看起来您正在尝试对Dekker/Dijkstra 的算法进行建模,以实现两个进程之间的互斥。
根据您的问题,您感兴趣的步骤应该仅为1-4。我添加了更多内容,以更全面地了解NuSMV可以实现的目标。
尽管基本思想相同,但我使用了相同算法的略有不同的版本。
IDEA:存在一种将伪代码转换为NuSMV模型的方法:
在代码中标记每个语句的入口和出口点:
-- void p(iflag, turn, id) {
-- l0: while(true) do
-- l1: flag := true
-- l2: while iflag do
-- l3: if turn != id
-- l4: flag := false;
-- l5: wait until turn = id;
-- l6: flag := true
-- l7: // Critical section
-- l8: turn := 1 - id
-- l9: flag := false;
-- }
请注意,某些语句,例如while iflag do
,可能有多个退出点,具体取决于guard的值:如果iflag
为真,则退出点为l3,否则退出点为l7。
创建一个相应的模块,该模块采用相同的输入,并具有一个评估新引入的标签的状态变量。
MODULE p(iflag, turn, id)
VAR
state : { l0, l1, l2, l3, l4, l5, l6, l7, l8, l9, l10, error };
flag : boolean;
在这里,请注意我添加了特殊状态错误。这只是为了确保在定义状态的转换关系期间我们不会遗漏任何正确的转换步骤。一般来说,它应该被省略,因为它不属于原始代码。
定义状态的转移关系:
ASSIGN
init(state) := l0;
next(state) := case
state = l0 : l1;
state = l1 : l2;
state = l2 & iflag : l3;
state = l2 & !iflag : l7;
state = l3 & turn != id : l4;
state = l3 & turn = id : l2;
state = l4 : l5;
state = l5 & turn != id : l5;
state = l5 & turn = id : l6;
state = l6 : l2;
state = l7 : l8;
state = l8 : l9;
state = l9 : l0;
TRUE : error; -- if you match this then the above
-- description of transitions are incomplete
esac;
如您所见,我只是将每个入口点与相应的出口点连接起来。此外,只要为给定的入口点定义了多个出口点,我还添加了其他状态条件来确定接下来执行哪一行。
为flag添加转换关系:
init(flag) := FALSE;
next(flag) := case
state = l1 | state = l6 : TRUE;
state = l4 | state = l9 : FALSE;
TRUE : flag;
esac;
添加一些定义来识别进程正在执行的代码部分:
DEFINE
critical_section := (state = l7);
trying_section := (state = l1 | state = l2 | state = l3 |
state = l4 | state = l5 | state = l6);
创建一个主模块,该模块创建两个p实例:
MODULE main ()
VAR
turn : {0, 1};
p1 : p(p2.flag, turn, 0);
p2 : p(p1.flag, turn, 1);
ASSIGN
init(turn) := 0;
next(turn) := case
p1.state = l8 : 1;
p2.state = l8 : 0;
TRUE : turn;
esac;
添加一些非常典型的 互斥属性供模型检查器验证:
--*-- PROPERTIES --*--
-- Safety: two processes are never in the critical section at the same time
CTLSPEC AG !(p1.critical_section & p2.critical_section);
-- Liveness: if a process is in the trying section, then sooner or later
-- it will access the critical section.
CTLSPEC AG (p1.trying_section -> AF p1.critical_section);
-- Absence of Starvation
CTLSPEC ! EF AG (p1.trying_section & p2.trying_section);
-- Never in Error State
CTLSPEC AG !(p1.state = error);
运行工具
~$ NuSMV -int
并检查所有属性是否已验证:
NuSMV > reset; read_model -i dekker.smv; go; check_property
-- specification AG !(p1.critical_section & p2.critical_section) is true
-- specification AG (p1.trying_section -> AF p1.critical_section) is true
-- specification !(EF (AG (p1.trying_section & p2.trying_section))) is true
-- specification AG !(p1.state = error) is true
笔记:
如果您仔细查看第1步和第 3步,会发现几个状态看起来是多余的。例如,总是可以折叠只有一个入口和出口点的连续状态。我会把这个留给你作为练习。
请注意,为了简单起见,我使用了模块的同步组合。在实践中,通过让两个进程异步运行,验证会更有意义。但是,这需要使模型比您的问题真正需要的更复杂,因此超出了我的回答范围。
如果您想了解有关NuSMV的更多信息,可以查看其文档或查看本课程的第二部分。