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。     

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.     

卫星地面站系统软件抗衰策略研究

卫星被越来越广泛地应用到军事侦察、资源勘探、气象预报、电视转播、通讯等重要领域,所以卫星地面站系统比普通的软件系统对安全性、可靠性、抗毁性、错误检测和恢复等有更高的要求。卫星系统高度的实时性要求卫星地面站软件系统是不允许失效的。但是软件系统存在软件老化现象,导致软件失效,为了对抗软件老化,采用了一种针对卫星地面站软件系统抗衰的微重启策略,可缩短应用系统的平均恢复时间（MTTR）,提高系统的可靠性,可以为卫星测轨和定轨提供精确的原始卫星观测数据,对改善卫星测轨和定轨的精度具有重要的现实意义和应用价值。     

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.     

面向组件的软件老化抗衰策略的研究

随着软件应用系统的复杂性不断提高,系统性能衰退的现象也日益普遍,研究表明计算机应用系统性能的衰退现象主要是由于软件的老化产生的.为了缓解软件老化问题、减少软件性能衰退造成的损失,最终实现一种可准确对系统当前老化状态的预测模型,本文提出一种面向组件的软件老化抗衰策略.该策略在以往研究的基础上,细化了软件再生粒度,将老化的预测和再生扩展到应用组件级.使用灰色预测方法实现在可利用的系统资源不足的情况下的老化状态的预测.还应用Matlab对该模型进行了模拟实验.实验结果表明该策略具有良好的可用性和有效性,延长了软件系统的运行时间,提高了用户的访问成功率,并进一步增强了系统稳定性.     

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.     

一种基于Agent适用于Web应用的软件抗衰方法

“软件衰退”引起的计算系统失效是影响系统可靠性的一个重要方面,“软件抗衰”技术作为一种有效的预防、减缓软件衰退的手段已经日益引起人们的关注。介绍了软件抗衰技术,并针对Web应用的特点,提出了一种基于Agent的软件抗衰方法。实例表明,这种方法计算强度小、效率高,具有明显的优势。     

基于访问关系的进程重启相关性判定

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。本文根据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度，确定了寻找直接耦合进程的途径，并在此基础上判定了进程重启相关性，从而为实现系统进程级软件抗衰提供了支持。     

一种适用于构件系统的软件抗衰技术框架

近年来,软件抗衰技术已被证实是解决软件衰老问题的有效途径。本文针对构件系统特点,将Micro-Reboot思想引入到软件抗衰技术中,也即将单个构件作为抗衰技术中检测和措施的对象,一方面使得每个构件能够长时间保持在良好状态,从而提高整个体系的性能,另一方面引入Request—Retry机制,提高系统的可用性。本文基于J2EE构件模型开发出一种新的软件抗衰技术框架,相关理论已成果并在江苏省科技攻关项目“城域网海量视听信息实时点播系统”中应用。     

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。     

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.