智能化細(xì)粒度軟件抗衰策略及相關(guān)技術(shù)研究.pdf

1、隨著計(jì)算系統(tǒng)復(fù)雜性程度的提高，許多已知和未知的軟件缺陷無法避免，由其引發(fā)的軟件老化現(xiàn)象成為軟件運(yùn)行中必須面對(duì)的重要問題，由此，軟件抗衰技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生：為了最大程度地提高軟件抗衰的效率，縮減抗衰成本，降低系統(tǒng)性能衰退以及意外失效所導(dǎo)致的損失，智能化細(xì)粒度軟件抗衰技術(shù)的提出迫在眉睫。本文針對(duì)上述應(yīng)用需求展開的主要研究工作及取得的創(chuàng)新性成果概述如下： (1)針對(duì)現(xiàn)有組件重啟相關(guān)度判定規(guī)則及系統(tǒng)重啟樹構(gòu)建步驟相對(duì)粗糙、不夠完善的問題，提出

2、了以軟件工程為依據(jù)的新型高準(zhǔn)確度重啟相關(guān)度判定規(guī)則和系統(tǒng)重啟樹的構(gòu)建方法。通過分析軟件體系結(jié)構(gòu)和各組件間的數(shù)據(jù)訪問關(guān)系，給出了組件間依賴程度的數(shù)據(jù)化表示，通過搜索兩組件間的可達(dá)路徑，求得任意兩個(gè)組件間的重啟相關(guān)度，并據(jù)此判定組件重啟群，構(gòu)建系統(tǒng)重啟樹，從而完成抗衰重啟的前期準(zhǔn)備。 (2)建立了多級(jí)嵌套軟件抗衰策略的形式化模型，給出了模型的求解方法。為了更清晰地描述復(fù)雜系統(tǒng)細(xì)粒度多級(jí)嵌套軟件抗衰策略，論文綜合采用Petri網(wǎng)和有限

3、狀態(tài)自動(dòng)機(jī)建立k級(jí)嵌套軟件抗衰模型，用Petri網(wǎng)表示各次重啟的動(dòng)態(tài)行為細(xì)節(jié)，用自動(dòng)機(jī)控制策略的重啟組件、組件重啟次序和執(zhí)行周期，最終得到簡(jiǎn)單且易于理解的策略模型，同時(shí)避免了直接將模型同構(gòu)為馬爾可夫過程可能遇到的狀態(tài)空間爆炸問題。 (3)分析了軟件抗衰智能化的可實(shí)現(xiàn)性，初步提出了智能化抗衰的實(shí)現(xiàn)原理及模型，構(gòu)建并制定了基于軟件抗衰的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、遺傳算法及DNA計(jì)算。首先分析神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法及DNA計(jì)算的工作原理，確定其在抗衰

4、技術(shù)中的可用性；由此依據(jù)抗衰原理，構(gòu)建出五層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型，給出基于抗衰的遺傳算法及DNA計(jì)算，最終智能化地判定組件重啟相關(guān)度及組件可達(dá)集，提高了抗衰效率，節(jié)約了抗衰成本，為實(shí)現(xiàn)智能化軟件抗衰提供支持。 (4)制定了分布式系統(tǒng)智能化細(xì)粒度軟件抗衰策略，給出了基于該策略的agent系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。根據(jù)分布式系統(tǒng)各重啟層組件的運(yùn)行特點(diǎn)，提出了系統(tǒng)四層嵌套的抗衰策略，將抗衰粒度細(xì)化至線程級(jí)。通過分析系統(tǒng)各級(jí)組件間控制、調(diào)用及數(shù)據(jù)訪問的

5、關(guān)系，確定了適應(yīng)各層的直接依賴組件判定方法； 同時(shí)通過監(jiān)控系統(tǒng)資源的使用情況，確定系統(tǒng)重啟組件，明確各級(jí)重啟組件間的嵌套重啟關(guān)系，建立了系統(tǒng)重啟鏈，給出了抗衰體系結(jié)構(gòu)；為實(shí)現(xiàn)了分布式系統(tǒng)的智能化細(xì)粒度軟件抗衰奠定了基礎(chǔ)。 (5)定義了基于軟件抗衰的數(shù)據(jù)流系統(tǒng)模型，提高了抗衰技術(shù)的準(zhǔn)確度，增強(qiáng)了抗衰實(shí)時(shí)性。在數(shù)據(jù)流的基礎(chǔ)上，結(jié)合軟件抗衰重啟理論，制定了較為全面的系統(tǒng)性能參數(shù)，給出基于軟件抗衰的數(shù)據(jù)流系統(tǒng)模型，并通過異常模式