здесь программы, соответствующие модулям управляющей сети (“методы” соответствующих агентов-серверов a1, a2, …, a8), размещаются в локальной или основной памяти процессоров, реализующих подсценарии F1, F2, …, F8 основного сценария F0. Коды агентов-демонов d1, d2, …, d8 для обеих схем управления размещаются в локальной или основной памяти функциональных процессоров. Логико-алгебраические выражения для модулей децентрализованной сети СеАМ отличаются от приведенных выше выражений использованием имен агентов-серверов в качестве значений аргументов для унарных предикатов.

На основании методов, предложенных во второй и третьей главах, определены системная и сетевая, виртуальная и физическая инфраструктуры как платформы для реализации абстрактных вычислительных моделей. Для описания данных платформ использованы не только формальные методы, но и неформальные, основанные на диаграммных макроопределениях и MPI-диаграммах, упрощающие начальные этапы функционально-структурного проектирования.

Расширены возможности сетевой виртуализации и интеграции функций и сервисов хранения данных, позволяющих организовать обработку структурированной информации средствами виртуального сетевого процессора базы данных в произвольной системе или сети внешнего хранения и обработки данных с виртуальной памятью достаточного объема.

Разработаны технологические комплексы программ, составляющие подсистему синтеза структур и программного обеспечения, а также подсистему спецификации и верификации систем управления внешним хранением и обработкой данных. Данные комплексы основаны на использовании формальных и неформальных моделей; использование логико-алгебраических методов в описании систем, алгебры сценариев, алгебры абстрактных машин и алгебры развертывания структур позволяет строить иерархически организованное прикладное и системное программное обеспечение систем и сетей хранения и обработки данных.

В пятой главе рассмотрены вопросы функционально-топологической децентрализации в архитектурном проектировании систем и сетей внешнего хранения и обработки данных на основе использования формальных представлений распределенных процессов и объектов, взаимодействующих через общее структурированное пространство памяти.

Исследовано применение новых формализмов для описания согласованных, или скоординированных взаимодействий процессов и объектов, базирующихся на декларативном и процедурном подходах к представлению знаний о функционировании распределенных систем. Использован также алгебраический подход к определению операционной семантики распределенных систем хранения и обработки данных, таких как сети многофункциональных внешних запоминающих устройств и сетевые процессоры баз данных, основанный на определении данных систем сетями абстрактных машин.

Обоснована необходимость разработки новых методов и средств поддержки функционально-структурной и функционально-топологической декомпозиции архитектурных моделей систем и сетей хранения и обработки данных. Данные модели и методы должны соответствовать современной технологической инфраструктуре параллельных и распределенных баз данных, кластерных и мультипроцессорных систем, сетевых соединений, интеллектуальных контроллеров и накопителей информации.

Предложены принципы построения систем управления применительно к объектам, функционирование которых представимо в классе сетей абстрактных машин. На основе логико-алгебраического подхода, формальных и неформальных моделей и методов искусственного интеллекта, теории

иерархически структурированных абстрактных машин и сценарных представлений предложена методология построения виртуализированных систем и сетей внешнего хранения и обработки данных, узлы которых сочетают функции виртуализации с функциями обработки структурированных данных.

Расширены возможности сетевой виртуализации на основе модели сетей абстрактных машин, что позволяет интегрировать функции и сервисы внешнего хранения и обработки данных за счет эффективного использования структурированной виртуальной памяти как для хранения обрабатываемых данных, так и для хранения “каузальной” информации, посредством которой объекты и процессы согласуют свои действия.

Разработаны новые модели управления распределенными ресурсами, включающие концептуальные модели и формально определенные имитационные поведенческие модели, отличающиеся от известных тем, что на начальном и промежуточном этапах они описываются семантическими сетями (в том числе семантическими сетями с событиями ( сценариями), формализуемыми сетями абстрактных машин, а на завершающих этапах интерпретируются сетями алгоритмических модулей.

Разработаны новые формальные модели организации функционирования распределенного ресурса – многофункциональной системы внешней памяти, подключаемой к вычислительной сети. В отличие от известных, в данных моделях эффективно реализуются взаимодействия компонент, что позволяет разработчику модифицировать сложные модели, получая новые качественные результаты. Рассмотрены подобные трансформации формальных моделей, позволившие перейти от централизованной архитектуры систем хранения и обработки данных к децентрализованной (сетевой).

В сетях ВЗУ совокупность сетевых дисковых модулей может быть представлена некоторым коллективно используемым ресурсом R. Доступ к подобному ресурсу с несколькими единицами может быть осуществлен с помощью запросов следующих видов: e-запрос требует для исполнения все единицы ресурса R, s1-запрос требует одну определенную единицу данного ресурса, а s2-запрос требует одну произвольную единицу ресурса. Подобного рода запросы характерны, например, для распределенных RAID-массивов (RAID – Redundant Array of Independent Disks – избыточный массив независимых дисков) и реплицированных распределенных баз данных, реализуемых на базе сетей ВЗУ.

, P – множество процедур (фактов) обработки запросов p(P, e1 – текущий е-запрос. На концептуальном графе отношение принадлежности индивида абстрактному понятию “тип” представлено именем предиката Конкр. (от слова “конкретизация”), используются также предикатные имена и соответствующие им связывающие узлы Это (для представления отношения между первым типом и более общим вторым типом), Элем. (от слова “элемент”, для представления отношения принадлежности элемента множеству), Подмн. (от слова “подмножество”, для представления отношения между двумя множествами, где первое множество является подмножеством другого), Имеет (для представления отношения принадлежности). В выражениях для модулей СеАМ мы используем соответствующие перечисленным именам бинарные предикатные символы fКонкр., fЭто, fЭлем., fПодмн. и fИмеет. Используются также бинарные предикатные символы fАгент, fРазр., fОбъект, а также унарные предикатные и функциональные символы, описанные ниже.

В связи с тем, что логические формы описания концептуальных графов носят непроцедурный характер, концептуальный граф описывается не логической формой, а СеАМ-выражением следующего вида:

p(P)fP(p)]


загрузка...