淺析AUTONOMIA作為一種重要的自主計算環(huán)境

　　一、介紹
　　
　　廣泛的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)部署已經(jīng)造成了互聯(lián)網(wǎng)應用程序的服務(wù)工作正呈指數增長(cháng)。由于信息量的巨大和采集上的困難，加之網(wǎng)絡(luò )環(huán)境的異構性，使得管理和控制這些應用程序服務(wù)的調研工作很難開(kāi)展。
　　對于這些極具挑戰性的研究問(wèn)題，一種潛在的解決方式或者能從生物學(xué)系統得到啟發(fā)，因為這種系統已經(jīng)在管理和控制復雜、交互式的系統中得以成功運用。這種解決方式被稱(chēng)作是自動(dòng)處理，其提倡分布式信息系統能夠最終被設計成可以自動(dòng)配置、自動(dòng)部署、自我優(yōu)化，并且是安全的，容錯能力強的，還能夠擺脫人類(lèi)管理員下達的指令自我參與超負荷工作。
　　
　　二、自動(dòng)處理：處理的新紀元
　　
　　IBM公司最近展開(kāi)了一項主要力在發(fā)展自動(dòng)處理系統和服務(wù)的項目。最主要的方法就是去建立一種能夠自我管理，并能根據工作量的變化調整系統資源使其達到最優(yōu)的處理系統。這種能夠自我配置甚至在無(wú)人值守的環(huán)境中自我修復的方法是受人類(lèi)自主神經(jīng)系統啟發(fā)的。這一發(fā)展下一個(gè)處理系統紀元的概念是建立在生物學(xué)系統和數字處理系統之上的。
　　Paul Horn在他先驅式的文章中為自動(dòng)處理系統確立了8個(gè)關(guān)鍵的元素和特征。將來(lái)在瓶頸技術(shù)突破、自動(dòng)處理的定義可能發(fā)生改變的情況下，以下的列表給出了八條自動(dòng)處理系統的特征：自我定義、自我保護、自動(dòng)優(yōu)化、自我修復、自我配置、邏輯清晰、開(kāi)放和可以預知未來(lái)。
　　
　　三、AUTONOMIA的設計方法
　　
　　這項工程的目標是自動(dòng)部署移動(dòng)代理商使其具有自我管理屬性。這種自動(dòng)化的結構是建立在先前的兩個(gè)項目基礎之上：適應性分布式虛擬計算環(huán)境（ADVICE）和應用軟件控制和管理系統（CATALINA）。這種自動(dòng)化的環(huán)境為應用程序開(kāi)發(fā)人員提供了所有為維護軟件未來(lái)服務(wù)需求和屬性所必要的管理和控制工具，并且還提供在線(xiàn)監控和管理機制。
　�。ㄒ唬�應用程序管理編譯器（AME）。它為應用程序的開(kāi)發(fā)人員提供了能強化應用軟件的自動(dòng)化需求（如自我優(yōu)化和自我修復等）和尋找適當的方法滿(mǎn)足其需求的服務(wù)。編譯器的主要功能是在結構存儲方面控制應用軟件的管理需求。
　�。ǘ�）自動(dòng)化的中間件服務(wù)（AMS）。在A(yíng)ME的基礎上定義應用軟件管理需求以后，下一步要做的就是利用AMS服務(wù)去建立一種在應用程序執行階段能夠合理地動(dòng)態(tài)控制分配資源的應用程序的執行環(huán)境。
　　1、自我修復。對于每一種錯誤類(lèi)型（系統、組建或者代理），相應的軟件代理有責任測試程序。在監控階段，一旦程序運行出現錯誤，錯誤處理器將把焦點(diǎn)集中在已經(jīng)出現的錯誤上。例如，在組件方面上檢測出現了問(wèn)題，代理就會(huì )持續監控組件的執行和它的CPU占有率。當組建停止運行的時(shí)候，它的執行狀態(tài)將會(huì )被錯誤處理器檢測到，然后處理器將會(huì )分析和確定錯誤類(lèi)型以及要糾正這個(gè)錯誤需要做什么。當這些準備工作都完成了，錯誤處理器就會(huì )挑選相應的修復程序去執行。如果系統自身出現錯誤，錯誤處理器將會(huì )和Application Delegated Mander（ADM）協(xié)商，以確立另一臺好的主機去運行已經(jīng)受到影響的組件。
　　2、自我優(yōu)化。與自我修復的方法相似，在自我優(yōu)化的方法中也將有一個(gè)叫做自我修復的handler軟件代理，它的責任就是在運行的時(shí)候優(yōu)化應用程序和系統性能。這種自我優(yōu)化的handler會(huì )選擇合適的機械裝置優(yōu)化應用軟件的性能（如利用移植應用程序組件等），從而改變全部資源的分配和負載平衡。

