【技术实现步骤摘要】
一种基于复杂网络的集群系统可靠性测评方法
本专利技术提出了一种基于复杂网络的集群系统可靠性测评方法，它涉及一种基于复杂网络的集群系统可靠性测评方法，属于复杂性科学领域以及可靠性领域。
技术介绍
集群系统是一种复杂系统，其结构在时间和空间两个维度上具有分布广泛、结构特异、扩展性好、自主性高等特征，对于在复杂多变的环境下具有较好的适应能力。其优势在于通过对简单的低智能个体设定简单的规则，即可在宏观的层次体现出系统层级能力的涌现，对于状态深度感知、网络实时控制等方面也有较好的性能，由于其结构复杂，对于短暂冲击以及干扰的抵抗能力优于普通的简单系统。集群系统具有很好的应用前景，如：灾难搜救、智慧物流等。系统的可靠性，是一种系统的固有特性，用于描述产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。对于复杂的集群系统，虽然其复杂的结构使之拥有了较高的抗干扰能力，但是也给现有的系统可靠性测评带来了困难：1.故障复杂：集群系统的结构为有层次结构的网络结构，各个层中的故障机理与影响不同；2.结构复杂：由于集群系统与现实的物理世界形成耦合关系，存在软件节点与硬件节点的连接，节点间的...
【技术保护点】
1.一种基于复杂网络的集群系统可靠性测评方法，其特征在于：其步骤如下：步骤A：分析测评对象构建系统网络模型；步骤B：设置可靠性指标；步骤C：设置可靠性测评的故障注入策略；步骤D：实施可靠性测评，监控记录系统性能指标；步骤E：汇总性能指标的变化趋势，分析集群系统的可靠性性能；其中，步骤A中所述的“系统网络模型”，其具体含义为：一个具体的集群系统能抽象为一个点集V和一个边集E组成的图G，即：G＝(V,E)；抽象后的网络模型能清晰体现各个节点之间的调用关系，并方便对系统进行可靠性性能分析；根据系统的调用关系的不同，该图能为有向图及无向图，图的存储形式能为矩阵或者链表的形式；步骤A...
【技术特征摘要】
1.一种基于复杂网络的集群系统可靠性测评方法，其特征在于：其步骤如下：步骤A：分析测评对象构建系统网络模型；步骤B：设置可靠性指标；步骤C：设置可靠性测评的故障注入策略；步骤D：实施可靠性测评，监控记录系统性能指标；步骤E：汇总性能指标的变化趋势，分析集群系统的可靠性性能；其中，步骤A中所述的“系统网络模型”，其具体含义为：一个具体的集群系统能抽象为一个点集V和一个边集E组成的图G，即：G＝(V,E)；抽象后的网络模型能清晰体现各个节点之间的调用关系，并方便对系统进行可靠性性能分析；根据系统的调用关系的不同，该图能为有向图及无向图，图的存储形式能为矩阵或者链表的形式；步骤A中所述的“分析测评对象构建系统网络模型”，其具体含义为：通过对测评对象进行分析，发掘其各个节点之间的硬件拓扑结构以及各个节点之间的调用关系，构建系统的网络模型；包括以下步骤：步骤A1：分析抽取集群系统的节点分布情况，构建系统网络模型的点集V；步骤A2：分析抽取各个节点之间的调用关系，构建系统网络模型的边集E；步骤A3：构建系统网络模型G；其中，步骤B中所述的“设置可靠性指标”，其具体含义为：根据所需测量的集群系统的性能，设置接下来进行的可靠性指标；包含以下三个步骤：步骤B1：确定所需分析的系统性能类型；步骤B2：量化所需分析的性能参数；步骤B3：构建系统的可靠性指标；其中，步骤B1所述的“确定所需分析的系统性能类型”，其具体做法如下：根据测试的具体要求，确定所要分析的系统性能类型；由于系统可靠性测评任务需求不同，测评方面也有所侧重，故在对系统建立可靠性指标之前需要根据测试要求确定所要分析系统的性能类型；以集群机器人系统为例，能对集群物流机器人系统的各个子机器人之间的通讯能力、子机器人之间传感器感知能力等多维度进行可靠性测试；其中，步骤B2所述的“量化所需分析的性能参数”，其具体做法如下：根据性能类型的特点，量化性能参数；首先找到该节点在所测试的性能类型下的最大承受能力的临界值，即该节点崩溃前所承受的最大故障强度，设节点所能承受的最大故障强度为Smax；其中，步骤B3所述的“构建系统的可靠性指标”，其具体做法如下：运用复杂网络中的次大连通子团的概念构建系统的可靠性指标，包括以下的步骤：步骤B31：计算初始状态下的系统网络模型的次大连通子团的规模；步骤B32：以初始状态下的次大连通子团作为基础，构建可靠性测评指数；其中，步骤C所述的“设置可靠性测评的故障注入策略”，其具体作法如下：对可靠性测评故障注入的策略进行设置，进而有效地对系统的可靠性指标进行测评，具体方法如下：1.注入：根据步骤B得到集群系统的可靠性指标，设置每次故障注入的强度；设进行N次故障注入实验，为了有效衡量该集群系统在不同故障注入强度下的可靠性，设置第n次故障注入的强度为节点所能承受的最大故障强度的βn倍，即：Sn＝βnSmaxβn的取值应覆盖从无故障到最大强度故障注入的全范围，即：设置好每次可靠性测评故障注入的强度后，故障注入节点的比例从0％开始逐渐增加，每次增加1％，2.观察：通过观察次大连通子团的指标，判定集群系统是否发生崩溃；3.注入：若未发生崩溃，则加大故障注入节点的比例，进行下一轮的观察，重复上述“注入-观察-注入”的过程，直至次大连通子团达到峰值，此时系统崩溃，在崩溃时故障注入节点的比例为集群系统的可靠性强度；其中，步骤D中所述的“实施扰动，监控记录系统可靠性指标”，其具体作法如下：根据步骤C所确定的可靠性测评的故障注入策略对集群系统故障注入，通过软件监控及硬件监控的方式监控每次故障注入实验中集群系统所有节点的参数，根据步骤B2所量化的性能参数，判断节点间是否发生故障，统计集群网络模型的次大连通子团的变化趋势，根据次大连通子团的变化趋势挖掘在每次故障注入实验下的崩溃前的故障注入节点的比例，即在本次故障注入实验下的可靠性强度；其中，步骤E中所述的“汇总性能指标的变化趋势”，其具体作法如下：提取每次故障注入实验下的故障注入强度以及崩溃时故障注入节点的比例这两个数据，为下一步分析集群系统的可靠性性能做准备；其中，步骤E中所述的“分析集群系统的可靠性性能”，其具体作法如下：对汇总的两个数据进行数据回归拟合，求解集群系统的可靠性指标曲线；由于泰勒公式定义：设m为一个正整数，在一个包含a的区间上...
【专利技术属性】
技术研发人员：李大庆，孙鹏飞，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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