软件老化过程建模、预测及软件再生策略研究

研究基于Linux网络服务器的软件老化过程建模、预测及软件再生策略问题.通过引入动量项及模拟退火算法的人工神经网络(BP)改进算法,对软件老化过程进行建模和预测.克服了BP算法收敛速度慢,易陷入局部极小值的缺陷,并提出将基于阈值的软件再生策略用于软件老化现象的主动性容错,提高软件系统的可靠性和可用性.仿真结果表明,该策略既降低了软件失效率,又减少了系统由于软件恢复而暂停服务的时间.     

基于强局部加权回归算法的软件老化趋势提取

针对软件老化引起系统资源损耗、系统性能恶化以及软件失效的现象,提出利用强局部加权回归算法进行软件老化趋势的提取方法.该方法利用强局部加权回归算法对系统资源的损耗过程进行提取,得到软件老化的趋势估计,建立软件老化模型.从而可为由于软件老化所引起的软件失效提供前期预测,为系统软件的及时维护提供科学依据.通过对一实际软件系统的实验分析,验证了该方法的可行性和有效性.     

软件老化现象实验平台的搭建

软件长时间运行会产生软件老化现象,进而导致不可预料的系统停机.为了研究此类问题搭建了一个软件老化现象实验平台,给出了平台搭建的模式及其相应的硬件和软件配置.对搭建好的实验平台进行了调试及运行验证,结果表明实验平台的搭建是成功的.     

基于BP神经网络和马尔科夫模型的服务器软件老化预测方法

针对服务器软件老化的现象,提出了一种基于BP神经网络和马尔科夫模型结合的方法对服务器关键资源进行预测.实验表明,该算法有一定的预测精度,在一定程度上能够满足服务器老化预测的要求,为服务器抗老化策略的制定提供了依据.     

基于Rejuvenation的程序执行时间优化算法

Rejuvenation是为了防止软件老化而提出的一种主动性、预防性的软件容错策略．把定时Rejuvenation策略引入到执行时间有限的单任务程序中，分析了存在老化时，软件Rejuvenation对程序总执行时间所起的影响。仿真结果表明，定时的Rejuvenation策略能有效地避免软件老化带来的突发性失效，从而减少程序的执行时间。     

一种高可用异构容错系统的混合可用性模型

为解决高可用异构容错系统的可用性评价问题,提出了一种针对高可用异构容错系统的混合可用性评价模型。设计实现异构容错原型系统,包括硬件体系结构框架及软件系统。采用Markov过程与随机Petri网相结合的方式,从可用性量化和系统状态转换两方面构建系统的可用性模型。根据该可用性模型估算系统的高可用指标,并与同构及非容错单机系统进行比较分析。结果表明,该可用性模型能够对异构容错系统进行准确的可用性评价,验证了系统5个9的高可用指标要求。最后总结了影响系统高可用性的主要因素及提升系统可用性的有效方法。     

实时双头镜像磁盘容错模型的设计及分析

为双头镜像磁盘系统建立错误模型,在该模型的基础上描述了双头镜像磁盘系统的容错调度算法．提出一个实时双头镜像磁盘系统的实时容错模型,并对容错性能进行了详细分析,推导出系统在完成一个实时Ｉ／Ｏ任务时的失败概率．该容错模型的建立将使实时双头镜像磁盘系统具有更强的健壮性．     

软件老化的实验程序设计

研究表明,服务器软件如果长时间运行则会产生软件老化现象。导致计算机系统失效。为了解决这一问题,首先需要做软件老化的实验,这就涉及到实验程序的设计。本文以Apache服务器为例,给出了软件老化现象实验的程序设计图及源代码。     

实时双头像磁盘容错模型的设计及分析

为双头镜像磁盘系统建立错误模型，在该模型的基础上描述了双头镜像磁盘系统的容错调度算法。提出一个实时双头镜像磁盘系统的实时容错模型，并对容错性能进行了详细分析，推导出系统在完成一个实进Ｉ／Ｏ任务时的失败概率。该容错模型的建立将使实时双头镜像磁盘系统具有更强的健壮性。     

相异性容错软件故障模型

针对容错计算领域中由于引入了相异性设计概念,导致传统软件失效模式难以应用的问题,提出了一个用于分析相异性容错软件故障的模型。模型根据各类软件设计故障对系统可靠性的影响,精确定义了相异性容错软件系统中故障的范畴及其划分、以及与系统失效之间的关联关系,在此基础上建立了一个基于功能的故障模型,以描述相异性软件系统的可靠性关系。通过一个通用相异性软件系统为实例,应用故障模型分析了系统可靠性关联关系,建立了与之相对应的故障模式及其可靠性模型,验证了故障模型的实用性。     

微处理机系统可靠性与软件容错技术

本文分析了微处理机系统的可靠性问题,给出了系统可靠性的评价方法和提高可靠性的有效途径,讨论了软件容错技术并结合实例介绍了软件容错的设计方法。实验表明,系统增加了软件容错技术后能大大提高抗干扰能力,降低系统的故障率。     

