[发明专利]AADL端对端数据流一致性验证方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种AADL端对端数据流一致性验证方法，主要用于解决实时系统的时延验证问题，属于软件工程的技术领域。

背景技术

在针对实时系统的OSATE建模过程中，数据和事件的传输通过数据流完成，一条完整的数据流通常由一个数据采集器开始，流经中间组件(进程组件)，到控制器结束。在此过程中，数据流具有一定的时效性，若数据流的时延过大将导致关键数据不能及时送达或关键任务不能按时触发从而导致系统失效。

在研究AADL数据流时延特性方面，AADL标准的制定者之一Peter提出影响数据流时延的因素主要有四点：1)组件本身的计算时延；2)不同组件间的传输时延；3)数据采样速率和设备端口上数据队列的处理方式；4)传输协议对于数据等待队列的处理方式。Peter在理论层面上全面分析了时延的影响因素，但只是选取了AADL属性集合中的Latency属性作为分析的依据，对端对端的数据流做了简单的模拟。Su-Young Lee基于进程组件中的周期和非周期线程对端对端数据流的影响，分析了流经进程组件中的计算线程的数据流的时延与线程的计算时间、截止时间等的关系，给出了最优时延与最差时延的计算公式，但对于系统的调度并没有给出分析依据，例如多线程的优先级。国内谯婷婷等人通过一个飞行控制系统的实例给出了数据流分析的结果，但没有给出一个通用的解决方案。

发明内容

[发明目的]：针对上述背景技术的不足，提供了AADL端对端数据流一致性验证方法，对实时系统的时延问题进行分类描述，即单一型端对端数据流和考虑线程优先的混合型端对端数据流，将单一型端对端数据流和混合型端对端数据流转换成基本状态图，利用Prolog规则对端对端数据流的路径一致性进行刻画，给出了实时系统时延验证的通用解决方案，解决了现有技术中对实时系统时延问题验证不够完整、没有通用解决方案的问题。

[技术方案]：本发明方案主要包括以下内容：

1)通过建模工具OSATE建立包含单一型端对端数据流和混合型端对端数据流的AADL模型，定义AADL端对端数据流的路径一致性；

2)将步骤1)中的单一型端对端数据流和混合型端对端数据流映射为基本状态图，并用Prolog事实对基本状态图进行描述；

3)结合步骤1)中的AADL端对端数据流的路径一致性，利用Prolog刻画端对端数据流的路径一致性：

4)结合步骤2)中所述的事实及步骤3)中所述的规则对实时系统的时延问题进行验证。

作为AADL端对端数据流一致性验证方法的进一步优化方案，步骤1)所述端对端数据流的路径一致性的定义是指在一条完整的端对端数据流Fp中，针对数据流路径(floW path)上的所有端口组件Po(普通端口组件Po满足对应的Compute_Execute_Time属性)及端口间的数据流(数据流满足对应的Latency属性)，任意一组时刻均满足该数据流路径上的所有约束。

作为AADL端对端数据流一致性验证方法的进一步优化方案，步骤2)采用如下步骤对步骤1)建立的AADL模型中单一型端对端数据流进行基本状态图的映射：

Po数据端口映射为基本状态，按照实际系统中数据的流向串联起来，在flow source前加入Start初始化状态表述整条数据流的开始，且在flow sink后加入中止状态End作为验证数据流路径一致性的参考状态，

La表示数据流的Latency属性，映射为数据端口间数据流时延信息，设置相应的整形变量表示其时间约束，

Co表示Po组件间的连接，映射到基本状态信息中各状态间的连接，

F表示组件内部的数据流，例如进程中各个线程间的数据流交互。在单一型数据流不考虑调度策略的情况下，转换为当前组件的两端口间的数据流，在基本状态图中表示为状态间的连接。

作为AADL端对端数据流一致性验证方法的进一步优化方案，步骤2)采用如下步骤对步骤1)建立的AADL模型中带线程优先级的混合型端对端数据流进行基本状态图的映射：

Po数据端口映射为基本状态，按照实际系统中数据的流向串联起来，并在flow source前加入Start初始化状态表述整条数据流的开始，并在flow sink后加入中止状态End作为验证数据流路径一致性的参考状态，

La表示数据流的Latency属性，映射为数据端口间数据流时延信息，设置相应的整形变量表示其时间约束，

Co表示Po组件间的连接，映射到基本状态信息中各状态间的连接，