Автореферат (Разработка комплексной методики снижения влияния эффекта «старения» программного обеспечения на работу многомашинной вычислительной системы, построенной на основе технологии виртуальных машин), страница 2

Комплексная методика борьбы с эффектом «старения» ПО, которая отличается отизвестных решений борьбы с эффектом «старения» ПО, тем что учитываетособенности технологии виртуальных машин и позволяет улучшить эффективностьВС по двум показателям: доля потерянных запросов и среднее время отклика.Объектом исследования является многомашинные вычислительные системы,построенные на основе технологии виртуальных машин, выполняющие сервисные(обслуживающие) функции по запросам клиентов, предоставляя им доступ к6определённым ресурсам или услугам.Предметом исследования является методы снижения влияния эффекта «старения» ПОна работу многомашинной вычислительной системы, построенной на основе технологиивиртуальных машин.Практическая ценность работы состоит в следующем: разработана и экспериментально проверена новая комплексная методика снижениявлияния эффекта «старения» ПО на работу многомашинной вычислительнойсистемы, построенной на основе технологии виртуальных машин, по сравнению саналогичными решениями по борьбе с эффектом «старения» ПО (в случае наличиядостаточного объема ресурсов для реализации процессов восстановления рабочегосостояния разработанная методика позволяет исключить потерю запросов иобеспечить среднее время отклика на уровне лучших результатов средисравниваемых решений, при отсутствии достаточного объема ресурсов методикапоказывает лучшие результаты в отношении доли потерянных запросов и среднеевремя отклика на уровне лучших результатов); выполнена экспериментальная проверка разработанного метода планированияпроцессов восстановления рабочего состояния программ, которая показала егоэффективность в условиях дефицита свободных ресурсов ВС в сравнении склассическим подход к размещению виртуальных машин (доля потерянныхзапросов в среднем снижена более чем на 60%); на базе подготовленной комплексной методики разработан программный комплекс,который может быть использован в многомашинной вычислительной системе,построенной на основе технологии виртуальных машин, для снижения негативноговлияния эффекта «старения» на её эффективность по двум показателям: среднеевремя отклика и доля потерянных запросов.Результаты работы были применены в проекте по модернизации вычислительнойсистемы ЗАО «РНТ» г.

Москва.Соответствие паспорту специальности. Содержание диссертации соответствует п.1«Теоретический анализ и экспериментальное исследование функционированиявычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей с целью улучшения ихтехнико-экономических и эксплуатационных характеристик» в части создания новыхматематических моделей и алгоритмов управления процессами восстановлениярабочего состояния программ в многомашинной вычислительной системе, построеннойна основе технологии виртуальных машин, с целью улучшения её эффективности подвум показателями, среднее время отклика и доля потерянных запросов, и п.6«Разработка научных методов, алгоритмов и программ, обеспечивающих надежность,контроль и диагностику функционирования вычислительных машин, комплексов икомпьютерных сетей» паспорта специальности 05.13.15 – Вычислительные машины,комплексы и компьютерные сети в части разработки методов и программ,обеспечивающих контроль работы многомашинной вычислительной системы,функционирующей при воздействии эффекта «старения» программного обеспечения.Достоверность результатов работы подтверждена серией физических и модельныхэкспериментов.Внедрение результатов работы.

Комплексная методика снижения влияния эффекта«старения» ПО на эффективность функционирования вычислительной системы, былаприменена в проекте по модернизации вычислительной системы ЗАО «РНТ»,обеспечивающей работу более 450 сотрудников компании. Разработанная комплексная7методика позволила добиться более высоких показателей эффективностифункционирования ВС по сравнению с ранее использовавшимся решением, а именноснизить долю потерянных запросов пользователей компании при обращении ккорпоративным информационным ресурсам и среднее время отклика.Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались иобсуждались на заседаниях кафедры «Информационные технологии» МИИТа, 20092012 гг., а также на следующих конференциях: на XVII Всероссийской межвузовскойнаучно-практической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника иинформатика» (Зеленоград, МИЭТ) 2010 г.; VII Международной научно-практическойконференции "TRANS-MECH-ART-CHEM" (Москва, МИИТ) 2010 г.; VIIМеждународнойнаучно-практическойконференции"Перспективыразвитияинформационных технологий" (Новосибирск, НГТУ) 2012 г.; XIX научной конференции"Современные информационные технологии: тенденции и перспективы развития"(Ростов-на-Дону, ЮФУ) 2012 г.; научно-практической конференция «Неделя науки 2012 "Наука МИИТа - транспорту" (Москва, МИИТ) 2012 г.Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе 6работ в рецензируемых журналах из перечня ВАК.Личный вклад автора.

