基于Rejuvenation和检查点技术的软件性能研究

近年来，一种新兴的软件容错技术Rejuvenation得到了广泛研究。该文将这项技术与传统的检查点技术相结合，提出了一种保障系统可靠性的容错策略，利用流体随机Petri网(Fluid Stochastic Petri Net，FSPN)这一模型描述语言，建立结合Rejuvenation和检查点技术的软件系统工作模型，并以执行这一策略后系统的丢包率和总损失作为性能指标。对模型的数值分析和仿真表明，这项技术较之单纯的检查点技术，可以大大降低丢包率，提高系统可靠性。最后，根据系统损失函数，可以确定执行Rejuvenation的最优策略。     

基于检查点分级属性的软件动态可信评测模型

目前的可信计算机只能保证系统资源的静态安全,而系统开始运行后,终端计算机的可信性主要取决于在其上运行的软件行为的可信性.针对软件运行过程中的动态可信性,在传统软件行为模型的基础上引入了基于区间数据的检查点场景级属性,提出了基于检查点分级属性的软件动态可信评测模型.该模型基于预期行为轨迹进行软件行为的可信评测;采用检查点属性分级策略,对基于阈值的检查点可信评价进行简化,并将检查点属性主观分级赋权与场景级客观赋权相结合;通过建立场景级属性可信模型进行基于区间数据的场景级属性可信评测.理论分析表明基于分级属性的决策方法减少了与阈值的比较次数,实验结果验证了基于区间数据的场景级属性可信评测的有效性以及较高的攻击检测能力.     

视频点播系统的软件老化估计和预测

针对视频点播系统,研究其软件老化模式.对系统资源和视频点播服务器的实时参数,采用Mann-Kendall方法来检测老化趋势以判断系统是否存在软件老化现象,并采用Sen的斜率估计方法来估计老化衰退速率;提出了基于径向基网络的软件老化预测模型,对老化趋势进行预测,并采用主成分分析方法来减少径向基网络的复杂度以提高效率.实验结果表明:视频点播系统中存在软件老化现象;基于径向基网络的软件老化预测模型预测效果优于时间序列模型.基于提出方法以及对视频点播系统的老化分析,可为进一步研究相应的软件再生策略提供理论依据.     

机群系统基于预测的软件Rejuvenation策略研究

处于运行阶段的软件往往存在老化现象，即软件的性能随着时间的推移逐渐下降，甚至导致突发的系统停机。为了抵消软件老化带来的消极影响，人们提出了一种称为软件叫rejuvenation的预防性容错策略。该策略通过主动的停止程序运行、清理程序的内部环境等步骤使重启后的软件回到正常的初始状态，避免了老化引起的突发性失效，因而可以提高系统的可用性。现有的软件叫rejuvenation包括定时和预测两种方法。该文把基于预测的rejuvenation策略引入机群，并综合考虑了机群系统前端的分配器和后端的服务器，对这两类实体分别实施rejuvenation，以改善系统性能。该文构建了在rejuvenation策略下整个机群的SRN模型，以分析不同的预测概率对系统性能的影响。仿真结果表明该策略可以有效的提高整个机群系统的可用性。     

J2EE应用服务器的软件老化测试研究

软件老化现象是影响软件可靠性的重要因素,长期运行的软件系统存在软件老化现象,这将影响整个业务系统的正常运行,给企事业单位带来无可估量的经济损失。软件老化出现的主要原因是操作系统资源消耗殆尽,导致应用系统的性能下降甚至崩溃或宕机。文中监测J2EE应用服务器系统资源的使用情况,考虑外界的负载变化,检测系统中软件老化现象,分析系统资源消耗何时达到临界值,从而帮助软件工程人员及时采取预维护手段,预防运行时系统中重大故障的发生。     