　　四、自動(dòng)執行方法  
　　
　　在這部分中，我們討論自動(dòng)化的主要執行模塊。主要介紹執行系統自我修復的功能。
　�。ㄒ唬┮苿�(dòng)代理系統。設計自動(dòng)化的移動(dòng)代理系統就是為了給移動(dòng)代理商提供一個(gè)能夠獨立于硬件設施和操作系統的統一的執行平臺。它能夠接收代理、執行代理、監管代理的狀態(tài)，并且能夠將代理從一個(gè)地方轉移到另一個(gè)地方。它還為AUTONOMIA提供能夠跟蹤在這個(gè)環(huán)境里進(jìn)行的連接和撤銷(xiāo)等系統一系列的操作。在這個(gè)移動(dòng)代理系統中，定義了一個(gè)組件代理傳輸協(xié)議，作為MAS的接入點(diǎn)。它負責從遠程計算機中接收代理，而忽略計算機是否為可以代理的操作系統，并將代理發(fā)送到能夠代理的主機上。
　�。ǘ�）應用程序管理編譯器。一個(gè)用戶(hù)可以從在組件庫中注冊的已經(jīng)定義好的庫里通過(guò)選擇組件，建立起組件之間的聯(lián)系，從而開(kāi)發(fā)屬于自己的應用軟件。另外，要發(fā)展應用程序流程圖，AME能夠使用戶(hù)為每個(gè)組件的管理要求作詳細說(shuō)明，并且存儲在組件庫中。AST通過(guò)使用應用模版中的類(lèi)，為應用程序提供一種獨特的、有代表性的管理和控制屬性。管理和控制的信息包括名字、描述、屬性（應用程序特有性質(zhì)的列表）、容錯能力、安全、監控技術(shù)和監控參數將存儲在應用系統的模版類(lèi)里。AST用的是可擴展標識語(yǔ)XML。
　�。ㄈ�）自動(dòng)化的中間件服務(wù)。AMS提供了為實(shí)現自動(dòng)計算環(huán)境的自動(dòng)化管理服務(wù)核心。AMS提供的服務(wù)使用了移動(dòng)代理。AMS提供的主要服務(wù)有組件庫、資源庫、java空間，要更進(jìn)一步說(shuō)明的是，每個(gè)AMS服務(wù)都是使用被應用程序和系統狀態(tài)動(dòng)態(tài)選出的運算法則而執行的。
　　
　　五、總結
　　
　　本文介紹了一種實(shí)現自動(dòng)計算環(huán)境（AUTONOMIA）的體系結構，利用該實(shí)現方法可以自動(dòng)控制和管理大規模、平行的、分布式的應用軟件。討論了當組件、代理或者系統出現錯誤時(shí)自我修復的方法模式設計思想，目標是繼續實(shí)現環(huán)境的自我優(yōu)化和自我保護。
　　
　　主要參考文獻：
　　[1]R.E.Barlow and R.Campo，“total Time on test Processes and Applications to Failure Data analysis”，reliability and Fault Tree Analysis （R.E.Barlow，J.fussellandN.Singpurwalla，eds.），SIAM，Philadelphia，1975.
　　[2]H.Okamura，A.Fujimoto，T.Dohi，S.Osaki and K.S.Trivedi，“The Optimal Preventive Maintenance Policy for a Software System with Multi Server Station”，Proc.6th ISSAT Int’l Conf. Reliability and Quality in Design，2000.

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