工程混沌及混沌应用的研究现状与展望

混沌广泛存在 ,工程领域的混沌现象和混沌应用正在引起广大工程界学者的关注。概述了工程中的混沌现象及混沌应用研究的主要进展和研究现状 ,指出了当前国内外的研究热点以及在控制和通信领域尚待研究的课题 。

基于混沌工程打造韧性架构

由于业务和技术复杂度不断提升,系统面临的不可控风险越来越高,线上故障发生的时间和范围无法预测,故障发生后对系统的影响难以评估,这些因素极大制约了线上服务的稳定性和业务的可用性。即使无法保证系统运行在无差错环境中,也要尽量在各种异常情况下保持良好的用户体验。混沌工程通过主动制造不稳定因素,验证和推动系统在面对失控条件时的故障恢复能力,最终实现韧性架构[1]。

混沌工程学

世界是非线性的 ,线性只是其近似描述 ,混沌的发现表明 :某些确定性非线性系统具有内在的随机行为。事实上 ,以往 2 0年 ,无所不在的混沌现象几乎在每个学科都有所报道 ,如数学、物理学、化学 ,甚至社会科学。但理论研究学者的主要兴趣在于探究混沌的本质。与此同时 ,混沌的实际利用在许多工程领域受到重视 ,如信息工程、系统工程、医药工程、农业工程、电气工程、生物工程、机械工程、土木工程等。混沌工程学是一门新的研究混沌实际利用及其基本理论的非线性工程科学。文章对现代混沌工程学的定义、对象、概念、方法、理论与应用加以总结 ,并介绍其近来的进展及作者的工作。混沌工程学在国民经济与国防建设中研究的热点是 :混沌分析技术 。

混沌工程学研究的新进展

归纳了混沌工程学的研究分支 ,评述了混沌工程学近年来的研究成果。指出利用混沌性质解决各种工程实际问题将是混沌工程学今后的主要研究方向。

混沌及其在电力工程中的应用研究进展

混沌理论是非线性科学的重要分支,具有丰富的内涵和广博的外延空间,在很多领域都得到了广泛的应用.总结了混沌的重要本质特性,即非线性和内随机性、敏感性、遍历性、分维性和广谱性等,分类讨论了利用这些混沌特性解决有关工程实际问题的应用情况;并以电力系统这一典型的大规模非线性系统为背景,分析了混沌理论在电力系统稳定分析及其控制、电力系统经济调度与优化、电力系统短期负荷预测以及电气设备状态监测等方面的应用研究进展.

基于混沌工程的微服务韧性风险识别和分析

微服务架构近年来已成为互联网应用所采用的主流架构模式.然而与传统的软件架构相比,微服务架构更加复杂的部署结构使其面临更多能够导致系统发生故障的潜在威胁,且微服务架构系统故障的症状也更加多样化.在可靠性等一些传统的软件度量已不能充分体现微服务架构系统故障应对能力的情况下,微服务的开发者们开始使用“韧性(resilience)”一词描述微服务架构系统的故障应对能力.为了提高微服务架构系统的韧性,开发者往往需要针对特定的系统环境扰动因素设计应对机制.如何判断一个系统环境扰动因素是否为影响微服务系统韧性的风险因素,以及如何在系统运行发布之前尽可能多地寻找到这些潜在的韧性风险,都是微服务架构系统开发过程中待研究的问题.在先前研究中提出的微服务韧性度量模型的基础上,结合混沌工程,提出了针对微服务架构系统的韧性风险识别和分析方法.韧性风险的识别方法通过不断地向微服务架构系统引入随机系统环境扰动并观察系统服务性能的变化,寻找系统潜在的韧性风险,大幅度减少了软件风险识别过程中的人力成本.对于识别到的韧性风险,通过收集执行混沌工程过程中的系统性能监控数据,韧性风险分析方法将利用因果搜索算法构建出各项系统性能指标之间的影响链路,并将可能性较高的链路提供给运维人员,作为进一步分析的参考.最后,通过在一个微服务架构系统上实施的案例,研究展示了所提出的韧性风险识别和分析方法的有效性.

