Metodologa de desarrollo de aplicaciones concurrentes

1
Metodología de desarrollo de aplicaciones
concurrentes

• Una metodología define
• Tareas a realizar
• Notaciones arquitectura de la aplicación con
  distintos niveles de abstracción
• Tareas
• Análisis y Especificación
• Identificación de recursos y tareas
• Refinamiento de los recursos
• Diseño basado en una primitiva (objetos
  protegidos, paso de mensajes, etc)
• Implementación

2
Análisis y Especificación

• Descripción del problema
• Se deben identificar
• Requisitos de seguridad
• Operaciones excluyentes y simultáneas
• Requisitos de vivacidad
• Equidad/Prioridad en el acceso a los recursos

3
Identificación de recursos y tareas

• Especificación informal de las tareas
• Recursos en el programa variables de TipoRecurso
• Grafo de recursos y tareas

Tarea A
Tarea B(i)
Nombre recurso
Estado interno (TipoRecurso)
op1
op3
op2
4
Identificación de recursos y tareas (ii)

• Un recurso se define por medio de un TAD
  concurrente
• Interfaz operaciones o acciones públicas
• Estado interno Estado explícito Estado
  implícito
• Estado explícito colección de campos
  (TipoRecurso)
• Estado implícito estado de las operaciones
  invocadas (bloqueadas o ejecutándose)
• Operación procedimiento con parámetros de E, S,
  y E/S.
• Operaciones mutuamente excluyentes.

5
Identificación de recursos y tareas (y iii)

• Similitudes con TADs
• Encapsulamiento
• Reusabilidad
• Especificación formal ? demostrabilidad
• Diferencias con TADs
• El estado del recurso no es independiente del
  mundo externo (estado de las operaciones
  invocadas).
• No se pueden comparar (igualdad).
• No se pueden copiar.

6
Refinamiento de los recursos

• Se especifican formalmente los recursos mediante
  C-TADSOLs.
• Notación extendida con aspectos de sincronización
  (con respecto a los TADs).

7
Sintaxis C-TADSOL

• C-TADSOL Nombre Recurso
• USA TipoExterno
• OPERACIONES
• .......................
• ACCIÓN Operacioni Tipo Recursoes xTipo1e x
  . . . x Tipons
• ......................
• SEMANTICA
• DOMINIO
• TIPO Tipo Recurso . . .
• DONDE Tipo Adicional ..
• INVARIANTE Fórmula que debe ser cierta antes y
  después de ejecutar una operación.

INICIAL(r) Fórmula que especifica el valor
inicial del recurso .........................
PRE Precondición PRE P(r, a1, ..... ,
an) CPRE Precondición de
concurrencia CPRE P(r, a1, .... , an)
Operacion Recursoi (r, a1, . . . , an) POST
Postcondición de la operación POST
Q(r, a1, .... , an) .........................
8
Sintaxis de las fórmulas

• Se usan fórmulas en Invariante, inicial, PRE,
  CPRE y POST.
• Lenguaje basado en lógica de primer orden
  extendido con operadores aritméticos, conjuntos y
  secuencias.

9
Declaración de operaciones

• Sólo se especifican operaciones públicas.
• Representan el único medio para acceder al estado
  del recurso.
• Son mutuamente excluyentes.
• Son acciones porque siempre conllevan un cambio
  de estado del recurso.
• El primer parámetro es siempre el propio recurso,
  y siempre es de entrada/salida.

ACCIÓN Operacioni Tipo Recursoes xTipo1e x
. . . x Tipons
10
Declaración de dominio

• Define el TipoRecurso y los tipos auxiliares
  necesarios.
• TipoRecurso similar a un registro de un lenguaje
  imperativo (campos).
• El TipoRecurso debe reflejar el estado del
  recurso
• Datos
• Información necesaria para la sincronización.
• Invariante
• Restricción sobre el universo de valores descrito
  en el TipoRecurso.
• Se debe cumplir antes y después de ejecutar una
  operación, pero no tiene por qué cumplirse
  mientras se ejecuta.

