[發(fā)明專利]一種基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的SOA系統(tǒng)可靠性評價方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410490283.2
• 申請日: 2014-09-23
• 公開（公告）號: CN104298593B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李大慶;王飛龍;王世海;劉斌
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06F11/36
• 分類號: G06F11/36
• 代理公司: 北京慧泉知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11232
• 代理人: 王順榮,唐愛華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提出一種基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的SOA系統(tǒng)可靠性評價方法，屬于軟件可靠性技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

面向服務(wù)的架構(gòu)(Service-Oriented Architecture--SOA)是一種粗粒度、松耦合的軟件體系架構(gòu)，它將應(yīng)用程序的不同功能單元即服務(wù)(service)，通過服務(wù)間定義良好的接口和契約(contract)聯(lián)系起來，以完成用戶請求的業(yè)務(wù)。這個概念由Gartner在1996年首次提出，并認為未來SOA會成為占絕對優(yōu)勢的軟件工程方法。但之后僅有少數(shù)如BEA，Microsoft，IBM等公司試驗性的使用過這一架構(gòu)方式。縱觀軟件業(yè)的發(fā)展歷程，從最初的面向過程、面向?qū)ο螅l(fā)展到時下流行面向組件、面向集成，在這個螺旋式的上升曲線中，軟件開發(fā)始終都沒有完全做到系統(tǒng)模型與系統(tǒng)實現(xiàn)相分離，開發(fā)人員在多樣化的需求中承受痛苦，公司蒙受經(jīng)濟損失。傳統(tǒng)軟件架構(gòu)以無法很好地滿足不斷變更的需求，需要一種新的軟件架構(gòu)方式來滿足這種需要。正是在這樣的情況下，近年來SOA再次成為Microsoft，Sun，IBM等等IT界巨頭關(guān)注的焦點。而隨著XML Web services技術(shù)的成熟，也給當(dāng)下SOA的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。

SOA系統(tǒng)本身往往是由數(shù)量巨大的用戶、業(yè)務(wù)、服務(wù)集成的龐大系統(tǒng)，由于不同用戶的需求多樣，使得SOA系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運行機理呈現(xiàn)出復(fù)雜性，具體表現(xiàn)為：1)為完成一項用戶請求的業(yè)務(wù)，系統(tǒng)中服務(wù)與服務(wù)之間需要并存在通信與互操作；2)根據(jù)用戶的需求，業(yè)務(wù)與業(yè)務(wù)之間也存在相互協(xié)作；3)作為SOA的一大優(yōu)勢(節(jié)省成本)，服務(wù)可以被不同業(yè)務(wù)重復(fù)使用；4)隨著時間的推移，用戶數(shù)量的增長以及業(yè)務(wù)范圍的擴大，越來越多的服務(wù)會被加入，使得系統(tǒng)越來越龐大；5)若干SOA子系統(tǒng)可以組合為一個更為龐大的系統(tǒng)。目前對復(fù)雜系統(tǒng)進行可靠性建模并進行可靠性評價存在很大的困難，傳統(tǒng)的系統(tǒng)可靠性建模與分析方法，如可靠性框圖方法(RBD)、故障模式與影響分析方法(FMECA)、故障樹分析方法(FTA)等受限于系統(tǒng)規(guī)模，往往針對系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)進行建模分析，同時很難顧及發(fā)生在系統(tǒng)上的復(fù)雜的動力學(xué)行為對系統(tǒng)造成的影響。由于許多系統(tǒng)及其構(gòu)成對象之間的相互作用都可以用網(wǎng)絡(luò)來描述，而復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論可以用來抽象描述復(fù)雜系統(tǒng)，是研究復(fù)雜系統(tǒng)動力學(xué)行為的有效工具。

自從1998和1999年在Nature和Science上刊登了小世界效應(yīng)與無標(biāo)度特征的科學(xué)發(fā)現(xiàn)以來，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)科學(xué)在近十年里迅速興起，掀起了對現(xiàn)實世界普遍特征和規(guī)律認識的研究熱潮，而且隨著學(xué)科之間的相互交叉和融合趨勢不斷加強，也促進了對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)共有特征和性質(zhì)的揭示，提高了人們對現(xiàn)實世界的科學(xué)認識，因此它是當(dāng)前最有希望用來認識“復(fù)雜系統(tǒng)之所以復(fù)雜”的有力工具。作為對復(fù)雜系統(tǒng)的抽象性描述方式和研究框架，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)突出強調(diào)系統(tǒng)層次的復(fù)雜性特征，是復(fù)雜系統(tǒng)的其他屬性的分析基礎(chǔ)，因此對它的研究被認為有助于理解復(fù)雜系統(tǒng)的復(fù)雜性來源及其復(fù)雜程度等重要問題。

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的可靠性已經(jīng)成為人們?nèi)找骊P(guān)心的一個重要問題。人們做出了很多的努力,但是復(fù)雜系統(tǒng)的大規(guī)模故障仍然時有發(fā)生。大范圍電網(wǎng)是典型的復(fù)雜系統(tǒng)，近年來，國內(nèi)外發(fā)生了多次大規(guī)模電網(wǎng)級聯(lián)故障導(dǎo)致的停電事故。1998年和2003年，美國都發(fā)生了由于級聯(lián)故障導(dǎo)致的大規(guī)模停電，其中2003年大停電影響范圍多達5000多萬人。此外，英國倫敦、北歐部分國家、意大利都發(fā)生了類似的重大停電事故。研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)雜系統(tǒng)的故障通常出現(xiàn)較突然,大部分由看似微小的事件引起，并迅速地“蝴蝶效應(yīng)”般對整個系統(tǒng)造成大規(guī)模影響；由于系統(tǒng)對象間廣泛而緊密的聯(lián)系，使系統(tǒng)各對象往往具有較強的故障相關(guān)性，造成系統(tǒng)內(nèi)的故障極易傳播；并且故障傳播方式多樣，沒有確定性規(guī)律。近來的發(fā)現(xiàn)表明，級聯(lián)故障是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的主要故障模式。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的級聯(lián)故障,就是指一個或少數(shù)幾個節(jié)點或邊發(fā)生的故障會通過節(jié)點之間的耦合關(guān)系引起其它節(jié)點發(fā)生故障，這樣就會產(chǎn)生連鎖效應(yīng)，最終導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中相當(dāng)一部分節(jié)點的失效甚至整個網(wǎng)絡(luò)的崩潰,也形象的稱為“雪崩”。在SOA系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)組成對象之間緊密的功能聯(lián)系，系統(tǒng)中某一對象的故障往往會影響系統(tǒng)其它對象的正常工作，形成級聯(lián)效應(yīng)，因此SOA系統(tǒng)的故障機理使得運用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)方法來分析其可靠性成為必要。

在上面的SOA系統(tǒng)與復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論技術(shù)應(yīng)用的背景下，提出如下一種基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論的SOA系統(tǒng)可靠性評價方法。

發(fā)明內(nèi)容