混沌在工程中的应用

本文介绍一些处理混沌的技术及混沌在工程中的应用

基于混沌工程的自动化故障实验系统

分布式系统运行中可能发生网络分区、磁盘损坏等各种故障,混沌工程技术通过模拟故障场景提前测试系统面临故障时的表现,发现潜在风险并修复.现有混沌工程技术大多仅支持单机故障注入,少数支持故障编排但不支持实验中进行数据验证等操作,且以上两者的实验粒度仅限于指定IP机器,用户无法进行自动化、灵活的故障实验.针对上述问题,提出一种新的故障实验技术架构,支持含系统读写、数据验证操作的自动化故障编排实验,支持基于系统进程角色粒度的动态实验,并提供能力扩展支持数据验证等操作定制化.根据实现的自动化故障实验系统对不同分布式系统进行实验,结果表明该技术能提供基于角色粒度的自动化、灵活的故障实验能力.

工商银行基于混沌工程理念在测试领域的探索与实践

顺应分布式架构转型趋势,工商银行基于混沌工程理念全新开展了可靠性测试实践与探索,依托“自研+开源”方式打造可靠性测试的工具支撑体系,并通过实施内外双层管理措施与分级分类推广策略,切实保障了可靠性测试的落地实施,显著提升了分布式服务架构的稳定性和业务连续性。

混沌运动特征的数值试验分析

阐述了混沌运动的特征，以Duffing方程系统为例详尽地阐述了混沌运动特征的数值试验分析方法，包括相轨的直接观察法、频闪采样法、Poincare截面法、赝相空间法、自功率谱法、Lyapunov指数及分维数分析法，对混沌工程学的研究具有一定的指导意义。

非功能测试常态化机制探索与实践

面向数字化转型趋势,光大银行深入剖析非功能测试实施工作面临的痛点、难点问题,以建立良好的常态化非功能测试机制为目标,积极探索实施策略和测试流程的优化方案,通过多维度积累技术资产,规划落地非功能测试工具体系,为后续建设夯实了技术基础,并明确了未来研究方向。

FLIGHT CONFLICT FO RECASTING BASED ON CHAOTIC TIME SERIES

In order to grasp the evolution of flight conflict amount accurately and to forecast the amount, chaos in flight conflicts is studied. Firstly, a fault tree of flight conflicts is established based on the man-machine-environ- ment system engineering theory. The chaotic characteristics of flight conflict are analyzed from the qualitative point of view. Secondly, an improved chaotic algorithm for the largest Lyapunov exponent is proposed based on the small-data method and the wavelet de-noising theory. Chaos in flight conflict time series is identified by the improved chaotic algorithm from the quantitative point of view. Finally, a case study by the chaos forecasting al- gorithm is performed and the results are evaluated by the gray error checking ： Correlative value of posterior error is 0. 220 9〈0. 35, and micro-error probability is 0. 985 3〉0.95. Such results show the chaos forecasting algo- rithm is effective, thus it is feasible to analyze and forecast flight conflict by chaotic theory.

基于混沌工程理念的数据中心稳定性体系探索与实践

国内金融业的应用架构逐渐从单体条中式向微服务分布式、云原生架构转变,实现业务应用系统的快速迭代。同时在业务多样化、交易量巨大,导致后端系统架构极度复杂,系统间的依赖关系越来越多,业务调用的链路越发冗长,采用传统的IS020000、ITIL体系的人工、工具方式保障数据中心稳定性面临巨大的挑战。为更好地应对这样的挑战,浦发银行信用卡中心在规划建设数据中心稳定性保障体系中引入混沌工程理念,进一步提升稳定性保障体系,打造故障演练平台,以此来提高数据中心应用系统的稳定性和业务连续性。通过稳定性保障体系提升了实战演练的功能、架构治理能力和隐患信息提前发现的能力。在演练经验库、演练编排的技术方面和环境差异性、风险控制举措应用方面实现了技术突破和创新。