基於體系結構的SOA軟體可靠性評估技術研究

《基於體系結構的SOA軟體可靠性評估技術研究》是依託天津理工大學，由侯春燕擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於體系結構的SOA軟體可靠性評估技術研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：侯春燕
• 依託單位：天津理工大學

項目摘要

隨著以SOA為代表新型軟體開發模式興起，SOA軟體可靠性問題引起學術界和工業界廣泛關注。SOA軟體開發重點在於體系結構設計，所以可靠性分析也需要以體系結構為基礎進行。目前提出的基於體系結構的方法主要存在如下問題：1.針對構件軟體開發模式，不能直接套用於基於服務的軟體；2.沒有明確建模使用剖面；3.不方便軟體開發者使用；4.沒有考慮測試剖面和實際使用剖面的不同。針對上述問題：1.將SOA架構中可靠性相關因素引入到體系結構模型中； 2.採用參數依賴的方法將系統級使用剖面傳遞給服務組件；3.體系結構模型和分析模型分開建模，對軟體開發者隱藏底層分析技術的複雜性；4.引入子域的概念，子域允許開發者在不知道服務將面臨使用剖面情況下對服務進行測試。本項目研究將有望解決SOA軟體可靠性分析關鍵問題，幫助SOA軟體開發者選擇和組裝服務組件，最佳化體系結構設計。

結題摘要

為了解決目前基於體系結構的軟體可靠性分析方法存在的問題，我們提出了基於情景的構件軟體可靠性分析方法。近幾年來，基於情景的方法在軟體可靠性分析領域受到越來越多關注，因為情景的概念符合軟體測試規範，一個情景對應一個測試用例。在體系結構建模方面，提出兩層結構模型描述SOA軟體體系結構，第一層為基於UML模型方便軟體開發者使用，第二次為形式化模型用來分析軟體可靠性。根據體系結構模型中構件間互動關係，提出剖面傳遞算法將系統級用戶輸入剖面傳遞給系統構件，建立構件的實際使用剖面。提出子域的概念實現構件測試剖面到實際運行剖面的映射。基於情景的方法有利於解決可靠性分析中存在的狀態空間爆炸問題。SOA軟體套用一般只存在有限條執行路徑。基於情景的方法根據系統執行路徑建立物理狀態空間。傳統的基於體系結構的可靠性分析方法通常考慮所有硬體資源狀態組合，與之相比，基於情景的方法能夠有效避免狀態空間爆炸，提高軟體可靠性分析的效率。 由於SOA軟體普遍部署於大規模集群系統中運行。集群系統是一類軟體負載共享系統，它們的可靠性主要依賴於系統軟體。我們提出一種可靠性分析方法分析冗餘集群系統，系統節點包括初始服務節點和冷備份節點。系統可靠性過程建模為基於狀態的非齊次Markov過程（NHMP），每個狀態對應於一個非齊次泊松過程（NHPP）。NHPP到達速率為軟體失效速率。我們用Cox的比例風險模型建模軟體失效率，同時考慮軟體累積工作負載和瞬時工作負載對軟體失效的影響。模型還可以擴展用於考慮重啟情況下的集群系統可靠性分析。除了理論方法研究外，我們還採用實驗方法研究軟體老化問題。通過對不同負載下伺服器失效數據收集，採用多元線性回歸的方法統計分析，預測軟體下一次失效發生時間點，取得了良好的預測效果。