一个基于通信系统支持的并行检查点系统

在大规模机群环境下，检查点和恢复机制是一种必不可少的容错技术。该文提出一种基于机群通信系统的可靠性机制，在不作全局同步的情况下获取通信系统全局状态的方法，并利用该方法实现了一个对应用程序透明的并行检查点系统。该系统通过底层通信系统的支持降低了并行检查点的实现复杂度和执行开销，适用于大规模机群应用。     

基于Myrinet的检查点一致性设计与实现

在对MPI程序的检查点系统LAM／MPI以及互联技术Myrinet的通信过程等进行简单介绍的基础上,采用协调一致性的设计方法,实现了一个基于Myrinet及其通信协议GM的检查点系统。描述了设计过程,并对实现结果进行了测试,结果表明了该设计与实现的可行性,并在结论中对还存在的问题进行了分析和讨论。     

基于软件过程的软件可靠性预测运作模型

提出了基于软件开发过程数据,构造用于可靠性预测的过程数据库,并分析了此数据库的内容与运作模型,以期得到更加可信、准确的软件可靠性预测结果,为后续的研究奠定数据基础.     

基于构件软件的可靠性通用模型

工作流管理的最终目的是实现适当的人在适当的时间执行适当的活动.企业要获得竞争力,需要在工作流模型中考虑与业务过程相关的时间约束.一个考虑时间因素的工作流模型,需要在投入运行前进行时间规范与验证,以保证工作流执行的时间协调.通过为工作流网元素扩展时间属性,得到集成业务过程时间约束的工作流模型??时间约束工作流网(TCWF-nets).基于对业务活动的可调度性分析,提出了时序一致性验证方法,确保工作流执行中活动之间时间交互的安全性.在所附加的时间约束下,该可调度分析方法不仅能够检测某一给定工作流调度的时间可行性,还能对特定的实例给出一个最优调度,使工作流执行延迟最小.研究结果表明,该方法支持业务过程的时间建模与分析,对于丰富现有工作流系统的时间管理功能以及增强现存工作流软件对动态业务环境的适应性具有重要意义.     

基于队列模型的软件老化检测

针对传统的用于软件老化检测的方法忽略外部负载对老化的影响而易产生老化误报的问题,同时考虑性能参数与外部负载,提出了基于队列模型的融合外部负载的软件老化检测方法。队列模型输出每种事务在应用服务器中的服务时间,这种度量称为事务的性能“签名”（简记为TPS）,以此作为软件老化度量指标,通过TPS的变化检测软件老化。基于TPC-W事务处理系统,设计与实现了包含队列模型的融合外部负载的软件老化检测系统。利用基于队列模型的检测方法在TPC-W测试床上进行软件老化检测得出了如下结论：基于TPS的老化检测可以融合外界负载因素,有效地检测软件老化;并且通过合理选择监测窗口,优化检测效果。基于TPS的检测方法对不同的变化负载类型和性能数据同样可以有效检测软件老化。通过与已有的仅依赖于系统性能数据的软件老化检测方法AR（自回归）比较,基于TPS的软件老化检测误报次数明显低于AR模型。综上所述TPS是一种能够有效地检测软件老化并显著减少软件老化错误报告的鲁棒性的软件老化检测方法。     

基于特定失效概率的软件恢复策略分析

对软件的两阶段失效与恢复模型进行了分析,基于特定失效概率求解最优恢复时间间隔,并利用半马尔可夫过程,得到特定失效概率下的平均恢复成本。为了将恢复成本降到更低,采用了嵌套的基于时间的软件恢复策略,同时考虑应用级和系统级的恢复,并求得了特定失效概率下的最大应用级恢复次数、恢复时间间隔序列以及最低年平均恢复成本。     

基于时间与检测的软件恢复策略及成本分析

为了对抗软件在运行过程中出现的老化现象,需要实施合适的软件恢复(software rejuvenation)策略。该文将单纯基于时间的和基于检测的软件恢复策略相结合,提出了基于时间与检测的软件恢复策略,弥补了前者确定的恢复时间间隔较为保守和后者引发过高的监控成本的缺陷。对3种策略的成本分析和比较表明,文章在引发较小监控成本的前提下,进一步延长了恢复时间间隔,从而降低了恢复策略的总的实施成本。     

