計算系統(tǒng)的自恢復模型構建和自愈策略的研究.pdf

1、軟件老化現(xiàn)象［1］，是由于軟件的錯誤隨著時間和負載而累積，并最終導致了系統(tǒng)的不可用。在對可靠性和可用性要求較高的系統(tǒng)里，軟件的老化會使系統(tǒng)失效從而產生較大的損失。研究表明軟件的多樣性設計不是解決這類錯誤的有效方法。軟件失效具有暫時性的特質［2，3］，軟件的設計錯誤能引起暫時性的軟件失效，軟件在操作系統(tǒng)環(huán)境中運行時由于錯誤的累積而進入不可接受的錯誤狀態(tài)。因此，系統(tǒng)的重啟［4］，作為軟件運行環(huán)境更新的一種策略，作為一種有效的、成本開銷較低的

2、軟件性能恢復技術被提了出來［5，6］。其基本的思想就是改變運行進程的操作環(huán)境從而達到避免軟件失效的發(fā)生。這種主動性能恢復的思想就是自恢復理論。 本文就軟件自恢復理論展開研究，主要研究內容和工作如下： 首先建立了以半馬爾可犬過程為基礎的多級（系統(tǒng)級、應用級和進程級）分析模型來考慮自恢復理論。分析以半馬爾可夫過程建立的多級模型，得到在分析不同情況下的穩(wěn)定狀態(tài)最大可用性概率和優(yōu)化的軟件自恢復時間。研究結果表明了：細粒度下的自恢

3、復策略能夠進一步降低自愈成本，提高系統(tǒng)的可用性，采取哪一級自恢復策略主要是由系統(tǒng)自身的參數(shù)決定的。 本文發(fā)展了基于統(tǒng)計學的算法來估計優(yōu)化的軟件自恢復時間閾值，在得到系統(tǒng)失效時間的統(tǒng)計完備樣品數(shù)據(jù)的假設基礎上。優(yōu)化的軟件自恢復時間閾值計算算法是在滿足單位時間自恢復成本最小或者滿足系統(tǒng)可用性最大的情況下通過統(tǒng)計的TTT變換推導而得到的。研究結果表明這類算法具有很好的一致性和穩(wěn)定性，能夠在系統(tǒng)失效分布未知的情況下通過檢測系統(tǒng)參數(shù)加以修

4、正而得到最佳最恢復時間閾值的近似值。 另外本文通過隨機模型來評價自恢復技術在運行系統(tǒng)中的效應以及在考慮到負載情況下的所執(zhí)行的最佳自恢復時間閾值的確定。特別的討論了基于測量的方法來檢測系統(tǒng)的軟件老化以及這種效應對各種系統(tǒng)資源的影響。通過系統(tǒng)負載和資源的使用情況的數(shù)據(jù)來建立模型，這些數(shù)據(jù)來自于UNIX操作系統(tǒng)下經過一段時間的觀察而得到?；跍y量的模型有助于發(fā)展基于實際系統(tǒng)進行測量的軟件自恢復策略。 最后，總結了本篇論文的主要