面向对象的通用自适应控制框架制造技术

本发明专利技术描述了一种用于构建和实现对计算机系统和应用进行自动调优的通用软件代理方法和系统。该框架定义了模块和接口以允许以模块化方式创建代理。目标系统（２６０）的细节被适配器（２３０）获得，适配器（２３０）提供到目标系统（２６０）的统一接口。该代理中的数据由度量管理器（２４０）管理，而控制器模块实现所希望的控制算法。模块化结构和通用接口允许构建可应用于多种目标系统和能使用多种控制算法的通用代理。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及计算机系统性能，特别涉及以一种通用并独立于应用的方式对计算机系统和应用自动进行性能调优的系统和方法。
技术介绍
在过去几年中，分布式和网络化系统的复杂性快速提高。这在很大程度上归因于客户机一服务器体系结构以及其他分布式计算范型(paradigm)的利用。这些计算机系统和软件(操作系统、中间件和应用)已变得如此复杂，以致要把它们配置成具有最佳性能是困难的。数据库(如ORACLE、DB/2)、消息排队系统(如MQSERIES)以及应用服务器(如WEBSPHERE、DOMINO)等复杂应用差不多有数十个甚至数百个参数来控制它们的配置、行为和性能(DOMINO/DB2系统管理员指南)。这种复杂系统的行为还受系统用户放到系统上的动态载荷的制约。设置各单个参数需要相当多的专业技能，而更大的挑战是对各参数间的相互作用及对系统行为和性能造成的影响的理解。增大对这些系统管理难度的另一因素是这类系统可以是非常动态的，因此可能需要不断地监视和调整它们的参数，例如如果工作载荷随时间变化的话。这样，不仅由于雇用专家帮助的成本，而且由于系统不是被适当配置而造成的潜在收入损失，使得特定系统的总体拥有成本(TCO)会增大。为降低TCO和加到系统管理人员身上的负担，许多软件供应商现在转向软件代理，以帮助应对管理这些复杂系统的复杂性。软件代理很适于控制这些系统的任务。现有的专家知识能被一劳永逸地纳入该代理，从而降低对最终用户专业技能的需求。此外，软件代理能与系统更紧密地联系在一起并能实现甚至比人更密切的监视和更新。在控制论、最优化、运筹学以及人工智能领域的新近进展提供了丰富的算法和技术，供动态地调优复杂系统的行为，即使是在没有很多专家知识的情况下。已开发出多种针对目标的或“定制的自动调优系统”(CATS)。实例包括(1)由Abdelzaher等在“用于QoS自适应通信的终端主机体系结构”IEEE实时技术和应用研讨会，Denver，Colorado，1998年6月中描述的系统，该文内容被包含于此以供参考；以及(2)Aman等在“用于管理分布式数据处理工作载荷的自适应算法”IBM系统杂志，Vol.36，No.2，1997中描述的系统，该文内容被包含于此以供参考。Abdelzaher等的系统使用任务优先级来控制多媒体在通信子系统中的分发的服务质量。Aman等的系统提供一种手段，管理人员利用这一手段指定响应时间和吞吐量这些在MVS(多重虚拟存储)系统中要实现的目标，它使用MVS专用机制实现这些目标。“调优”这一构想试图通过调整现有的资源分配来改善服务水平。为实现上述目标，需要访问确定资源分配的那些度量和控制。一般地说，有三类度量，即(1)“配置度量”，它们描述不会由于调优控制而发生改变的与性能有关的目标特性，例如，线(line)速度、处理器速度以及存储器大小；(2)“工作载荷度量”，它们表征目标上的载荷，如到达速率和服务次数；以及(3)“服务水平度量”，它们表征发布性能，例如响应时间、队列长度以及吞吐量。“调优控制”是能调整目标资源分配因此能改变目标的性能特征的那些参数。我们给出几个实例。LOTUS NOTES作为一个电子邮件系统和应用框架有很大一组控制参数。其中有NSF BufferPoolSize用于管理存储器，Server MaxSessions用于控制服务器的准入，以及Server_SessionTimeout用于限定空闲用户的数量。在支持差异服务的基于Web应用中，有按照服务类别和服务器类型确定路由分数的调优控制。MQ SERIES作为分布式系统中的可靠传输机制，有对存储器分配和赋予优先级的控制。数据库产品(例如IBM的DB/2)有对类别索引和分配缓冲池大小的控制。CATS要求能预先识别出度量和调优控制，以便能将解释和调整这些度量和控制的机制纳入自动调优系统。