本文關鍵詞： 服務組合 系統(tǒng)的系統(tǒng) 在線可靠性預測 時間序列 運行質量保障　出處：《東南大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：面向國家重大戰(zhàn)略需求,近年來我國在航空航天、交通運輸、能源動力等領域對大規(guī)模復雜軟件系統(tǒng)的應用需求逐漸凸顯�；诜⻊战M合的"系統(tǒng)的系統(tǒng)"(System of Systems,SoS),采用系統(tǒng)即服務的思想,通過服務組合技術,集成已有的組件系統(tǒng),從而形成一個新的系統(tǒng),滿足更為復雜的用戶需求。借助服務化,服務組合技術已成為構建SoS的一種重要的、可.行的方法。由此看來,服務化的思想已成為構建大規(guī)模復雜軟件系統(tǒng)的一種重要思想。所構建的系統(tǒng)運行在動態(tài)、多變的環(huán)境下,單個系統(tǒng)的變化甚至可能會產生級聯效應,導致整個系統(tǒng)不能工作。因此,軟件的運行質量保障問題對基于服務組合的SoS而言,顯得尤為重要。面向SoS組件系統(tǒng)的在線可靠性時間序列預測技術,通過預測組件系統(tǒng)不遠的未來的系統(tǒng)可靠性時間序列,從而為SoS中的組件系統(tǒng)選擇提供前攝式的指導,已成為基于服務組合的SoS運行質量保障研究和應用中一個新的需要迫切解決的挑戰(zhàn)性問題。針對這一問題的解決,目前主要受到以下幾個方面的挑戰(zhàn):(1)組件系統(tǒng)動態(tài)、多變的運行環(huán)境;(2)SoS運行質量保障應用對需要預測的未來的可靠性時間序列的精度要求;(3)有限的可以用于開展可靠性預測的客戶端觀測參數。更進一步地,當多變的、迅速累積的組件系統(tǒng)觀測參數積累到一定規(guī)模后,面向組件系統(tǒng)的在線可靠性時間序列預測問題還將面臨以下大數據計算的挑戰(zhàn),主要包括:(1)數據體量巨大;(2)組件系統(tǒng)運行參數時間序列的不確定性的時序演化;(3)構建預測模型時問題求解的高度復雜性。傳統(tǒng)的有關SoS以及服務系統(tǒng)可靠性預測、面向傳統(tǒng)計算機系統(tǒng)錯誤預測的在線錯誤預測等方面的研究方法,都很難系統(tǒng)地解決上述挑戰(zhàn)。本文通過調查大量的機器學習方法,探尋不確定性演化的組件系統(tǒng)系統(tǒng)參數時間序列的時序演化規(guī)律的建模與推理方法。提出基于概率圖模型、多步軌跡動態(tài)貝葉斯網絡模型,以及卷積神經網絡模型的多種不同的組件系統(tǒng)在線可靠性時間序列預測方法,并針對不同的應用場景給出了如何開展相應預測方法的應用的軟件框架。具體而言,本文的主要工作包括:(1)對基于服務組合的SoS的組件系統(tǒng)的可靠性進行了系統(tǒng)的研究,給出了其嚴格的定義。在這一定義中,提出了一種新的性能敏感的需求失效率評價指標(performance-aware Probability of Failure on-Demand,paPoFod),并將這一指標應用于指數可靠性函數,以計算組件系統(tǒng)的可靠性。(2)提出通過響應時間和吞吐量這兩組應用層系統(tǒng)參數時間序列來描述組件系統(tǒng)在特定時間段的運行狀態(tài),在此基礎上,針對不確定性演化的組件系統(tǒng)的運行狀態(tài),提出1-階馬爾科夫獨立假設和條件獨立假設,并以此來描述組件系統(tǒng)運行狀態(tài)的時序演化特征。(3)將時間序列motifs引入概率圖模型,從而提出一種基于motifs的動態(tài)貝葉斯網絡模型(motifs-based Dynamic Bayeaian Networks,m_DBNs),以及基于 m_DBNs 模型的組件系統(tǒng)在線可靠性時間序列預測方法。(4)通過考慮多步鄰近的歷史預測的誤差來進一步校準未來預測的精度,從而提出一種多步軌跡動態(tài)貝葉斯網絡模型(multi-steps trajectories Dynamic Bayesian Networks,multi_DBNs)。(5)調查了深度學習方法在解決大服務系統(tǒng)應用環(huán)境下,組件系統(tǒng)在線可靠性時間序列預測的大數據計算挑戰(zhàn)方面的有效性。提出一種基于卷積神經網絡模型·(Convolutional Neural Networks,CNN)的大服務組件系統(tǒng)的在線可靠性時間序列預測方法。(6)分別對基于m_DBNs、multi_DBNs以及CNN模型的組件系統(tǒng)在線可靠性時間序列預測方法開展大量的實驗分析,實驗結果表明,所提出的方法較其他預測模型具有更高的預測準確率,更好的魯棒性,以及更快的收斂速度。(7)給出了針對不同預測模型的兩個典型的應用場景,并分別設計了基于組件系統(tǒng)在線可靠性時間序列預測結果的優(yōu)化服務選擇和主動式容錯的軟件應用解決方案。本文的研究解決了不確定環(huán)境下的組件系統(tǒng)在線可靠性時間序列預測問題。論文的工作對基于服務組合的SoS軟件運行質量保障問題提供了一種有效的、系統(tǒng)的解決方案,為我國開展大規(guī)模復雜軟件系統(tǒng)的應用提供支撐。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP393.09;O211.61

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 熊炎;郭頌;郭立新;;基于消息關聯關系的Web服務組合模型[J];信陽師范學院學報(自然科學版);2013年02期

