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淺析AUTONOMIA作為一種重要的自主計(jì)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(yīng)用程序的服務(wù)工作正呈指數(shù)增長。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(gòu)性，使得管理和控制這些應(yīng)用程序服務(wù)的調(diào)研工作很難開展。
對(duì)于這些極具挑戰(zhàn)性的研究問題，一種潛在的解決方式或者能從生物學(xué)系統(tǒng)得到啟發(fā)，因?yàn)檫@種系統(tǒng)已經(jīng)在管理和控制復(fù)雜、交互式的系統(tǒng)中得以成功運(yùn)用。這種解決方式被稱作是自動(dòng)處理，其提倡分布式信息系統(tǒng)能夠最終被設(shè)計(jì)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(cuò)能力強(qiáng)的，還能夠擺脫人類管理員下達(dá)的指令自我參與超負(fù)荷工作。
二、自動(dòng)處理：處理的新紀(jì)元
IBM公司最近展開了一項(xiàng)主要力在發(fā)展自動(dòng)處理系統(tǒng)和服務(wù)的項(xiàng)目。最主要的方法就是去建立一種能夠自我管理，并能根據(jù)工作量的變化調(diào)整系統(tǒng)資源使其達(dá)到最優(yōu)的處理系統(tǒng)。這種能夠自我配置甚至在無人值守的環(huán)境中自我修復(fù)的方法是受人類自主神經(jīng)系統(tǒng)啟發(fā)的。這一發(fā)展下一個(gè)處理系統(tǒng)紀(jì)元的概念是建立在生物學(xué)系統(tǒng)和數(shù)字處理系統(tǒng)之上的。
Paul Horn在他先驅(qū)式的文章中為自動(dòng)處理系統(tǒng)確立了8個(gè)關(guān)鍵的元素和特征。將來在瓶頸技術(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(tǒng)的特征：自我定義、自我保護(hù)、自動(dòng)優(yōu)化、自我修復(fù)、自我配置、邏輯清晰、開放和可以預(yù)知未來。
三、AUTONOMIA的設(shè)計(jì)方法
這項(xiàng)工程的目標(biāo)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(jié)構(gòu)是建立在先前的兩個(gè)項(xiàng)目基礎(chǔ)之上：適應(yīng)性分布式虛擬計(jì)算環(huán)境（ADVICE）和應(yīng)用軟件控制和管理系統(tǒng)（CATALINA）。這種自動(dòng)化的環(huán)境為應(yīng)用程序開發(fā)人員提供了所有為維護(hù)軟件未來服務(wù)需求和屬性所必要的管理和控制工具，并且還提供在線監(jiān)控和管理機(jī)制。
�。ㄒ唬⿷�(yīng)用程序管理編譯器（AME）。它為應(yīng)用程序的開發(fā)人員提供了能強(qiáng)化應(yīng)用軟件的自動(dòng)化需求（如自我優(yōu)化和自我修復(fù)等）和尋找適當(dāng)?shù)姆椒M足其需求的服務(wù)。編譯器的主要功能是在結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)方面控制應(yīng)用軟件的管理需求。
�。ǘ┳詣�(dòng)化的中間件服務(wù)（AMS）。在AME的基礎(chǔ)上定義應(yīng)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(yīng)用程序執(zhí)行階段能夠合理地動(dòng)態(tài)控制分配資源的應(yīng)用程序的執(zhí)行環(huán)境。
1、自我修復(fù)。對(duì)于每一種錯(cuò)誤類型（系統(tǒng)、組建或者代理），相應(yīng)的軟件代理有責(zé)任測(cè)試程序。在監(jiān)控階段，一旦程序運(yùn)行出現(xiàn)錯(cuò)誤，錯(cuò)誤處理器將把焦點(diǎn)集中在已經(jīng)出現(xiàn)的錯(cuò)誤上。例如，在組件方面上檢測(cè)出現(xiàn)了問題，代理就會(huì)持續(xù)監(jiān)控組件的執(zhí)行和它的CPU占有率。當(dāng)組建停止運(yùn)行的時(shí)候，它的執(zhí)行狀態(tài)將會(huì)被錯(cuò)誤處理器檢測(cè)到，然后處理器將會(huì)分析和確定錯(cuò)誤類型以及要糾正這個(gè)錯(cuò)誤需要做什么。當(dāng)這些準(zhǔn)備工作都完成了，錯(cuò)誤處理器就會(huì)挑選相應(yīng)的修復(fù)程序去執(zhí)行。如果系統(tǒng)自身出現(xiàn)錯(cuò)誤，錯(cuò)誤處理器將會(huì)和Application Delegated Mander（ADM）協(xié)商，以確立另一臺(tái)好的主機(jī)去運(yùn)行已經(jīng)受到影響的組件。
