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基于着色Petri网的HDFS数据一致性建模与分析

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软件学报 2021年第10期32卷 2993-3013页

作者：乔嘉林黄向东杨义繁王建民吴凯清华大学软件学院大数据研究中心北京100084 新疆金风科技股份有限公司新疆乌鲁木齐830026

HDFS分布式文件系统作为Apache Hadoop的核心组件之一,在工业界得到了广泛应用.HDFS采用了多副本机制保证数据的可靠性,但是由于多副本的存在,在节点失效、网络中断、写入失败时可能会导致数据不一致.与传统文件系统相比,HDFS被认为其... 详细信息

HDFS分布式文件系统作为Apache Hadoop的核心组件之一,在工业界得到了广泛应用.HDFS采用了多副本机制保证数据的可靠性,但是由于多副本的存在,在节点失效、网络中断、写入失败时可能会导致数据不一致.与传统文件系统相比,HDFS被认为其数据一致性有所降低,但用户并不知道何时会出现不一致的情况,目前也没有相关工作对其一致性机制进行验证说明.当数据存在一致性问题时,会增加上层应用的不确定性.可见,对数据一致性的研究十分必要.HDFS的软件规模庞大,且在分布式环境下运行,针对这些特点,采用了着色Petri网建模和状态空间分析的方法,完成了以下工作:(1)使用着色Petri网对HDFS的读写流程建立模型,该模型详细刻画了HDFS内部各个组件的功能及相互协作的机制;(2)基于着色Petri网模型,使用状态空间工具分析了HDFS的数据层一致性和操作层一致性,验证并详细说明了HDFS出现不一致的条件;(3)在分析过程中,提出了“时点重复读”的操作层一致性验证方法,采用串行化的重复读策略降低了状态空间复杂度.基于以上工作,针对HDFS上层应用的开发给出建议,帮助提高应用的数据一致性.此外,在建模过程中提出的建模技巧给基于CPN Tools工具分析其他系统提供了借鉴.

关键词： HDFS 一致性建模着色Petri网 CPN Tools

基于着色Petri网的地铁系统运营期应急管理流程建模与分析

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中国安全生产科学技术 2023年第5期19卷 179-185页

作者：梁伟婷杨高升河海大学商学院江苏南京211100

为解决现有地铁应急预案中文本式管理流程难以直观展现各环节的联动性问题,以系统分析视角梳理我国地铁系统一般应急管理流程,基于着色Petri网理论构建地铁系统运营期应急流程模型;运用CPN Tools软件构建应急流程的CPN模型,验证模型的... 详细信息

为解决现有地铁应急预案中文本式管理流程难以直观展现各环节的联动性问题,以系统分析视角梳理我国地铁系统一般应急管理流程,基于着色Petri网理论构建地铁系统运营期应急流程模型;运用CPN Tools软件构建应急流程的CPN模型,验证模型的可行性;以可达树算法同构的马尔科夫链计算地铁系统着色Petri网模型的性能指标,识别流程的关键节点,并以实际算例数据为基础进行仿真分析。研究结果表明:构建的模型具有有界性和活性;该地铁系统运营期应急流程的关键节点为“接警”、“判断突发事件级别”及“判断事态控制情况”,研究结果可为应急管理流程优化提供借鉴。

关键词：应急管理地铁系统着色Petri网

基于UML与着色Petri网的预警情报智能推荐的建模与验证

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兵器装备工程学报 2022年第12期43卷 291-298页

作者：牛犇黄志良吴俊杰张福群李子墨空军预警学院武汉430019

针对将智能推荐系统应用在联合作战中推荐预警情报的研究,对比了IDEF、UML、petri网等多种军事复杂系统建模方法,提出了采用UML和着色Petri网混合方法对预警情报智能推荐在联合作战中的应用进行建模与验证。通过UML工具对智能推荐系统... 详细信息

针对将智能推荐系统应用在联合作战中推荐预警情报的研究,对比了IDEF、UML、petri网等多种军事复杂系统建模方法,提出了采用UML和着色Petri网混合方法对预警情报智能推荐在联合作战中的应用进行建模与验证。通过UML工具对智能推荐系统及其情报流进行了用例图、类图以及活动图等方面的概念建模,建立了规范化、统一化、可视化的模型,再凭借petri网严谨数学分析以及其对复杂网络的强大建模能力,将UML模型映射为着色Petri网模型,实现了从内向外,从静态到动态,从模块化到系统化的循序渐进的建模过程。以X海方向XX联指,应对敌舰载机突袭任务为情况想定,利用CPN-Tools进行仿真,验证了预警情报智能推荐的着色Petri网模型具有可达性、有界性、公平性、安全性以及活性。上述验证结果,说明该模型是合理的,也说明使用UML和着色Petri网混合建模方法对预警情报智能推荐在联合作战中应用进行建模与验证是可行的,为下一步基于智能推荐系统的设计、构建和优化研究提供了科学性和可行性的支撑。

