CC BY
38
M (f ) = M (a; (si, ...Sk )) = ^ M (a; Si),
i= 1
M(a; Si)
a(n(a) + n(si)), если si — выражение,
M(a, üi, (sh, ..., sä)) = M(a, ai\ Sj),
j=i
_ если Si = (üi; (Sil, ... , Sil)) — НУО.
Введённая мера СИ была применена к существующим программным системам — к версиям 0.01 и 2.6.24 ядра операционной системы Linux, являющимся соответственно самой первой и одной из самых последних версий ядра Linux. В качестве главной подсистемы была выбрана подсистема работы с файлами с помощью системных вызовов sys_open(), sys_mkdir(), sys_rmdir(), sys_link(), sys_unlink(), а в качестве подчинённой — реализация дискреционной политики безопасности.
Для Linux 0.01 получено значение СИ, равное а(1) + 5а(2) + 5а(3), а в случае Linux 2.6.24 СИ равна 3а(1) + 2а(2) + 3а(3). Как было отмечено, функция а — монотонно неубывающая. Если принять а(п) за константу, то оценка для Linux 0.01 станет равной 26а, а для Linux 2.6.24 — равной 16а. Это уменьшение значения СИ является следствием уменьшения как общего количества идентификаторов подчинённой подсистемы в главной, так и тех из них, которые связаны (входят в один оператор).
ЛИТЕРАТУРА
1. Landwehr C. E. Formal models for computer security // ACM Comput. Surv. 1981. September. V. 13. No. 3. P. 247-278.
2. Security-Enhanced Linux / USA National Security Agency., Электрон. дан., 2009. Режим доступа: http://www.nsa.gov/research/selinux/index.shtml, свободный.
3. Grand Research Challenges in Information Systems / Computing Research Association., Электрон. дан., 2002. Режим доступа: http://www.cra.org/reports/gc.systems.pdf, свободный.
4. Mills E. E. Metrics in the software engineering curriculum // Ann. Softw. Eng. 1999. V. 6. No. 1-4. P. 181-200.
УДК 681.3.06:62-507
ТРАНСЛЯЦИЯ ОПИСАНИЙ АВТОМАТОВ, ПРЕДСТАВЛЕННЫХ В ФОРМАТЕ MICROSOFT VISIO, В ИСХОДНЫЙ КОД НА ЯЗЫКЕ C
Л. В. Столяров, И. Р. Дединский, А. А. Шалыто
Существует подход к созданию программ для систем логического управления с использованием конечных автоматов, названный в [1] автоматным программированием (АП). В последнее время этот подход быстро развивается [1, 2]. С его помощью удобно реализуются различные системы логического и событийного управления [3]. АП основывается на использовании конечных автоматов (КА) для описания логики работы программ. КА — это конечное множество состояний, в которых он может находиться, и переходов между этими состояниями. Подход основан на создании графов переходов КА (автоматных схем) [4] с последующей их трансляцией в исходный код программы. Автоматная схема является графическим отражением алгоритма в терминах состояний и переходов. Поэтому при разработке программ на основе АП автоматная схема
документирует алгоритм, что чрезвычайно важно для дальнейшего сопровождения программы. Главная особенность АП состоит в том, что программы, построенные на его основе, в отличие от программ, написанных традиционным путем, могут быть достаточно просто формально верифицированы на основе метода Model Checking [5]. Визуализация логики программы позволяет ускорить ее разработку и отладку, а также отделить алгоритмическую (логическую, управляющую) часть от остального кода. В АП, как и в теории автоматов, используются три понятия: входное воздействие, состояние и выходное воздействие. При этом состояния выделяются на этапе проектирования в явном виде. В АП, как и в других подходах к программированию, важна организация взаимодействия средства трансляции с разработчиком автоматной программы и интеграция в системы автоматической сборки (настройка режимов трансляции, способ запуска, сообщения об ошибках трансляции).
Граф переходов КА состоит из нескольких основных элементов: состояния, групповые состояния, описание входных и выходных воздействий, дуги переходов. Состояние имеет имя, список других автоматов для запуска, а также список выходных воздействий для этого состояния. Событие — один из видов входных воздействий, которые обеспечивают вызов автомата. Оно чаще всего используется в условиях переходов. Дуга перехода соединяет два состояния или группы состояний. Дуга помечается условием, представленным в виде произвольного логического выражения, в котором, в частности, используются входные переменные, а также списком выходных воздействий, которые выполняются при переходе. Входная переменная — это входное воздействие, представленное переменной, значение которой может быть использовано в условии перехода.