2 廖志軍;高春鳴;;基于π演算的異構Web服務組合的互操作[J];中國科技信息;2007年06期

3 高云全;;一種動態(tài)的Web服務組合及其實現[J];科技廣場;2008年10期

4 吳劍峰;朱稷涵;張廣泉;;帶時間約束的Web服務組合建模與分析[J];蘇州大學學報(自然科學版);2012年01期

5 王玉英;陳平;;Web服務組合的層次化建模[J];西北大學學報(自然科學版);2013年01期

6 周文勇;郭頌;張繼軍;;基于服務質量的Web服務組合模型[J];信陽師范學院學報(自然科學版);2013年03期

7 楊彩;劉曉霞;賈松浩;謝倩茹;;基于領域本體的Web服務組合的消息處理[J];西北大學學報(自然科學版);2007年04期

8 孫萍;蔣昌俊;;聚類分析及關聯挖掘在Web服務組合中的應用研究[J];高技術通訊;2008年11期

9 王勇;代桂平;姜正濤;侯亞榮;;服務組合中信任感知的成員服務選擇算法[J];高技術通訊;2010年08期

10 郭頌;柳春華;周明林;;語義Web服務組合實現框架研究[J];信陽師范學院學報(自然科學版);2011年04期

相關會議論文 前10條

1 段友祥;相鵬;;Web服務組合引擎的研究與實現[A];第二十三屆中國數據庫學術會議論文集（研究報告篇）[C];2006年

2 吳亮;袁兆山;;基于模糊Petri網的語義Web服務組合[A];全國第20屆計算機技術與應用學術會議（CACIS·2009）暨全國第1屆安全關鍵技術與應用學術會議論文集（上冊）[C];2009年

3 趙慧杰;;Web服務的組合計劃與優(yōu)化[A];2007年中國智能自動化會議論文集[C];2007年

4 張玉軍;李心科;;面向自然語言描述的Web服務組合[A];2011中國儀器儀表與測控技術大會論文集[C];2011年

5 周相兵;馬洪江;楊興江;;一種基于云計算的語義Web服務組合模型研究[A];2009年全國開放式分布與并行計算機學術會議論文集(上冊)[C];2009年

6 付曉東;鄒平;;基于元流程的Web服務組合例外處理模型[A];第二十六屆中國控制會議論文集[C];2007年

7 江琦;奚宏生;殷保群;;網絡新媒體服務系統(tǒng)事件驅動的動態(tài)服務組合[A];第二十九屆中國控制會議論文集[C];2010年

8 徐明迪;趙恒;張煥國;;面向可靠性的動態(tài)Web服務組合選擇策略研究[A];CCF NCSC 2011——第二屆中國計算機學會服務計算學術會議論文集[C];2011年

9 周獻中;吳奎;蕭毅鴻;;基于蟻群算法的Web服務自動組合[A];決策科學與評價——中國系統(tǒng)工程學會決策科學專業(yè)委員會第八屆學術年會論文集[C];2009年

10 徐其興;余鎮(zhèn)危;;一種基于移動Agent的服務組合模型[A];2006年全國開放式分布與并行計算學術會議論文集（二）[C];2006年

相關重要報紙文章 前4條

1 本報記者 張茜 通訊員 孟慶超;打好服務組合拳助力民企大發(fā)展[N];萊蕪日報;2014年

2 記者 俞永均 通訊員 方平原 王芬;外經貿部門打出金融服務組合拳[N];寧波日報;2012年

3 高智 本報記者 王彤;許昌保險業(yè):亮出服務組合拳[N];中國保險報;2014年

4 沈建苗 編譯;利用現有服務構建SOA應用[N];計算機世界;2006年

相關博士學位論文 前10條

1 馮名正;Web服務組合關鍵技術研究[D];東南大學;2006年

2 何豐;語義Web服務組合若干關鍵技術研究[D];東華大學;2008年

3 周濤;基于策略的服務組合關鍵技術研究及應用[D];浙江大學;2012年

4 吳鐘;面向多邊協同的Web服務組合市場決策與優(yōu)化管理研究[D];武漢理工大學;2013年

5 李琳;Web服務組合的形式化驗證與可視化方法研究[D];武漢大學;2014年

6 趙欣;面向SLA的服務組合QoS管理及優(yōu)化技術研究[D];復旦大學;2014年

7 陳瑤;Web服務組合及其異常處理的關鍵技術研究[D];武漢大學;2013年

8 齊連永;基于QoS的Web服務組合關鍵問題研究[D];南京大學;2011年

9 郭志云;服務計算中若干關鍵技術研究[D];北京郵電大學;2015年

10 初佃輝;面向物流領域的云服務組合與調度優(yōu)化方法[D];哈爾濱工業(yè)大學;2014年

相關碩士學位論文 前10條

1 鄒艷妮;基于價格時間Petri網的Web服務組合建模與分析[D];安徽理工大學;2008年

2 翟華偉;Web服務組合重配置方法研究[D];大連海事大學;2007年

3 楊秀麗;基于有色Petri網的Web服務組合[D];吉林大學;2007年

4 狄浩軍;數據和時間感知的Web服務組合形式化建模與驗證研究[D];蘇州大學;2012年

5 張金英;基于事務的Web服務組合及補償研究[D];陜西師范大學;2013年

6 黃嘉發(fā);基于Artifact的服務協同研究與實現[D];華南理工大學;2015年

7 石美娟;基于場景的Web服務組合并行測試生成的研究[D];內蒙古大學;2015年

8 林成權;基于QoS的云服務組合技術研究[D];大連海事大學;2015年

9 葛琨;基于JADE平臺的Web服務組合模擬系統(tǒng)研究與實現[D];大連海事大學;2015年

10 陳先博;服務組合的合規(guī)性度量與分析[D];南京理工大學;2015年

，

本文編號：1475579