11
Estado inicial del recurso

• Establece los valores iniciales para los campos
  del TipoRecurso.
• I(r) es una fórmula y r es una variable de
  TipoRecurso.

INICIAL(r) I(r)
12
Especificación de las operaciones

• Precondición fórmula que debe ser cierta para
  poder ejecutar una operación
• Depende de los datos de entrada y el estado del
  recurso.
• Se desglosa en
• CPRE si no es cierta en el momento de la
  llamada, se bloquea al proceso llamante.
• PRE restricciones de uso.
• Postcondición fórmula que debe ser cierta tras
  ejecutar la operación.
• Depende de los datos de entrada, salida y el
  estado de recurso.
• No se especifica el momento en el que serán
  desbloqueadas las operaciones.

13
Especificación de las operaciones (ii)

• Aspectos de notación para las POSTs
• Valores de entrada y salida se usan cuando en
  una fórmula hacemos referencia al valor de una
  variable antes y después de ejecutar una
  operación superíndices ent y sal.
• Omisión de valores que no cambian
• POST r.asal r.aent 1 ? r.bsal r.bent
• r.csal r.cent ? r.dsal r.dent ? r.esal
  r.eent
• Se abrevia así
• POST rsal rent \ r.asal r.aent 1

14
C-TADSOL del semáforo
CPRE cierto Init(s,v) POST ssal v CPRE
cierto Signal(s) POST ssal sent 1 CPRE s
gt 0 Wait(s) POST ssal sent - 1

• C-TADSOL Semáforo
• OPERACIONES
• ACCIÓN Init TipoSemaforos x Ne
• ACCIÓN Signal TipoSemaforoes
• ACCIÓN Wait TipoSemaforoes
• SEMANTICA
• DOMINIO
• TIPO TipoSemaforo N
• INVARIANTE cierto
• INICIAL(s) cierto

15
C-TADSOL del aparcamiento

• C-TADSOL Aparcamiento
• OPERACIONES
• ACCIÓN Entrar TipoAparcamientoes
• ACCIÓN Salir TipoAparcamientoes
• SEMANTICA
• DOMINIO
• TIPO TipoAparcamiento 0..Max
• DONDE Max ...
• INVARIANTE cierto
• INICIAL(a) a 0

CPRE a lt Max Entrar(a) POST asal aent 1
CPRE cierto Salir(a) POST asal aent - 1
16
C-TADSOL del Buffer con 1 dato

• C-TADSOL Almacen1Dato
• USA TipoDato
• OPERACIONES
• ACCIÓN Poner TipoBufferes xTipoDatoe
• ACCIÓN Tomar TipoBufferes xTipoDatos
• SEMANTICA
• DOMINIO
• TIPO TipoBuffer (Dato TipoDato x HayDato B
  )
• INVARIANTE cierto
• INICIAL(b) ?b.HayDato

CPRE b.HayDato Tomar(b, e) POST esal
b.Dato ? ?b.HayDatosal CPRE ?b.HayDato
Poner(b, e) POST b.Datosal eent ?
b.HayDatosal
17
C-TADSOL del Buffer

• C-TADSOL Buffer
• USA TipoDato
• OPERACIONES
• ACCIÓN Poner TipoBufferes xTipoDatoe
• ACCIÓN Tomar TipoBufferes xTipoDatos
• SEMANTICA
• DOMINIO
• TIPO TipoBuffer Secuencia(TipoDato)
• INVARIANTE ?b?TipoBuffer ? Longitud(b) ltMAX
• DONDE MAX ...
• INICIAL(b) Longitud(b) 0

CPRE El buffer no está vacío CPRE Longitud(b)
gt 0 Tomar(b, d) POST Retiramos un elemento del
buffer POST l Longitud(bent) ? bent(1) d
? bsal bent(2..l) CPRE El buffer no está
lleno CPRE Longitud(b) lt MAX Poner(b, d)
POST Añadimos un elemento al buffer POST l
Longitud(bent) Longitud(bsal) l 1 ?
bsal(l 1) d ? bsal(1..l) bent