Vérification et synthèse de systèmes distribués à synchronisation faible

Verification and synthesis of distributed systems with weak synchronisation

• Auteur / Autrice : Corto Mascle
• Direction : Anca Muscholl, Igor Walukiewicz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 28/11/2024
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et informatique (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire bordelais de recherche en informatique
• Jury : Président / Présidente : Ahmed Bouajjani
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nathalie Bertrand, Jérôme Leroux
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Rupak Majumdar, Aziz Parosh Abdulla

Mots clés

Mots clés contrôlés

Décidabilité (logique mathématique)

Vérification de modèles (informatique)

Commande intelligente

Systèmes autonomes distribués (informatique)

Mots clés libres

Systèmes distribués

Synthèse de contrôleurs

Vérification

Distributed systems

Controller synthesis

Verification

Résumé

Les programmes distribués sont une source de difficulté pour les méthodes formelles. Les interactions de plusieurs composantes provoquent une explosion combinatoire qui complexifie la vérification. Dans le cadre de la synthèse de contrôleurs, à cela s'ajoute le fait que les stratégies d'une composante ne peuvent tenir compte que d'une vision partielle du système. Ceci a mené à de nombreux résultats d'indécidabilité dans le domaine et des complexités très élevées dans les cas décidables. Dans cette thèse, nous proposons une approche permettant de décomposer les problèmes de vérification et de synthèse en instances locales aux processus. Cette approche mène à des résultats de décidabilité, et même dans certains cas à des algorithmes de complexités suffisamment basses pour envisager des applications. Nous montrons que cette méthode s'applique dans des systèmes distribués avec une communication restreinte entre les composantes: d'une part des systèmes où la communication se fait via la prise et le relâchement de locks, et d'autre part des systèmes où les processus communiquent par broadcast. De plus, nous utilisons cette approche dans des modèles a priori très différents, où le nombre de processus est constant, évolue dynamiquement, ou encore est paramétré.

Distributed programs are a cause of difficulty for formal methods. The interactions of multiple components lead to a combinatorial explosion, which complicates verification. In the context of controller synthesis, this is further compounded by the fact that the strategies of one component can only take into account a partial view of the system. This has led to numerous undecidability results in the field and very high complexities in decidable cases. In this thesis, we propose an approach that allows the decomposition of verification and synthesis problems into local instances for individual processes. This approach leads to decidability results, and in some cases, to algorithms with low enough complexity to consider practical applications. We show that this method applies to distributed systems with restricted communication between components: on the one hand, systems where communication is limited to the acquisition and release of locks, and on the other hand, systems where processes communicate via broadcast. Moreover, we apply this approach to models that are quite different, where the number of processes is constant, evolves dynamically, or is parameterised.