Proving Correctness of Dynamically Reconfigurable Distributed Systems

Prouver la correction de systèmes distribués dynamiquement reconfigurables

• Auteur / Autrice : Lucas Bueri
• Direction : Radu Iosif, Marius Bozga
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Inscription en doctorat le 01/09/2021
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale mathématiques, sciences et technologies de l'information, informatique (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : VERIMAG

Mots clés

Mots clés libres

Reconfiguration

Vérification formelle

Systèmes distribués

Reconfiguration

Distributed Systems

Model Checking

Formal Verification

Résumé

Ce projet vient répondre à la taille et la complexité des systèmes distribués actuels, composés d'une myriade de composants logiciels interconnectés, mais tous répliques d'un nombre très faible de types de composants. Cela nous conduit à considérer qu'un système distribué est paramétré par : • Une architecture qui coordonne les communications entre les composants (clique, canal, anneau, étoile ou arbre, etc.), et • Le nombre de composants de chaque type (par exemple m lecteurs et n auteurs, où m et n sont inconnus). Dans les systèmes distribués reconfigurables, les modifications de l'architecture s'effectue par des actions spéciales, qui modifies les composantes et les interactions. Raisonner sur ces mutations peut être fait localement, en ne décrivant que les composantes qui sont directement impliqués dans une reconfiguration, le tout encadré par le reste du système. La vérification formelle consiste à transformer une requête sur la correction du système en une requête de validité logique, qui peut être traité par des techniques de raisonnement automatique. Par conséquent, nous considérerons dans notre travail la logique, le raisonnement automatisé et la vérification de modèles, tout trois ingrédients fondamentaux de la vérification formelle, et des thèmes centraux de notre projet.

The challenge of this project is related to the size and the complexity of nowadays distributed systems, consisting of a myriad of interconnected software components, that are instances (replicas) of a relatively small number of component types, usually built by different developpers. Since the number of instances of each component type is, in general, quite large, we consider it to be arbitrarily large. This assumes that a distributed systems is parameterized by the: • Architectural pattern that coordinates the communication between components (e.g. a clique, pipeline, ring, star or tree, etc.), and • Number of components of each type, (e.g. m readers and n writers, where m and n are not known). In reconfigurable distributed systems, the changes in the coordinating architecture are caused by special actions, that mutate components and interactions. Reasoning about such mutations can be done locally, by describing only the components that are directly involved in a reconfiguration, while framing out the rest of the system. We consider components as active resources; this view plays an important role in having local specifications of reconfiguration actions that can be combined using frame rules. The goal of this PhD project is the development of a rigourous design framework for distributed systems,that uses verification from the early stages of model building. Formal verification is the process of transforming a query about the correctness of a system (e.g. is every store request to a cloud treated by storing the datain such a way that any future retrieval request will eventually find it?) into a logical validity query (is a given formula true in general?) that can be handled by automated reasoning techniques (theorem proving). Hence, we recognize logic, automated reasoning and model checking as being the main ingredients of formal verification, and also central research topics in our project.