Разработка комплексной методики снижения влияния эффекта "старения" программного обеспечения на работу многомашинной вычислительной системы, построенной на основе технологии виртуальных машин

• Автор: Удовиченко, Антон Олегович
• Шифр специальности: 05.13.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 127 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. АНАЛИЗ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕЛИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Анализ эффекта «старения» программного обеспечения

1.2. Анализ решений по борьбе с эффектом «старения» ПО

1.2.1. Общие подходы к борьбе с эффектом «старения» ПО

1.2.2. Анализ методов восстановления рабочего состояния программы

1.2.3. Анализ методов определения времени начала восстановления программы

1.3. Технология виртуальных машин

1.3.1. Анализ технологии виртуальных машин

1.3.2. Анализ решений по борьбе с эффектом «старения» ПО для виртуальной ИТ-инфраструктуры
1.4. Анализ эффективности работы ВС
1.5. Выводы
Глава 2. РАЗРАБОТКА ЭЛЕМЕНТОВ КОМПЛЕКСНОЙ МЕТОДИКИ БОРЬБЫ С ЭФФЕКТОМ «СТАРЕНИЯ» ПО
2.1. Разработка методов восстановления рабочего состояния программы
2.1.1. Разработка метода подмены виртуальной машины
2.1.2. Разработка метода восстановления платформы виртуализации
2.2. Разработка методов определения времени начала восстановления
2.2.1. Разработка метода определения времени начала восстановления с учетом условий работы программы
2.2.2. Разработка метода определения времени начала восстановления с учетом требования к работы программы
2.3. Разработка метода планирования процессов восстановления
2.3.1. Анализ задачи планирования процессов восстановления
2.3.2. Традиционные подходы к решению многокритериальных задач
2.3.3. Разработка алгоритма планирования процессов восстановления
2.4. Выводы
Глава 3. РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОЙ МЕТОДИКИ СНИЖЕНИЯ ВЛИЯНИЯ ЭФФЕКТА «СТАРЕНИЯ» ПО НА РАБОТУ МНОГОМАШИННОЙ ВС
3.1. Разработка общей схемы взаимодействия компонентов методики
3.2. Разработка политики управления процессами восстановления
3.3. Выводы
Глава 4. ПОСТАНОВКА И ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
4.1 Реализация разработанной комплексной методики
4.2 Подготовка тестового стенда
4.2.2 Выбор программ с эффектом «старения» ПО и определение параметров их работы
4.2.1 Организация тестового стенда
4.3 Проведение экспериментов
4.3.1 Сравнительная оценка эффективности разработанной методики
4.3.2 Оценка влияния состояния ресурсов ВС на работу разработанной методики
4.4 Пример практической реализации
4.5 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время информационные технологии являются практически неотъемлемой составляющей современного общества и во многом определяют успешность ведения бизнеса. Компании и отдельные пользователи все больше зависят в своей работе от эффективности работы вычислительных систем (ВС) и ожидают своевременного и качественного получения доступа к информационным ресурсам. В таких условиях с каждым годом возрастают требования к эффективности функционирования ВС.
Сложность современных ВС и не всегда высокое качество ПО выступают одними из ключевых факторов нарушения работы ВС, которое проявляется в виде постепенного снижения производительности программного обеспечения с последующим сбоем. Рассмотрим пример. Очень распространенной причиной нарушения является не высвобождение оперативной памяти по завершению выполнения программой какой-либо задачи. Допустим, некоторый сервер, выполняющий обслуживание пользователей, выделяет 120 Кб оперативной памяти под каждый запрос, но по окончании его обработки не освобождает 20 Кб ввиду особенностей своей работы. В результате через некоторое время это приведет к исчерпанию свободной оперативной памяти и как следствие к снижению производительности сервера или сбою. О снижении производительности ПО в процессе его непрерывного выполнения с последующем сбоем также говорят как о «старении» процесса выполнения ПО (или эффекте «старения» ПО). В англоязычной научной литературе для данной проблемы используется специальный термин «software aging». Исследованию эффекта «старения» ПО посвящены работы зарубежных и отечественных исследователей, таких как Avritzer A., Castelli. V., Grottke M., Huang Y., Trivedi K., Vaidyanathan K., Ключников K. и др. Среди широко распространенных причин эффекта «старения» ПО, кроме невысвобождения оперативной памяти, выделяют невысвобождение файловых дескрипторов, накопление незавершенных

Глава 2. РАЗРАБОТКА ЭЛЕМЕНТОВ КОМПЛЕКСНОЙ МЕТОДИКИ БОРЬБЫ С ЭФФЕКТОМ «СТАРЕНИЯ» ПО
В силу отмеченных в предшествующей главе недостатков существующим решений по борьбе с эффектом «старения» ПО и особенностей технологии виртуальных машин при разработки комплексной методики борьбы с эффектом «старения» ПО для ВС, построенной на основе технологии виртуальных машин, требуется решение следующих задач:
• Восстановление рабочего состояния программы. Основными целями являются восстановление рабочего состояния программы вне зависимости от источника эффекта «старения» ПО, без прерывания обслуживания пользователей в процессе восстановления, а также отсутствие потребности в изменении исходного кода восстанавливаемой программы.
• Определение времени начала восстановления. При решении данной задачи основное внимание должно уделяться снижению негативного воздействия на работу целевой программы, как эффекта «старения» ПО, так и процессов восстановления рабочего состояния программы. Это может быть достигнуто, например, за счет учета характера изменения издержек выбранного метода восстановления рабочего состояния программы в процессе её выполнения. Кроме того, методы определения времени начала восстановления должны обладать гибкой настройкой и простой процедурой подготовки к работе.
• Планирование процессов восстановления. Решение данной задачи должно обеспечить учет взаимного влияния процессов восстановления и текущего состояния ВС, например, доступного объема ресурсов.
Самое важное, что выделенные задачи должны решаться комплексно и подчиняться одной цели - снижение негативного воздействия эффекта «старения» ПО на работу ВС. Для оценки эффективности работы ВС выбраны два показателя - среднее время отклика и доля потерянных запросов.