2、自我優(yōu)化。與自我修復(fù)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(fù)的handler軟件代理，它的責(zé)任就是在運(yùn)行的時(shí)候優(yōu)化應(yīng)用程序和系統(tǒng)性能。這種自我優(yōu)化的handler會(huì)選擇合適的機(jī)械裝置優(yōu)化應(yīng)用軟件的性能（如利用移植應(yīng)用程序組件等），從而改變?nèi)抠Y源的分配和負(fù)載平衡。
四、自動(dòng)執(zhí)行方法
在這部分中，我們討論自動(dòng)化的主要執(zhí)行模塊。主要介紹執(zhí)行系統(tǒng)自我修復(fù)的功能。
�。ㄒ唬┮苿�(dòng)代理系統(tǒng)。設(shè)計(jì)自動(dòng)化的移動(dòng)代理系統(tǒng)就是為了給移動(dòng)代理商提供一個(gè)能夠獨(dú)立于硬件設(shè)施和操作系統(tǒng)的統(tǒng)一的執(zhí)行平臺(tái)。它能夠接收代理、執(zhí)行代理、監(jiān)管代理的狀態(tài)，并且能夠?qū)⒋韽囊粋�(gè)地方轉(zhuǎn)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)行的連接和撤銷等系統(tǒng)一系列的操作。在這個(gè)移動(dòng)代理系統(tǒng)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(fù)責(zé)從遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)中接收代理，而忽略計(jì)算機(jī)是否為可以代理的操作系統(tǒng)，并將代理發(fā)送到能夠代理的主機(jī)上。
�。ǘ⿷�(yīng)用程序管理編譯器。一個(gè)用戶可以從在組件庫中注冊(cè)的已經(jīng)定義好的庫里通過選擇組件，建立起組件之間的聯(lián)系，從而開發(fā)屬于自己的應(yīng)用軟件。另外，要發(fā)展應(yīng)用程序流程圖，AME能夠使用戶為每個(gè)組件的管理要求作詳細(xì)說明，并且存儲(chǔ)在組件庫中。AST通過使用應(yīng)用模版中的類，為應(yīng)用程序提供一種獨(dú)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(yīng)用程序特有性質(zhì)的列表）、容錯(cuò)能力、安全、監(jiān)控技術(shù)和監(jiān)控參數(shù)將存儲(chǔ)在應(yīng)用系統(tǒng)的模版類里。AST用的是可擴(kuò)展標(biāo)識(shí)語XML。
�。ㄈ┳詣�(dòng)化的中間件服務(wù)。AMS提供了為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)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)一步說明的是，每個(gè)AMS服務(wù)都是使用被應(yīng)用程序和系統(tǒng)狀態(tài)動(dòng)態(tài)選出的運(yùn)算法則而執(zhí)行的。
五、總結(jié)
本文介紹了一種實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)算環(huán)境（AUTONOMIA）的體系結(jié)構(gòu)，利用該實(shí)現(xiàn)方法可以自動(dòng)控制和管理大規(guī)模、平行的、分布式的應(yīng)用軟件。討論了當(dāng)組件、代理或者系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)自我修復(fù)的方法模式設(shè)計(jì)思想，目標(biāo)是繼續(xù)實(shí)現(xiàn)環(huán)境的自我優(yōu)化和自我保護(hù)。
主要參考文獻(xiàn)：
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[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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