淺析AUTONOMIA作為一種重要的自主計算環境

淺析AUTONOMIA作為一種重要的自主計算環境

　　一、介紹
　　
　　廣泛的網絡技術部署已經造成了互聯網應用程序的服務工作正呈指數增長。由于信息量的巨大和采集上的困難，加之網絡環境的異構性，使得管理和控制這些應用程序服務的調研工作很難開展。
　　對于這些極具挑戰性的研究問題，一種潛在的解決方式或者能從生物學系統得到啟發，因為這種系統已經在管理和控制復雜、交互式的系統中得以成功運用。這種解決方式被稱作是自動處理，其提倡分布式信息系統能夠最終被設計成可以自動配置、自動部署、自我優化，并且是安全的，容錯能力強的，還能夠擺脫人類管理員下達的指令自我參與超負荷工作。
　　
　　二、自動處理：處理的新紀元
　　
　　IBM公司最近展開了一項主要力在發展自動處理系統和服務的項目。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的處理系統。這種能夠自我配置甚至在無人值守的環境中自我修復的方法是受人類自主神經系統啟發的。這一發展下一個處理系統紀元的概念是建立在生物學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處理系統確立了8個關鍵的元素和特征。將來在瓶頸技術突破、自動處理的定義可能發生改變的情況下，以下的列表給出了八條自動處理系統的特征：自我定義、自我保護、自動優化、自我修復、自我配置、邏輯清晰、開放和可以預知未來。
　　
　　三、AUTONOMIA的設計方法
　　
　　這項工程的目標是自動部署移動代理商使其具有自我管理屬性。這種自動化的結構是建立在先前的兩個項目基礎之上：適應性分布式虛擬計算環境（ADVICE）和應用軟件控制和管理系統（CATALINA）。這種自動化的環境為應用程序開發人員提供了所有為維護軟件未來服務需求和屬性所必要的管理和控制工具，并且還提供在線監控和管理機制。
　　（一）應用程序管理編譯器（AME）。它為應用程序的開發人員提供了能強化應用軟件的自動化需求（如自我優化和自我修復等）和尋找適當的方法滿足其需求的服務。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�）自動化的中間件服務（AMS）。在AME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服務去建立一種在應用程序執行階段能夠合理地動態控制分配資源的應用程序的執行環境。
　　1、自我修復。對于每一種錯誤類型（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集中在已經出現的錯誤上。例如，在組件方面上檢測出現了問題，代理就會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候，它的執行狀態將會被錯誤處理器檢測到，然后處理器將會分析和確定錯誤類型以及要糾正這個錯誤需要做什么。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，錯誤處理器將會和Application Delegated Mander（ADM）協商，以確立另一臺好的主機去運行已經受到影響的組件。
　　2、自我優化。與自我修復的方法相似，在自我優化的方法中也將有一個叫做自我修復的handler軟件代理，它的責任就是在運行的時候優化應用程序和系統性能。這種自我優化的handler會選擇合適的機械裝置優化應用軟件的性能（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、自動執行方法  
　　
　　在這部分中，我們討論自動化的主要執行模塊。主要介紹執行系統自我修復的功能。
　�。ㄒ唬┮苿哟�理系統。設計自動化的移動代理系統就是為了給移動代理商提供一個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，并且能夠將代理從一個地方轉移到另一個地方。它還為AUTONOMIA提供能夠跟蹤在這個環境里進行的連接和撤銷等系統一系列的操作。在這個移動代理系統中，定義了一個組件代理傳輸協議，作為MAS的接入點。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，并將代理發送到能夠代理的主機上。
　�。ǘ�）應用程序管理編譯器。一個用戶可以從在組件庫中注冊的已經定義好的庫里通過選擇組件，建立起組件之間的聯系，從而開發屬于自己的應用軟件。另外，要發展應用程序流程圖，AME能夠使用戶為每個組件的管理要求作詳細說明，并且存儲在組件庫中。AST通過使用應用模版中的類，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（應用程序特有性質的列表）、容錯能力、安全、監控技術和監控參數將存儲在應用系統的模版類里。AST用的是可擴展標識語XML。
　�。ㄈ�）自動化的中間件服務。AMS提供了為實現自動計算環境的自動化管理服務核心。AMS提供的服務使用了移動代理。AMS提供的主要服務有組件庫、資源庫、java空間，要更進一步說明的是，每個AMS服務都是使用被應用程序和系統狀態動態選出的運算法則而執行的。
　　
　　五、總結
　　
　　本文介紹了一種實現自動計算環境（AUTONOMIA）的體系結構，利用該實現方法可以自動控制和管理大規模、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自我修復的方法模式設計思想，目標是繼續實現環境的自我優化和自我保護。
　　
　　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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