Diagnosis of Large Software Systems Based on Colored Petri Nets
Résumé
This thesis studies the Model-Based Diagnosis focuses on a set of interacting software components. The main idea is to use Colored Petri nets (CPNs) as a fault model, which presents several advantages for software diagnosis. First, we can handel data by avoiding the infinity of their domain values, the data are represented symbolically according to their status (faulty using red color tokens, correct using black and unknown using star). Second, the transition modes are used to represent correct and faulty executions of activities without explicit representation of faults as internal events. Finally, partially ordered observation is naturally expressed in CPNs operational semantics. The main contribution of this thesis is the reduction of diagnosis problem to an algebraic symbolic inequations system based on the fundamental equation of CPNs. This method allows the diagnosis of looping processes and omits the trajectory calculation, without loosing the diagnosis precision. Based on the notion of functional sub-nets, our method can be easily adapted to a decentralized resolution of the inequations systems so as to diagnose the decentralized systems. Our work is applied to the diagnosis of orchestration of Web services modeled as a set of place bordered colored Petri nets. A model transformation from BPEL constructors to CPNs is given and a case study is detailed.
Cette thèse porte sur le diagnostic à base de modèles. Nous focalisons notre intérêt sur le diagnostic d'un ensemble interagissant de composants logiciels. L'originalité de ce travail se situe dans l'utilisation des Réseaux de Petri Colorés (RdPC) comme modèle de faute. L'utilisation des RdPC est originale et avantageuse à plusieurs titres. Premièrement, Les RdPC permettent la représentation des données, dans notre cas ça nous permet de manipuler les données de manière symbolique même si leur domaine de valeurs est infini (seul le statut des données est représenté par des jetons colorés : rouge pour fautif, noir pour correct et étoile pour inconnu). Deuxièmement, chaque transition en RdPC peut avoir plusieurs modalités de franchissement, nous avons donc défini pour chaque activité deux modalités de transition, fautif et correct, auxquelles on a associé des fonctions de propagation de couleur. Finalement, La sémantique RdPC porte de manière implicite la notion d'ordre partiel des observations. La contribution principale de cette thèse consiste à réduire le problème de diagnostic à la résolution d' un système d'inéquation algébrique en se fondant sur l'équation fondamentale de la dynamique des RdPs. La résolution de ce système d'inéquation permet de calculer le diagnostic sans dépliage de la trajectoire même dans les cas d'itération d'activités et ceci sans perte de la précision du diagnostic. Nous avons également, en se fondant sur la notion de sous-réseaux fonctionnels, proposé une version décentralisée de la résolution du système d'inéquation. La dimension applicative de cette thèse concerne le diagnostic d'orchestration de services Web. Une traduction du langage d'orchestration BPEL en RdPC a été donné ainsi qu'une application détaillée sur un scénario.
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