Все выносимые на защиту научные результаты полученысоискателем лично. В работах, опубликованных в соавторстве, лично соискателемразработаны: в [2] – алгоритм расчета времени начала восстановления рабочегосостояния программы с учетом требований к её эффективности, в [3] – алгоритмперераспределения ресурсов при размещении группы виртуальных машин, [5] – общаясхема компонентов комплексной методики и политика управления процессамивосстановления рабочего состояния программ.Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав изаключения.

Диссертация содержит 127 страниц, 19 рисунков и 2 таблицы. Списоклитературы насчитывает 86 наименований.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обосновывается актуальность исследуемойпроблемы, формулируются основные цели и задачи исследования.вдиссертацииВ первой главе даны определения основных терминов и понятий, используемыхдалее в работе.

Проводится анализ причин возникновения и особенностей эффекта«старения», а также его негативного воздействия на работу программного обеспечения.Исследуются существующие решения по борьбе с эффектом «старения», включаярешения, ориентированные на применение в виртуальной ИТ-инфраструктуре.Проведенный анализ показал, что наиболее перспективным является применениепроактивного подхода к борьбе с эффектом «старения».

В основе решений,реализующих данный подход, лежат две группы методов, которые и определяют ихдостоинства и недостатки: методы восстановления рабочего состояния программы иметоды определения времени начала восстановления.Анализ широко используемых методов восстановления рабочего состоянияпрограммы показал, что основным их недостатком является остановка процессавыполнения программы.

Снижение длительности остановки программы достигается,главным образом, за счет модификации исходного кода программы. Кроме того,проведенный анализ технологии виртуальных машин выявил дополнительные8трудности решения задачи восстановления рабочего состояния программы, связанные,прежде всего, с размещением нескольких виртуальных машин на одном компьютере.При анализе существующих методов определения времени начала восстановлениярабочего состояния программы были выделены две группы методов, обладающихразличными свойствами: методы, не требующие мониторинга работы программы и/илиОС, и методы, основанные на мониторинге.

Основными достоинствами методов первойгруппы является относительно невысокий объем исходных данных и возможность учетавоздействия метода восстановления на целевую программу. Однако основнойпроблемой методов данной группы является то, что их результаты быстро становятсянепрактичными в случае наличия определенной свободы в использовании программыи/или ОС, например, установки обновлений ОС. Методы второй группы являются болееустойчивыми к изменениям в работе программы и/или ОС. Основные недостаткиметодов данной группы заключаются в отсутствии возможности планированияпроцессов восстановления и высокой трудоемкости их применения.

Кроме того, методыобеих групп не учитывают условий выполнения программы и не обеспечиваютсогласования процессов восстановления различных программ.На основе результатов проведенного анализа сделан вывод, что в настоящеевремя не существует открытого законченного решения повышения эффективности ВС,построенной на основе технологии виртуальных машин, при воздействии на неёэффекта «старения» ПО.Современные организации, как правило, имеют вычислительную систему,работающую по принципу "клиент-сервер" и включающую совокупность серверов,предоставляющих различные сервисы, например, Web-сервер, сервер приложений,сервер баз данных, файл-сервер.

Для оценки эффективности работы сервераиспользуются различные показатели: время отклика (мс), производительность(количество запросов/с), коэффициент готовности (в процентах), доля обработанныхзапросов (в процентах), стоимость. В качестве основных показателей в диссертационнойработе выбраны время отклика и доля потерянных запросов, т.к. именно они, главнымобразом, являются наиболее значимыми как для пользователей, так и владельцев ВС.Как итог, опираясь на результаты проведенного исследования проблемы,раскрываются цели и задачи диссертационной работы.Вторая глава посвящена разработке методов, направленных на решение ряда задач,возникающих при борьбе с эффектом «старения» ПО, а именно: восстановление рабочего состояния программы; определение времени начала восстановления программы; планирование процессов восстановления рабочего состояния.Особо отмечается, что выделенные задачи должны решаться комплексно иподчиняться одной цели – снижение негативного воздействия эффекта «старения» ПОна эффективность работы ВС.При решении задачи восстановления рабочего состояния программы предложеноориентироваться, прежде всего, на наиболее распространенные и уязвимые элементыВС с точки зрения эффекта «старения» ПО, а именно: Сервер (объект типа 1).