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Cellules un modèle général de composants J.B.
Stefani INRIA
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Plan

• Analyse
• Cellules
• Hypersets
• Modèle de cellules
• Formes de cellules
• Programmer avec des cellules
• Conclusion

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Analyse

• Composants primitifs
• a.k.a objets
• Composites
• compositions arbitraires
• hiérarchie
• partage

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Composites

• Interconnexion
• liaisons comme composites
• répartition
• formes U, poire
• commande explicite des liaisons
• en tant qu objets
• graphes de liaison

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Composites

• Forme en U
• communication entre sites
• Forme en poire
• objet fragmenté

serveur
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Composites

• Contenance ( containment  )
• contraintes d intégrité
• parties, défaillances, localisation
• unités de configuration
• migration, remplacement
• encapsulation
• interception
• composition

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Composites

• Observation
• graphes d interconnexion
• frontières d observation
• changements d état
• Commande
• portée
• cohérence

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Cellules

• Concept unique pour composites et primitifs
• primitif cellule vide (sans plasme)
• simplifie le modèle
• autorise raffinement
• Concept à l exécution
• unité de structure dynamique

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Cellules

• Toute cellule a un plasme
• Un plasme est un ensemble de cellules
• éventuellement vide
• Le plasme fait partie intégrante de l état
  d une cellule
• Les plasmes de deux cellules différentes peuvent
  se chevaucher

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Cellules
cellules
plasmes
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Cellules

• Une cellule interagit avec son environnement via
  des signaux
• signal l1 v1, ..., lk vk
• l label
• v argument
• Une cellule dispose de points d accès
• interfaces

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Cellules

• Le comportement d une cellule est défini comme
  un ensemble de transitions possibles
• plasm Pf(C), inp Mf(S), out Mf(S),res Pf(C)
  
• plasm plasme initial
• inp signaux d entrée
• out signaux de sortie
• res configuration résultante
• Pf ensembles finis Mf multi-ensembles finis

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Arguments

• Noms
• labels
• d interfaces
• Cellules
• Valeurs
• primitives ou structurées

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Cellules

• Noter l absence de contraintes sur
• la forme des signaux (pas d obligation de label
  portant un nom d interface)
• les relations entre comportement de la cellule et
  comportements des cellules du plasme
• visibilité des noms
• composition des comportements

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Hypersets

• Motivation
• la définition d une cellule comme un simple
  système de transition lt State, Actions, -gt gt
  conduit à une définition non bien-fondée
• une définition inductive conduirait à une
  hiérarchie de cellules et la nécessité de la
  définition de cellules générales comme
  constructions limites

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Hypersets

• Théorie des hypersets théorie des ensembles non
  bien-fondés
• Théorie des ensembles classique (ZFC)
• contient un axiome FA (Foundation Axiom)
  affirmant que pour tout ensemble est bien fondé,
  i.e. quil n existe pas de chaîne infinie a1,
  ..., ak, ... telle que ak1Î ak.

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Hypersets

• En théorie des hypersets, FA remplacé par AFA
  (Anti-Foundation Axiom)
• un système d équations est un ensemble (X,A,e),
  où X et A sont deux ensembles disjoints et e est
  une fonction e X -gtP(X U A)
• AFA tout système d équation (X,A,e) a une
  solution unique s telle que
• s(x) e(x)s(y)/yy Î X
• s(x) hyperset

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Hypersets

• Exemples
• x x
• x a, b, y y a, x
• x a, y y a, z z b, x
• x a, y y a, z z a, x

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Hypersets

• Coalgèbre
• Un opérateur G sur des hypersets est monotone si
  pour tous a,b a Ì b gt G(a) Ì G(b)
• Une G-coalgèbre est une paire ltX,egt où X est un
  ensemble, et e est une fonction e X -gt G(X)
• Théorème
• Soit G un opérateur monotone. Alors le plus grand
  point fixe G de G existe, et toute G-coalgèbre a
  une solution unique dans G

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Hypersets

• Exemples
• flots X -gt A x X
• x lt a, y gt y lt b, xgt
• x abab... y baba...
• automates X -gt P(A x X)
• x lta, ygt, lta, zgt, ltb, xgt
• y lta,ygt, ltb,zgt
• z ltc,xgt, ltb,ygt

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Hypersets

• Exemples d opérateurs monotones
• A x X
• P(A U X)
• P(A x X)
• f f fonction partielle de X dans X
• composition dopérateurs monotones

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Modèle de cellules

• Opérateur G
• G(X) P(Pf(X) x Mf(S) x Mf(S) x Pf(X))
• S U k Î N (L x D)k
• D L I X V
• Cellule C
• solution dune G-coalgèbre, ltX, egt telle que
• lta,s,t,bgt et ltc,r,v,dgt dans e(x) gt a c
• lta,s,t,bgt dans e(x) gt x n apparaît pas  dans
  a et s
• condition d  encapsulation 