В настоящее время известны инструментальные средства для поддержки АП, такие, как Visio2Switch [6], MetaAuto [7], UniMod [8]. В этих средствах есть как свои достоинства, так и недостатки — диагностика ошибок в графе переходов недостаточна, надежность и качество сгенерированного кода низки (MetaAuto), интеграция в автоматизированные процессы сборки приложений невозможна или чрезвычайно сложна (Visio2Switch).
Целью работы являлось создание инструментального средства для трансляции описаний графов переходов автоматов, представленных в формате MS Visio, в исходный код на языке C и другие формы представления данных (язык XML). Основная задача работы — устранение недостатков, перечисленных выше. В качестве языка реализации выбран язык Microsoft C# для платформы .NET, так как он обеспечивает хорошую поддержку технологии COM, используемой при взаимодействии с MS Visio. Интерфейсы COM-объекта MS Visio позволяют открывать любые файлы формата MS Visio и получать список всех элементов автоматной схемы, описанной в файле. Эта схема состоит из описаний свойств автомата, его элементов и графа переходов. Специализированных шаблонов для описания схемы в стандартной библиотеке MS Visio нет, поэтому одной из задач работы являлась разработка файла с такими шаблонами.
В процессе работы транслятора схема, содержащаяся в исходном документе MS Visio, преобразуется в исходный код для дальнейшего использования в автоматном проекте, а также сохраняется в формате XML. Первым этапом процесса трансляции является чтение данных из исходного документа MS Visio. Для реализации этого этапа был применен подход, основанный на непосредственном взаимодействии с редактором MS Visio при помощи COM-технологии. Следующая стадия — генерация выходных данных (программного кода на языке С). Она происходит с использованием файлов-шаблонов кода из выбираемой пользователем директории. В этих файлах содержатся
специальные метки, которые в процессе трансляции заменяются на соответствующие участки сгенерированного кода. Такой подход позволяет любому пользователю настроить стиль генерируемых файлов на свой вкус, не прикладывая особых усилий.
В работе также было уделено внимание пользовательскому интерфейсу транслятора, так как он является инструментом, который обязан быть удобным. Программа может быть запущена в двух режимах. В первом из них трансляция производится неинтерактивно, и вся информация считывается из командной строки. Этот режим удобен при использовании в средствах автоматической сборки. Во втором режиме интерфейсом программы является диалоговое окно, в котором пользователь может задавать параметры, используя элементы графического интерфейса .NET. Если программа запущена без аргументов командной строки, то она открывается в режиме графического интерфейса.
При разработке проекта также было уделено внимание системе обработки ошибок проектирования автоматной схемы, обнаруженных транслятором в графе переходов. Ошибкой считается некий найденный дефект, без исправления которого разработчиком нельзя продолжить формальную трансляцию. По остальным дефектам выводятся предупреждения, так как они скорее всего являются следствиями высокоуровневых логических ошибок в исходной схеме. Во время трансляции все ошибки и предупреждения выводятся в консоль транслятора.
В результате работы создано инструментальное средство для трансляции графов переходов автоматов, представленных в формате Microsoft Visio, в исходный код на языке С. Средство обеспечивает сохранение исходных данных в XML-файл, диагностику ошибок в исходных данных, интеграцию в автоматические процессы сборки приложений (например, make-файлы, MS Visual Studio build system).
ЛИТЕРАТУРА
1. Шалыто А. А. Switch-технология. Алгоритмизация и программирование задач логического управления. СПб.: Наука, 1998. 628 с.
2. Шалыто А. А. Логическое управление. Методы аппаратной и программной реализации. СПб.: Наука, 2000. 780 с.
3. Шалыто А. А., Туккель Н. И. Реализация автоматов при программировании событийных систем // Программист. 2004. №2. С. 74-80.
4. Поликарпова Н. И., Шалыто А. А. Автоматное программирование. СПб.: Питер, 2009. 176 с.
5. Гуров В. С., Шалыто А. А., Яминов Б. Р. Технология верификации автоматных программ без их трансформации во входной язык верификатора // Материалы Междунар. науч.-технич. конф. «Многопроцессорные вычислительные и управляющие системы (МВУС-2007)». Таганрог: НИИ МВС, 2007. Т. 1. С. 198-203.
6. http://is.ifmo.ru/progeny/visio2switch — Головешин А. Конвертор Visio2Switch. 2002.
7. http://is.ifmo.ru/projects/metaauto — Канжелев С. Ю., Шалыто А. А. Преобразование графов переходов, представленных в формате MS Visio, в исходные коды программ для различных языков программирования (инструментальное средство MetaAuto). 2005.
8. Гуров В. С. Технология проектирования и разработки объектно-ориентированных программ с явным выделением состояний (метод, инструментальное средство, верификация): Дис. ... канд. техн. наук. СПбГУ ИТМО, 2008.