关键词：预警情报智能推荐 UML 着色Petri网 CPN-Tools

城市地下物流服务供应链的流程设计:基于着色Petri网模型

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科技管理研究 2021年第10期41卷 210-220页

作者：侯龙龙董建军潘欣维倪卫红付光辉南京工业大学经济与管理学院江苏南京211816 南京工业大学智慧城市研究基地江苏南京211816 中国人民解放军陆军工程大学国防工程学院江苏南京210001

针对缺乏对城市地下物流系统(underground logistics system,ULS)在市场环境下的运营状况进行研究的问题,引入"ULS服务运营商"的概念分析ULS服务供应链的运作流程,即ULS服务运营商承接第三方物流服务企业和生产企业的物流外包业务以及... 详细信息

针对缺乏对城市地下物流系统(underground logistics system,ULS)在市场环境下的运营状况进行研究的问题,引入"ULS服务运营商"的概念分析ULS服务供应链的运作流程,即ULS服务运营商承接第三方物流服务企业和生产企业的物流外包业务以及普通客户的物流服务需求,通过运营平台统一调度、分配服务资源,实现城市物流的集成、共同配送以及服务流程的自动化;进一步利用赋时着色Petri网理论构建基于城市ULS的服务供应链petri网模型,考察该服务供应链运作流程的可靠性和效率,并根据仿真数据对模型的运作方式和性能进行分析,以期为ULS在市场化环境下运营模式及运作流程的研究提供建模仿真思路参考。结果表明:该模型具备可靠性,符合设计预期;由仿真结果得到的各流程运作耗时情况以及服务供应链整体运作时间性能可知,售后服务、负责ULS终端分流的配送服务供应商和仓储服务供应商对城市ULS服务供应链整体的服务效率有较大影响,是供应链整体效率提升过程中需要关注的对象。

关键词：地下物流系统地下物流服务供应链 ULS运营商着色Petri网服务集成商服务供应商

基于着色Petri网的中小银行系统基础架构实施流程建模研究

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基于着色Petri网的中小银行系统基础架构实施流程建模研究

作者：王威廉北京交通大学

学位级别：硕士

随着金融业的不断发展,新型金融形式层出不穷,对金融市场带来冲击。作为金融行业的老牌霸主,中小银行面临的压力与日俱增,亟待通过金融科技提升自身实力,这对其核心业务系统提出了顺应发展的新要求。核心业务系统的基础架构是影响业务... 详细信息

随着金融业的不断发展,新型金融形式层出不穷,对金融市场带来冲击。作为金融行业的老牌霸主,中小银行面临的压力与日俱增,亟待通过金融科技提升自身实力,这对其核心业务系统提出了顺应发展的新要求。核心业务系统的基础架构是影响业务系统的关键所在。然而,很多中小银行对于基础架构实施的管理流程难以支撑新一代基础架构的实施作业,基本是靠管理者凭经验从主观上指挥工作,利用模型来辅助基础实施的管理工作更具优势。在这样的背景下,论文对中小银行系统的基础架构实施作业流程进行建模研究,使管理者对实施作业流程有更好的理解和分析,同时在实施工作出现问题时能做到迅速的定位和对问题的纠偏,以便实现更好的辅助实施作业流程的管理工作。论文阐述了银行系统基础架构实施流程的内容以及基本petri网的基本概念和性质,并介绍了petri网建模后的分析和验证方法,从而为后文利用着色Petri网进行建模研究提供了一定的理论基础和技术工具的选择。论文利用着色Petri网对基础架构实施作业流程的管理流程和技术架构分别进行了建模,其中技术架构模型又分为网络模型、设备模型和系统模型,并运用了关联矩阵的方法对建立的模型进行了验证和分析,给出了实施作业流程中重点和难点的数据迁移方案与改进的方法探索。本文共有图22幅,表8个,参考文献42篇。

关键词：基础实施架构作业流程着色Petri网银行系统 CPN

着色Petri网模型驱动的云测试生成方法与实现

同方学位论文库评论

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北京邮电大学学报 2016年第5期39卷 89-93,115页

作者：刘靖吴海博王少帅贾垒内蒙古大学计算机学院呼和浩特010021 中国科学院计算机网络信息中心北京100190

为进一步提高测试生成效率,提升大规模测试生成的自动化程度,构建了一种基于着色Petri网模型的一致性云测试生成方法,称为PT-Cloud方法,并将该方法实现为可提供一致性测试生成服务的云测试生成平台.该方法利用MapReduce技术,实现了面向... 详细信息

为进一步提高测试生成效率,提升大规模测试生成的自动化程度,构建了一种基于着色Petri网模型的一致性云测试生成方法,称为PT-Cloud方法,并将该方法实现为可提供一致性测试生成服务的云测试生成平台.该方法利用MapReduce技术,实现了面向测试生成需求的被测系统着色Petri网模型重构和标记,并在此基础上以实际测试数据驱动一致性测试例的自动生成.经实际测试生成和执行实践验证,PT-Cloud方法能保证所生成的测试例是切实可执行的,同时有效提高了测试生成的效率和自动化程度.

