Minix3的微重启自愈体系架构研究

传统的自愈系统能够自主发现、诊断及排除错误,但是对用户存在影响并丢失组件间的状态一致性,不能够满足高可靠性和高可用性的要求.微重启是面向恢复计算ROC的重要软件恢复机制,以递归方式重启故障组件子集,并结合适毁性组件维护状态一致.针对具有自愈功能的Minix3操作系统,本文提出了基于微重启的自愈体系架构,并以适毁性驱动组件的实验证明,组件重启后可以继续执行未完成的任务,并且重启时间略有增长.     

一种基于失效频度的微重启群判定方法

为减少递归重启过程中不必要的递归开销以实现应用系统的快速恢复,在微重启技术的基础上,提出一种微重启群的判定方法。该方法通过负载测试并在测试期间注入异常来获取组件的平均失效频度,以此分析组件间的失效关联程度,给出微重启群判定算法。研究结果表明,该方法可针对组件化分布式应用的故障进行重启,使系统平均恢复时间减少30%左右。     

基于微重启技术的SOA服务恢复方法

面向服务的体系结构(SOA)将业务逻辑和具体地实现技术分离开来,利于复用和集成.SOA服务化已成为信息系统的主要发展趋势.在SOA服务特点及比较现有服务恢复方法的基础上,结合微重启(Microreboot)技术提出了一种新的基于微重启的SOA服务恢复方法,并结合项目支撑的实验平台进行验证,实验表明了该方法的实用性和高效...     

面向恢复的集群计算技术

针对面向恢复计算（ROC）技术致力于在故障发生后使系统尽快恢复,从而提高系统可用性,而非从根本上避免故障发生的特点,对面向恢复的相关技术进行研究,给出ROC技术在集群系统中的应用,提出基于节点组的递归重启方法和基于Checkpoint的Undo恢复模型,用以提高集群系统的可用性,并对2种方法的改善效果进行评估。     

支持自恢复的微重启技术研究

针对服务计算中的服务可靠性,展开了对当前各种保证服务可靠性方法的研究.借鉴当前保证服务可靠性方法中所采用的关键技术,并针对当前保证服务可靠性方法仅限于服务层面的不足,提出一种针对底层内核模块的可靠性技术—支持自恢复的微重启技术.同时,本文在嵌入式实时操作系统vxworks5.5版本中,针对内核中的调度部分实现了支持自恢复的微重启技术,并采用相关故障注入技术检验了该技术的有效性.     

计算系统软件抗衰重启技术研究

细粒度的软件抗衰，即部分的重启,它可以进一步降低抗衰成本,提高系统可用性.制定细粒度的软件抗衰策略的一个重要前提是确定可以安全重启的对象,并建立重启树.本文根据典型的软件体系结构和模块间的控制、调用及数据访问关系,研究了模块间的耦合程度和重启相关性之间的关系,给出了重启相关性和相关度的判定方法,确定了各模块的可达集和重启群,将模块的重启群作为抗衰策略的重启对象,并依据模块对系统资源的损耗程度,建立了重启树,制定了软件抗衰策略,建立了抗衰策略实施过程的有限自动机模型.     

DNA计算在软件抗衰技术中的应用研究

针对软件系统中进程间控制、调用及数据访问的关系,分析了进程间的耦合程度,给出了判定进程间重启相关度方法和系统重启树的构建规则,并结合DNA计算的原理和特性,给出了判定进程间重启相关度DNA计算模型,并初步制定了重启实施策略,为实现智能化细粒度软件抗衰提供支持.     

神经网络在计算系统软件抗衰重启技术中的应用研究

将神经网络应用于计算系统的抗衰重启技术中,以实现细粒度的软件抗衰,可以更大程度地增强软件抗衰的智能化,提高抗衰效率及准确性,进一步降低抗衰开销,提高软件可靠性.判定模块重启相关性及模块可达集是实施细粒度软件抗衰策略的关键环节.文中结合神经网络工作原理,构建了判定模块间重启相关度及模块可达集的神经网络结构模型.该模型根据软件系统中模块间的控制、调用及数据访问关系,通过分析模块间的耦合程度和重启相关性的相关理论及其之间的关系,制定模块重启相关度和模块可达集的判定算法,最终完成系统模块间重启相关度及模块可达集的判定任务,从而为实现智能化细粒度软件抗衰提供支持.     

采用MOF仓库技术增进软件设计重用的研究

MOF仓库技术和软件设计重用的概念。提出以MOF仓库技术为手段实现企业级设计库,用以增强软件设计重用和提高软件开发水平。     

嵌套的计算系统进程级自适应抗衰重启策略研究及模型分析

执行细粒度的进程级软件抗衰可以进一步降低抗衰成本，提高软件可靠性。本文针对软件系统中进程间交互频繁多变且交互关系难以判定的特点，分析进程间控制、调用及数据访问的关系，重新定义了进程重启相关度，提出了自适应进程相关拓扑图的算法理论，从而制定了嵌套的进程级软件抗衰重启策略，并在此基础上构建了策略实施模型，从而为全面实现智能化的软件系统细粒度软件抗衰提供了支持。     

软件抗衰研究综述

软件衰退的现象存在于各类软件系统中且很难消除.文中分析了其成因和必然存在性,系统阐述了抗衰技术研究的动机、概念和发展,并对不同的模型和解决途径进行了分析和比较;接着探讨了软件抗衰研究领域的新的研究进展,设计了一个基于免疫机理的抗衰模型,同时给出了抗衰模型的免疫理论基础,为软件抗衰研究提供了一个崭新的研究方向;最后对软件抗衰未来的研究方向作出了一个简单的分析和预测.     

