基于有色Petri網(wǎng)的RAID控制系統(tǒng)建模.pdf

1、現(xiàn)代信息系統(tǒng)日趨大型化、復(fù)雜化，使人們不得不借助模型來完成系統(tǒng)設(shè)計與分析。Petri網(wǎng)是信息系統(tǒng)的一種建模工具，適合描述異步并發(fā)現(xiàn)象。它不僅具有直觀的圖形表示能力，還擁有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)語義，建立了許多數(shù)學(xué)分析技術(shù)。有色Petri網(wǎng)是在Petri網(wǎng)基礎(chǔ)上擴展而得的一種高級Petri網(wǎng)。與傳統(tǒng)Petri網(wǎng)相比，有色Petri網(wǎng)豐富了托肯類型；提供系統(tǒng)模塊化、層次化表述功能；并采用SML的擴展語言CPN ML以增強網(wǎng)絡(luò)描述能力；引入時間概念，實現(xiàn)

2、全局時鐘環(huán)境。有色Petri網(wǎng)現(xiàn)已成為一種較完善的圖形化數(shù)學(xué)建模工具，廣泛用于對系統(tǒng)的設(shè)計、規(guī)范、仿真和驗證。 本實驗室長期致力于基于SIP（SCSI Interlocked Protocol）的RAID控制器嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。RAID控制系統(tǒng)是一種帶有異步并發(fā)特性的離散事件系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于銀行、金融系統(tǒng)等對數(shù)據(jù)存儲要求很高的領(lǐng)域。本文旨在使用有色Petri網(wǎng)模型簡化對實際RAID系統(tǒng)的描述，運用有色Petri網(wǎng)的數(shù)學(xué)技術(shù)分析系統(tǒng)

3、的屬性，發(fā)掘系統(tǒng)優(yōu)化的潛力，指導(dǎo)RAID控制器嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)。 本文首先介紹了Petri網(wǎng)和有色Petri網(wǎng)的基本原理，包括它們的形式化定義、分析方法和計算機工具軟件。隨后介紹了基于SIP的RAID控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，詳細分析了RAID系統(tǒng)中的SIP協(xié)議以及系統(tǒng)工作線程。本文闡述了使用有色Petri網(wǎng)對RAID系統(tǒng)建模的優(yōu)勢，并提出模型設(shè)計的兩個關(guān)鍵性問題：RAID系統(tǒng)中的SIP交互和命令序列優(yōu)化。 本文使用CPN To

4、ols工具軟件，對基于SIP的RAID控制系統(tǒng)，根據(jù)兩種不同的命令處理機制（FIFO與地址優(yōu)化排序），分別建立了層次化有色Petri網(wǎng)模型；運用發(fā)生圖原理對模型進行分析驗證；通過有色Petri網(wǎng)時鐘系統(tǒng)的擴展功能得到了仿真結(jié)果。 基于仿真結(jié)果，我們得出結(jié)論：(1)允許I/O過程斷開可實現(xiàn)任務(wù)并行處理；(2)根據(jù)情況，對命令隊列采取地址優(yōu)化排序可以提高磁盤訪問效率。兩者均能提高系統(tǒng)的性能?；谀Ｐ驮O(shè)計，對于RAID控制器嵌入式系統(tǒng)