软件恢复技术研究

1.问题的提出——软件衰老 1.1 软件衰老概念在最近的很多研究中讨论了“软件衰老”现象。软件衰老是指伴随着软件的运行,系统资源逐渐耗尽或运行错误逐渐积累所导致的系统性能持续下降乃至挂起停机的现象。软件衰老现象是软件可靠性的大敌,有着非常严重的危害作用,在普通的计算中,它可能影响到结果的获取和效率,在战争和国防中,其危害就难以估量了。在文[16]中记述了在海湾战争时,美军正是因为“爱国者”导弹拦截控制系统中的一个软件衰老问题,对伊拉克“飞毛腿”导弹的拦截判断出错,致死美军     

基于构件软件的抗衰策略分析

软件在长期运行过程中由于资源消耗、数据损坏、数值错误累积而引起性能下降的现象被称为软件老化.在软件失效前选择合适时机通过预反应的技术来保持软件性能的方法称作软件抗衰.由于构件软件常常应用在结构复杂、规模庞大的网络环境中,软件老化现象就更为突出.提出了一种针对构件软件的抗衰策略,通过对构件软件进行可靠性分析,构造了一种结合失效性和泊松失败分布的马尔可夫模型,并根据模型进行软件抗衰来保持构件软件的性能.     

基于时间的软件恢复策略的建模与分析

针对软件在连续运行过程中普遍发生的老化现象,提出了一种嵌套的基于时间的软件恢复策略,对恢复过程的Petri网模型分析求解,并最终得到了最优恢复时间间隔序列和最优应用级恢复次数。该策略同时考虑应用级和系统级的恢复,从而进一步减少了恢复时间,降低了恢复成本和周期性应用级恢复策略预测失败的风险,提高了系统的可靠性。对于更复杂的系统,策略还可进一步嵌套进程级的恢复,从而具有一定的可扩展性。     

软件系统故障传播模型研究进展

复杂软件系统的复杂性和不确定性引起了软件行为、交互行为以及故障行为的复杂性。在对复杂软件系统的可靠性、安全性等方面研究的过程中,故障的传播行为逐渐引起了学者的广泛关注,成为国内外学者的研究热点。回顾了故障传播的研究现状,对故障传播问题研究方向进行了梳理,重点对影响故障传播过程的两方面进行了详细的介绍,包括体系结构特征和故障类型。最后提出故障传播研究领域存在的挑战和未来的研究方向。     

基于软件可靠性工程的测试模型

软件可靠性工程是软件工程的一个重要分支,主要建立在操作剖面、软件可靠性模型、概率论和软件测试等理论的基础之上。该文结合软件可靠性、软件可靠性工程和软件测试的相关理论,设计了可靠性测试模型,并在市政交通一卡通工程系统中进行了实际验证。     

带有周期检测性的软件预防性再生策略

研究了软件老化过程及软件预防性再生策略问题.引入累积损伤模型,将由aging related bug引起的内存的消耗看作是由于冲击造成的内存损伤量,通过周期性的检测可以得到内存被逐步消耗而不被释放的量,当内存消耗量达到预防性再生值时在下一个检测点执行软件预防性再生策略.建立了单位时间费用模型并解析得到使单位时间期望费用最低的预防性再生值,最后通过模拟进一步验证了最优再生策略的奈件.     

自恢复容错系统的模型和分析

容错系统不仅会产生硬件故障,而且连续长时间的运行,系统的性能还会逐渐下降或失效,即老化现象。本文综合考虑容错系统中的硬件故障和老化现象,提出了将传统的冗余策略和软件抗衰策略相结合,并给出了该系统的时间颜色Petri网(ti med-CPN)模型,并结合实例进行了分析。