关键词：测试生成着色Petri网云计算 MapReduce

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着色Petri网的结构展开方法

系统工程理论与实践 2011年第2期31卷 315-322页

作者：宋阿妮王明哲郭法滨倪枫华中科技大学控制科学与工程系武汉430074

为提升着色Petri网的设计分析与模型检验能力,讨论了着色Petri网的结构化展开技术.以着色Petri网的令牌单元和绑定单元为基元,通过对着色Petri网展开为普通petri网的等价性证明,提出了基于着色Petri网关联矩阵和标准元语言的展开规则和... 详细信息

为提升着色Petri网的设计分析与模型检验能力,讨论了着色Petri网的结构化展开技术.以着色Petri网的令牌单元和绑定单元为基元,通过对着色Petri网展开为普通petri网的等价性证明,提出了基于着色Petri网关联矩阵和标准元语言的展开规则和规范化步骤.研究结果为着色Petri网到普通petri网的自动转换过程和着色Petri网验证提供了有力支持.

关键词：着色Petri网普通petri网关联矩阵展开

基于着色Petri网的安全协议自动化分析系统的设计与实现

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基于着色Petri网的安全协议自动化分析系统的设计与实现

作者：李湘西安电子科技大学

学位级别：硕士

安全协议也被称之为密码学协议,它的目标是通过应用密码学基件在不安全的网络环境中提供安全的通信服务。安全协议的海量、复杂、易错等特点,导致协议安全性自动化分析的需求与日俱增。CPN Tools(Colored petri Net,CPN)是一种基于模型... 详细信息

安全协议也被称之为密码学协议,它的目标是通过应用密码学基件在不安全的网络环境中提供安全的通信服务。安全协议的海量、复杂、易错等特点,导致协议安全性自动化分析的需求与日俱增。CPN Tools(Colored petri Net,CPN)是一种基于模型检测的协议自动化分析工具,作为模型检测的代表性方法之一,因具备并发分布式系统建模的能力且集成了大量强有力的自动化计算工具,在协议自动化分析领域具有很好的发展前景。但在安全协议分析领域,由于CPN Tools缺乏对敌手状态的有效建模,在利用CPN Tools进行安全协议分析时,针对不同安全协议需要手动构建敌手模型,这一过程会导致协议分析的自动化程度大幅下降,且极易引入安全风险。本文以CPN模型为基础、以协议安全性自动化分析为核心,构建了基于着色Petri网的安全协议自动化建模与分析系统,解决了已有方案需手动构建CPN敌手模型和协议模型的问题,极大提高了系统的自动化程度。该系统基于CPN建模规范自定义一套新的安全协议描述规范,并通过分析CPN模型的XML文件结构,设计了一种CPN基本对象的自动化生成工具,实现了在CPN Tools环境下安全协议分析模型的自动化生成模块和协议文本描述的自动化解析。在此基础上,系统提供一种基于ML语言的协议安全评估规则描述方法,该方法可以精确定位CPN模型状态空间衍生范围,并依据安全评估规则快速检索不安全状态节点,以提取安全协议攻击路径。综上,通过引入上述自动化工具,该系统精简了基于CPN模型的协议安全性分析流程,极大地降低了应用过程中的协议安全性分析门槛。最后,以经典的Andrew Secure RPC协议为实证应用,验证了本文设计的基于着色Petri网的安全协议自动化建模与分析系统的性能和可用性。首先,通过自定义协议描述规范对协议4条会话消息进行文本描述;然后,基于自动化建模工具生成协议安全性分析CPN模型,通过与手动建模在各项条目上的对比,验证了自动化建模工具的自动化性能;最后,通过分析协议需要满足的2项安全要求得出协议安全性分析的3项评估规则,以其中1项评估规则为例,得出依据该评估规则的协议安全性分析结果,通过与现有文献中的安全性分析结果相比,表明了本文所设计的系统具有较强的可行性和有效性。

关键词：着色Petri网安全协议自动化建模形式化分析

基于着色Petri网的反导预警信息流转仿真与效能评估

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空天预警研究学报 2022年第3期36卷 170-174,178页

作者：唐兴俊王树文胡欣空军预警学院武汉430019 93897部队西安710000 93498部队石家庄050000

为有效评估反导作战预警信息流转效能,分析了反导预警的作战过程,建立了基于着色Petri网(colored petri nets,CPN)的反导预警信息流转模型,并用仿真软件对所建立的模型进行了仿真.通过优选效能评估指标,对反导预警信息流转CPN模型进行... 详细信息

为有效评估反导作战预警信息流转效能,分析了反导预警的作战过程,建立了基于着色Petri网(colored petri nets,CPN)的反导预警信息流转模型,并用仿真软件对所建立的模型进行了仿真.通过优选效能评估指标,对反导预警信息流转CPN模型进行效能评估和优化.结果分析表明,适当减少用户的数量和传递层级,可以增加信息在用户之间的流转速率,以满足反导预警作战的时效性要求.

关键词：反导预警信息流转着色Petri网建模仿真