基于组件的嵌套软件抗衰策略及建模

将软件抗衰粒度细化到组件级,执行嵌套的抗衰重启策略,可以降低抗衰成本,提高软件可靠性。该文根据软件系统中组件间控制、调用及数据访问的关系,确定了寻找直接耦合组件的途径和系统组件重启树生成方法,构建嵌套的组件级抗衰重启策略,并为系统细粒度软件抗衰提供支持。     

软件架构复用研究与设计

针对软件架构复用问题展开讨论,从逻辑架构、开发架构、运行架构、物理架构和数据架构等角度探讨了其在软件架构复用中的作用。最后以企业ERP系统开发中架构的复用性设计为例,给出了需求分析、数据模型和类设计的概况,可供研究软件架构复用做参考。     

ATE软件系统研究与设计

针对自动测试软件平台的通用化和智能化,把软件测试中的模型驱动思想应用于硬件自动化测试系统中,提出了通用测试集成环境(GTIE)的概念,并进行了详细研究与设计,包括软件分析、软件设计以及软件实现过程;充分利用了UML思想对整个软件系统进行建模,其中包括软件的功能、静态结构、动态行为等,使软件的开发标准化;所实现的GTIE可有效提高测试程序的开发效率,降低开发成本,并使测试程序具有非常好的通用性。     

基于软件结构的文档与代码间可追踪性研究

正确建立软件文档与代码间的可追踪关系对程序理解、软件维护等非常重要。近年来,软件文档与代码间的可追踪性研究大多基于文本词汇相似度,没有充分利用软件文档和代码所蕴含的结构信息,针对这一问题提出了将软件结构信息与信息检索模型相结合进行文档与代码间可追踪性分析的方法。通过对文档和代码结构信息的分析,改善预处理效果,优化相似度计算过程,进而提高整体方法的有效性。实验结果表明,该方法比单纯基于信息检索的方法在查全率和查准率上都有所提高,而且能提取到更多的可追踪性链。     

基于非马尔可夫随机Petri网的软件再生建模与分析

软件老化是影响软件系统可靠性的重要潜在因素,软件再生作为一种主动预防性的软件容错技术是解决软件老化问题的主要手段.以往的随机Petri网再生模型假定所有变迁的实施时间服从指数分布.针对变迁的实施时间服从确定性分布或一般性分布的情况,文中提出了一种用非马尔可夫随机Petri网建立软件再生模型的方法.该方法采用马尔可夫再生理论对模型进行分析,并给出模型的瞬态解和稳态解.仿真实验表明:选择合适的软件再生周期,可以有效地降低存在老化的软件系统的平均宕机成本,提高系统的可用性和可靠性.     

软件测试中可靠性模型的设计与研究

软件测试是保证软件质量和提高软件可靠性的关键所在,而软件可靠性是衡量软件质量的重要指标之一,二者有着非常紧密的联系。软件可靠性模型既是软件可靠性进行定量分析的基础和保障,也是软件可靠性进行预测的核心和关键,对保证软件质量起到了非常重要的作用。文中结合软件测试与软件可靠性及其模型的相关理论,通过对Seeding模型的分析与改进,提出了一种适用于软件测试的可靠性模型。实验结果表明,使用文中提出的软件可靠性模型能较好地满足软件对可靠性评估的要求,较好地应用在软件测试中。     

Availability Analysis of Application Servers Using Software Rejuvenation and Virtualization

Demands on software reliability and availability have increased tremendously due to the nature of present day applications. We focus on the aspect of software for the high availability of application servers since the unavailability of servers more often originates from software faults rather than hardware faults. The software rejuvenation technique has been widely used to avoid the occurrence of unplanned failures, mainly due to the phenomena of software aging or caused by transient failures. In this paper, first we present a new way of using the virtual machine based software rejuvenation named VMSR to offer high availability for application server systems. Second we model a single physical server which is used to host multiple virtual machines (VMs) with the VMSR framework using stochastic modeling and evaluate it through both numerical analysis and SHARPE (Symbolic Hierarchical Automated Reliability and Performance Evaluator) tool simulation. This VMSR model is very general and can capture application server characteristics, failure behavior, and performability measures. Our results demonstrate that VMSR approach is a practical way to ensure uninterrupted availability and to optimize performance for aging applications. This research was supported by the Korea Research Foundation Grant funded by the Korean Government (MOEHRD) under Grant No. KRF2007-210-D00006.