Abstract We propose a formal approach based on Bigraphical Reactive Systems (BRSs) and model checking techniques for modeling and verifying the interaction behaviours of SLA-based cloud computing systems. In the first phase of this approach, we address the modeling of the static structure and the dynamic behavior of cloud systems using BRSs. We show how bigraphs enable the description of the different cloud entities, including cloud actors, cloud services, service level agreements (SLAs), the diversity of their properties, and the complex interactions and dependencies among them. Furthermore, we propose a four-stages SLA lifecycle, and define a set of bigraphical reaction rules to abstract these stages and model the dynamic nature of the cloud. The second phase of this approach verifies that the behavior of services and cloud actors will cope with the agreed SLA terms during the lifecycle of the SLA. We map the proposed bigraphical models into SMV descriptions. Then, we express the interaction behaviors as a set of liveness and safety properties using Linear Temporal Logic (LTL) and Computation Tree Logic (CTL) formulas, and we use the NuSMV model checker to verify them. Finally, we define a case study on which we illustrate the application of our proposed approach.

中文翻译：

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SLA 驱动的建模和验证云系统：一种基于双图反应系统的方法

摘要 我们提出了一种基于双图反应系统（BRS）和模型检查技术的形式化方法，用于对基于 SLA 的云计算系统的交互行为进行建模和验证。在此方法的第一阶段，我们使用 BRS 解决静态结构和云系统动态行为的建模问题。我们展示了双图如何实现对不同云实体的描述，包括云参与者、云服务、服务级别协议 (SLA)、其属性的多样性以及它们之间复杂的交互和依赖关系。此外，我们提出了一个四阶段的 SLA 生命周期，并定义了一组双图反应规则来抽象这些阶段并对云的动态特性进行建模。此方法的第二阶段验证服务和云参与者的行为将在 SLA 的生命周期内处理商定的 SLA 条款。我们将提议的双图模型映射到 SMV 描述中。然后，我们使用线性时序逻辑 (LTL) 和计算树逻辑 (CTL) 公式将交互行为表示为一组活跃性和安全性属性，并使用 NuSMV 模型检查器对其进行验证。最后，我们定义了一个案例研究，我们在其中说明了我们提出的方法的应用。我们使用 NuSMV 模型检查器来验证它们。最后，我们定义了一个案例研究，我们在其中说明了我们提出的方法的应用。我们使用 NuSMV 模型检查器来验证它们。最后，我们定义了一个案例研究，我们在其中说明了我们提出的方法的应用。