因此，CATS的构建和维护仍需要相当高的专业技术。随着因特网的出现，软件系统及其组件快速地演变，它们处理的工作载荷也是这样。于是，自动调优系统的更新速率很可能必须赶上调优发生的速率。在这种情况下，自动调优的价值被严重削弱。与自动调优有关的现有技术大多集中于开发与目标系统(即受控制的系统)紧密耦合的特定算法和体系结构。在这些情况中，这些算法不容易再应用于其他系统，其他控制方案也不能插入所提出的体系结构中。现有的独立于目标的自动调优技术不考虑对访问度量和控制参数给予体系结构上的支持。为了使通用的自动调优系统能从目标那里访问到所需参数，实现通用、自动调优需要很好定义的接口。先前的工作忽略了这些考虑。通过陈述关于度量的语义和调优控制的操作的信息有助于寻找调优控制的适当设置。特别地，对于目标而言，把度量放入配置、工作载荷以及服务水平这些类别中是有帮助的。这些指定可以有助于通用系统的构建。再有，应该有某种方式来表示对调优控制的调整所造成的定向影响，因为具有这些知识会降低寻找调扰控制的适当配置的复杂性。以往的工作没有集中在这些方面。
技术实现思路
上述问题以及现有技术的其他相关问题已由本专利技术的面向对象的通用自适应控制框架予以解决。本专利技术可应用于一个或多个目标系统，如一个网络中的一个或多个计算机系统。有利地，本专利技术提供一个灵活的软件体系结构，用于创建通用自动调优代理(GATA)，这些软件代理由一个或多个控制器模块(这里也称作“自动调优控制器”)以及一个或多个目标系统(应用)适配器(这里也称作“自动调优适配器”)构成。再有，本专利技术允许用户指定该代理的各构件(控制器和适配器)之间的接口，从而能以即插即用的方式替换其他构件。本专利技术还提供接口允许各控制器以任意的复杂方式互连，允许实现(和构成)任何可计算的控制策略。再有，本专利技术提供一种机制，允许在该框架内创建的各代理彼此互连和通信，以形成软件代理的潜在复杂网络和/或层次结构。此外，本专利技术提供定制器(customizer)接口，这允许可选地和灵活地人工监视以及必要的人工干预。这一体系结构允许在通用框架内实现许多控制策略。再有，它允许该控制策略以模块方式实现，从而它不必与目标系统绑在一起。模块化还允许同一控制策略容易地应用于不同的目标系统。该体系结构的灵活性足以实现需要多重控制器的策略。此外，它使得能够进行代理间通信，这提升了现有基础设施的作用(无需额外编码)。这允许我们构建复杂的代理网络以控制复杂的、分布式系统。根据本专利技术的一个方面，提供了一个调优系统，用于对一个或多个目标系统自动进行调优。度量管理器管理对应于一个或多个目标系统的至少一组度量。一个或多个控制器根据这至少一组度量实现一个或多个控制策略。所述的一个或多个控制策略独立于所述的一或多个目标系统中任何一个系统的特定体系结构。一个或多个适配器针对一个或多个控制策略提供与一个或多个目标系统的接口。这一个或多个适配器中至少有一个是针对这一个或多个目标系统中的一个相应系统。根据本专利技术的另一方面，该调优系统进一步包含至少一个定制器，用于接收用户输入以便定制度量管理器、一个或多个控制器以及一个或多个适配器中的至少一个。所述的至少一个定制器是一个图形用户接口。根据本专利技术的又一个方面，所述的一个或多个控制器包含一个主控制器，用于解决一个或多个控制策略之间的冲突。根据本专利技术的再一个方面，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对一个或多个目标系统自动调优的调优系统，包括：一个度量管理器，用于管理对应于一个或多个目标系统的至少一组度量；一个或多个控制器，用于根据所述的至少一组度量实现一个或多个控制策略，所述的一个或多个控制策略独立于所述的一个或多个目标系统中任何一个系统的特定体系结构；以及一个或多个适配器，用于针对所述的一个或多个控制策略提供与所述的一个或多个目标系统的接口，所述的一个或多个适配器中至少有一个适配器是专用于所述的一个或多个目标系统中的一个相应系统的。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JP比格斯，JL赫勒斯坦，S帕雷克，JR皮尔格林，DA施洛斯奈格尔，MS斯奎兰特，JS萨撒查尔，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]