微处理机系统可靠性与软件容错技术

本文分析了微处理机系统的可靠性问题,给出了系统可靠性的评价方法和提高可靠性的有效途径,讨论了软件容错技术并结合实例介绍了软件容错的设计方法。实验表明,系统增另了软件容错技术后能大大提高抗干扰能力,降低系统的故障率。     

基于Xen的软件再生方法研究与实现

实现服务器虚拟化的虚拟机系统在长期的运行过程中会出现性能衰退、服务质量下降等"老化"现象。为了避免虚拟机系统软件老化造成的不必要的损失,本文使用软件再生方法来解决这一老化问题,提出了一种改进的虚拟机再生框架,分析了三种对虚拟机监视器进行再生的方法。并在此基础上采用Cold-VM方法和Migrate-VM方法对虚拟机监视器进行了再生实验。实验结果表明,Cold-VM方法对当前系统服务的中断时间较长,而Migrate-VM方法可以有效的降低当前系统服务的中断时间,提高系统的可用性。     

基于Markov链的容错系统可靠性评估

计算机可靠性是衡量计算机系统性能的一项重要指标,评估计算机系统的可靠性在系统的设计和实践阶段有着十分重要的意义。针对较为常见的双机冗余容错系统,该文给出了一种基于Markov模型的评估容错系统可靠性的方法,该方法通过故障注入来加速系统失效、模拟容错系统运行时的事件、对系统运行状态进行划分,使用Markov链对系统状态进行建模来评估容错系统的可靠性。实验测试结果表明:该方法能有效地对容错系统可靠性进行评估。     

一种嵌套的软件抗衰策略及其模型

该文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抗衰策略，并采用Petri网来描述每次恢复的具体过程，采用有限状态自动机控制恢复次数，建立整个策略的实施过程模型。与传统的基于时间的软件抗衰策略不同，该策略在每次执行系统级恢复前首先执行N次的应用级恢复，从而减少了恢复时间，降低了抗衰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。另外，该策略具有可扩展性，对于多种因素导致的性能衰退，可以执行多级嵌套的恢复。     

计算机常见硬件故障的诊断和处理

在计算机的日常使用中经常会遇到各种各样的故障现象,如系统的自动重启、死机、蓝屏等。文章首先分析了计算机这些常见故障产生的原因,然后重点介绍了解决一些硬件故障的方法。     

非线性系统故障诊断与容错控制技术综述

介绍了一般非线性系统的模型,分析了非线性系统故障诊断与容错控制的特点,在此基础上综述了国内外在非线性系统故障诊断和容错控制技术上的研究进展和主要方法：包括基于滑模观测器的诊断方法、基于未知输入观测器的诊断方法、基于非线性观测器的容错控制、基于H∞的鲁棒容错控制方法等。总结了该领域待解决的几个重点和难点问题,并对该研究领域的发展趋势进行了展望。     

网络服务器软件Software Rejuvenation时间点建模与预测

处于长期运行阶段的软件往往存在老化现象,会导致突发的系统停机,为抵消这一消极影响,人们采取了各种手段。但其前提是必须对软件老化现象的变化情况有清楚的了解,这就涉及到软件老化现象的建模问题。本文以应用广泛的Apache服务器软件为平台,当其运行一定时间后,出现Software Aging现象,但是它自身采用software rejuvenation技术重新启动进程,清理运行环境,使其运行在一个较为良好的环境中。本文采用支持矢量机和BP神经网络两种建模方法研究了服务器软件老化现象,并依据模型对其采用software rejuvenation技术的时间点进行了预测,效果良好。结果表明BP神经网络模型更适合用于这种数据的建模。     

改进的多版本软件扩展表决系统

本文提出了一种改进的扩展表决系统，该系统是利用自动分析表决系统可靠性等参数的工具来构建的。在软件容错中采用N-模块冗余（N-Modular Redundancy-NMR）及N-版本编程（N-version Programming），应用表决技术，可以屏蔽整个软件系统中出错的部分。在实践中直接应用理论的表决模型会发现很难得到理论分析的结果。针对这样的问题，本文提出一种基于多数（plurality）的扩展表决系统：使用构造决策树的方法和进行DFT遍历作为自动化的计算工具；通过对基本的多数表决系统进行模型扩展，加入指导性规则对决策树进行重构，以自动计算工具的结果作为参考，从而选择更加可靠的表决结果作为输出。最终的模拟测试表明，所提出的扩展表决系统能够提高系统输出的正确率。     

基于组件的分布式人机交互系统开发模型的研究

为了解决分布式系统人机界面资源的容错、动态配置以及多个人机交互结点界面切换的统一控制问题,基于组件技术,提出一种分布式人机交互系统开发模型.该模型通过既定的策略调度各界面组件,以达到对人机界面的容错、动态配置和统一控制,最后通过仿真验证了该模型是可行的.