Decidable Race Condition and Open Coregions in HMSC

ŘEHÁK, Vojtěch, Petr SLOVÁK, Jan STREJČEK and Loïc HÉLOUËT. Decidable Race Condition and Open Coregions in HMSC. In Jochen Küster, Emilio Tuosto. Proceedings of the Ninth International Workshop on Graph Transformation and Visual Modeling Techniques (GT-VMT 2010). Paphos, Kypr: ECEASST. 12 pp. ISSN 1863-2122. 2010.

Basic information

• Original name: Decidable Race Condition and Open Coregions in HMSC
• Name in Czech: Rozhodnutelné podmínky souběhu a otevřené koregiony v HMSC
• Authors: ŘEHÁK, Vojtěch (203 Czech Republic, guarantor, belonging to the institution), Petr SLOVÁK (203 Czech Republic), Jan STREJČEK (203 Czech Republic, belonging to the institution) and Loïc HÉLOUËT (250 France).
• Edition: Paphos, Kypr, Proceedings of the Ninth International Workshop on Graph Transformation and Visual Modeling Techniques (GT-VMT 2010), 12 pp. 2010.
• Publisher: ECEASST

Other information

• Original language: English
• Type of outcome: Proceedings paper
• Field of Study: 10201 Computer sciences, information science, bioinformatics
• Country of publisher: Cyprus
• Confidentiality degree: is not subject to a state or trade secret
• WWW: URL
• RIV identification code: RIV/00216224:14330/10:00043646
• Organization unit: Faculty of Informatics
• ISSN: 1863-2122
• Keywords (in Czech): HMSC; podmínky souběhu; stopové podmínky souběhu; otevřené koregiony
• Keywords in English: HMSC; race condition; trace-race condition; open coregions
• Tags: Message Sequence Charts, Network protocol description, race condition checking, race conditions
• Tags: International impact, Reviewed

Abstract

Message Sequence Charts (MSCs) is a visual formalism for the description of communication behaviour of distributed systems. An MSC specifies relations between communication events with partial orders. A situation when two visually ordered events may occur in any order during an execution of an MSC is called a race and is usually considered as a design error. While there is a quadratic time algorithm detecting races in a finite communication behaviours called Basic Message Sequence Charts (BMSCs), the race detection problem is undecidable for High-level Message Sequence Charts (HMSCs), an MSC formalism describing potentially infinite sets of potentially unbounded behaviours. To improve this negative situation for HMSCs, we introduce two new notions: a new concept of race called trace-race and an extension of the HMSC formalism with open coregions, i.e. coregions that can extend over more than one BMSC. We present three arguments showing benefits of our notions over the standard notions of race and HMSC. First, every trace-race-free HMSC is also race-free. Second, every race-free HMSC can be equivalently expressed as a trace-race-free HMSC with open coregions. Last, the trace-race detection problem for HMSC with open coregions is decidable and PSPACE-complete. Finally, the proposed extension of coregions allows to represent in a visual fashion whether an arbitrary number of racing events in the usual MSC formalism are concurrent or not.

Abstract (in Czech)

Message Sequence Charts (MSCs) je vizuální formalizmus pro popis komunikačních chování distribuovaných systémů. MSC specifikuje vztahy částečného uspořádání mezi komunikačními událostmi. Situace, kdy dvě vizuálně uspořádané události se mohou při průběhu implementace MSC udát v opačném pořadí, se nazývá souběh (race) a je obvykle považována za chybu návrhu. Přestože pro popisy konečných chování (BMSC) je rozhodování problému řešitelné v kvadratickém čase, problém souběhu je nerozhodnutelný pro HMSC (MSC formalizmus pro potenciálně nekonečné množiny neomezených chování. Pro vylepšení této negativní situace pro HMSC zavádíme dva nové koncepty: stopový souběh a otevřené koregiony. Ukazujeme trojí přínos našeho přístupu. Za prvé každé HMCS bez stopového souběhu je i bez souběhu. Za druhé každé HMSC bez souběhu může být ekvivalentně vyjádřeno i jako HMCS bez stopového souběhu s využitím otevřených koregionů. Za třetí problém detekce stopových souběhů v HMSC s otevřenými koregiony je rozhodnutelný a PSPACE-úplný.

Links

• GAP202/10/1469, research and development project: Name: Formální metody pro analýzu a verifikaci komplexních systémů

Investor: Czech Science Foundation

• GP201/08/P375, research and development project: Name: Formální verifikace: algoritmy, vlastnosti modelovacích formalismů a temporálních logik

Investor: Czech Science Foundation, Formal verification: algorithms, properties of modelling formalisms amd temporal logics

• GP201/08/P459, research and development project: Name: Nové možnosti automatické verifikace síťových protokolů

Investor: Czech Science Foundation, New possibilities in automatic verification of network protocols

• MSM0021622419, plan (intention): Name: Vysoce paralelní a distribuované výpočetní systémy

Investor: Ministry of Education, Youth and Sports of the CR, Highly Parallel and Distributed Computing Systems

• MUNI/A/0914/2009, interní kód MU: Name: Rozsáhlé výpočetní systémy: modely, aplikace a verifikace (Acronym: SV-FI MAV)

Investor: Masaryk University, Category A

• 1M0545, research and development project: Name: Institut Teoretické Informatiky

Investor: Ministry of Education, Youth and Sports of the CR, Institute for Theoretical Computer Science