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Modèle de cellules
signaux d entrée
résultante
G(X) P(Pf(X) x Mf(S) x Mf(S) x Pf(X))
plasme
signaux de sortie
S Uk Î N (L x D)k
argument
label
D L I X V
union disjointe
cellule
valeur
nom
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Formes de cellules

• Objet simple
• cellule sans plasme
• arguments de signaux noms ou valeurs
• argument  tgt  identifie nom d interface
• résultante objets simples
• Objet dordre supérieur
• cellule sans plasme
• arguments de signaux noms, valeurs ou objets
• argument  tgt  identifie nom d interface
• résultante objets

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Formes de cellules

• Cellule objet
• argument  tgt  dans tout signal identifie un
  nom d interface de la cellule
• résultante cellules objet
• plasme cellules objet
• Type de cellule objet
• S types de ses interfaces
• type d interface t signatures de signaux

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Formes de cellules

• Cellule nommée
• nom de cellule nom d interface de type Cell
• Cell get_interfaces () -gt t
• Cellule introspective
• interface pour observer le plasme et l état
  propre de la cellule
• Plasm get_cells () -gt Cell
• get_state () -gt li V

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Formes de cellules

• Interception
• c- st -gt C gt ic- s -gt i(s,t)c - t -gt
  iC
• Méta-objet
• Mc
• M intercepte
• M introspecte
• M peut être modifié en passant au
  méta-méta-niveau MM Mc

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Formes de cellules

• Composition asynchrone
• notation cp- st -gt C pour ltp,s,t,Cgt dans c
• cellule de composition asynchrone
• p, q -gt p,q
• p- s -gt p,s si tgt(s) dans p
• si cp - st -gt C alors
• c,s, d1,...,dk -gt C, t, d1,...,dk si
  tgt(t) dans C,d1,...,dk
• c,s, d1,...,dk - t -gt C, d1,...,dk si
  tgt(t) ? C,d1,...,dk
• s signal, interprété comme objet simple par la
  cellule de composition

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Formes de cellules

• Composition synchrone
• cellule de composition synchrone
• si cj - sjtj -gt Cj pour tout j dans 1,...,k
• si Ujsj Ujtj
• alors c1,...,ck- UjsjUjtj -gt C1,...,Ck

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Programmer avec des cellules

• Eléments de programmation pour construire des
  cellules
• constructions finitaires pour décrire des
  cellules
• inspiration possible langages objet à
  prototypes
• objet record de valeurs et de procédures
• clonage et mise à jour possible des records
• cf calculs d objet de Cardelli
• voir calcul Marvel pour une approche partielle

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Programmer avec des cellules

• Cellule état, comportement, plasme
• état record de valeurs l1v1 ... lkvk
  behB
• comportement B J1P1 ... Jn Pn
• J pattern de messages s t ...
• P programme déclenché sur réception de messages
  correspondant au pattern J associé
• plasme accessible comme liste de cellules
  nommées introspectives
• canaux d interception lj référençant des
  interfaces du plasme

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Programmer avec des cellules

• Actions d un programme dans une cellule
• lecture/écriture de son état c.get_statelv
• y compris mise à jour du comportement
• lecture/écriture de l état d une cellule dans
  le plasme, récursivement (cf superposition)
• suspension/reprise d une cellule dans le plasme
  (cf superposition)
• émission de signaux
• application d une fonction

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Programmer avec des cellules

• Cellules de composition
• asynchrone et synchrone
• Cellules de recouvrement
• entrelacement non-déterministe (réductions
  entrelacées des cellules communes)
• synchronisation (même réduction des cellules
  communes)
• priorité (réduction d une cellule commune
  prioritaire d une cellule sur l autre)
• lecture/écriture (lecture d une cellule commune
  par l une, écriture par l autre)
• syntaxiquement let(R) x c in C,D

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Conclusion

• Modèle de cellule très général
• systèmes de transition
• P(Mf(S) x X) D L V
• objets simples
• P(Mf(S) x Mf(S) x Pf(X)) D I L V
• objets d ordre supérieur
• P(Mf(S) x Mf(S) x Pf(X)) D I L V X
• cellules
• P(Pf(X) x Mf(S) x Mf(S) x Pf(X)) D I L V
  X

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Conclusion

• Modèle très général
• liaisons cellules
• U ou poire
• composition cellules
• asynchrone, synchrone, recouvrement
• hiérarchie et partage
• introspection, interception et superposition

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Conclusion

• Travaux à mener
• Modélisations
• ressources
• liaisons
• défaillances
• Programmation
• langage de cellules à prototypes
• système de types

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Conclusion

• Travaux à mener
• Hybridation
• par ex. Java ou OCaml avec  containment 
• Patrons de cellules
• introspection
• méta-objet
• Optimisation
• optimisation dynamique réversible

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Conclusions

• Travaux à mener
• cellules comme structure grande échelle
• auto-similaire
• fonctions de localisation et trading (cf cellular
  Mobile IP, découverte de services)
• fonctions de sécurité et domaines de confiance