参数化运行时监控研究

随着计算机软件广泛应用于各类安全关键系统以及软件日趋复杂,软件可靠性变得越来越重要。作为一种广泛使用于各种平台的软件解决方案,运行时监控是提高软件可靠性的最灵活的解决方案之一。但随着运行时监控技术以及软件技术的发展,人们希望通过运行时监控技术来验证系统的动态属性,从而提出参数化性质的运行时监控技术。由于其在面向对象系统中的适用性,参数化性质的运行时监控已经受到了越来越多的关注。综述了参数化运行时监控的研究进展,提出了参数化运行时监控的问题定义,介绍了这一领域的主要研究内容:参数化运行时监控方法、减少参数化监控开销的技术、多属性规约的参数化运行时监控。

一种基于CPN的运行时监控服务交互行为的方法

BPEL对Web服务组合的描述特性使得它很难表达和分析服务组合中的交互行为属性.这些行为属性需要遵循一定的交互协议.然而良定义的交互协议还是容易受到侵犯,这将导致服务组合进程产生状态不一致的问题.为了解决这类实际交互行为与其服务组合描述之间的不一致性问题,提出了一种由BPEL描述自动构造运行时监控器的方法.首先提出了一种基于有色Petri网(CPN)的形式化表示模型以及服务组合规约到模型的映射方法,用于精确表达从BPEL流程描述中提取的服务交互行为规约.然后,描述了由CPN形式化表示模型生成运行时监控器的方法.该运行时监控器能够捕获所有进出服务组合进程的交互消息,并且检测是否存在违背交互协议的行为.

一种面向Web复合服务的运行时监控方法

随着计算机技术的发展,软件面临着日益严峻的可信性要求,运行时监控技术作为保证软件可信性的一个重要方法,已受到人们的普遍关注。分析总结传统软件运行时监控技术的基本问题和方法,给出运行时监控的基本视图。针对Web复合服务面临的特殊运行环境及监控需求,提出一种监控框架。该框架以事件计算建模行为规约,在无法对构件服务进行插装的情况下实现对复合服务的有效监控。

一种分布式软件运行时监控机制

软件在信息社会生活中起着越来越重要的作用,而如何提高软件系统的可信性也成为研究的重要课题,而运行时监控技术是提升软件可信性的重要方法之一。针对当前软件网络化、分布化的发展趋势,提出了一种全新的分布式软件运行时监控机制,通过建立监控服务使得远程监控客户端能够实现对软件系统跨网络、跨平台、实时的监控,从而进一步增强原有软件系统的可信性。这种机制在实际软件系统中获得了有效的应用,具有可行性和合理性。

一种WS—BPEL流程的运行时监控方法

WS-BPEL作为一种webservice组合语言，如今在企业解决方案中已经得到了广泛的应用．但是，由于WS-BPEL所依赖的外部服务的自治性以及流程本身的动态性和灵活性，其执行行为在运行前是不可预知的，流程的执行进行监控．本文提出了一种对WS-BPEL流程执行期进行动态监控的方法．该方法基于Past Linear Temporal Language（PLTL）描述监控规则，采用Aspect Oriented Programming（AOP）技术作为对BPEL引擎扩展监控功能的机制，从而实现对WS-BPEL流程实例的灵活有效监控．该方法在中国科学院软件研究所自主研发的OnceBPEL引擎上已经实现，能够满足灵活有效的监控需求．

一种基于监控需求的Web服务运行时监控方法

提出了一种基于用户监控需求的Web服务运行时监控方法,给出了一个端到端的监控实施原型框架.首先采用WS-Policy对用户的多样性监控需求进行表达;然后生成AOP监控逻辑,获取服务运行时重要信息;最后使用特殊检测算法,基于MREG分析得出监控结果.研究发现:WS-Policy能较好地以统一的方式表达用户监控需求;旅行预定服务实例模拟监控实验表明,由WS-Policy导出的AOP监控逻辑能有效地实行动态服务监控,提高监控执行效率,降低对原服务系统的影响.监控方法能对灵活地实现服务的运行时监控和改善服务质量状况起到积极作用.

自适应重配置软件系统的运行时监控方法研究

运行时监控技术作为实现自适应软件的一个重要研究内容,现已成为当前很多软件工程方法中用来提高软件产品可信性的一个重要设计原则。针对现有的很多软件监控方法常常将系统的监控逻辑与业务功能逻辑混杂在一起的问题,提出了一个需求模型驱动的、自适应重配置软件的运行时监控方法。以软件系统的目标模型及属性规约为基础,介绍了如何构建系统的监控模型、生成和编织监控代码,以及进行运行时诊断分析和自适应重配置调整。该方法通过采用独立于应用程序的外部单元来实现对运行时系统的监控、诊断和自适应重配置处理。这更利于系统的维护和管理,也更符合软件复用的思想。

基于虚拟机的程序运行时监控方法

为实现在系统层面对程序运行时行为的监控,本文设计了基于虚拟机的程序运行时动态监控框架。利用事件驱动机制,借助虚拟机翻译程序的原理,选取特定事件作为被关注事件进行注册,从虚拟环境中提取CPU状态进行分析,从而获得相关程序动态运行信息。以基于控制流的可疑程序分析作为应用实例,描述了具体实现过程。测试结果表明,该框架能够在系统层进行有效的行为监控,方便获取操作系统内核状态和进程的信息,为程序的动态行为分析提供了有利的支持。

基于探针的Web服务运行时监控方法研究

为了实时、准确地获取工作流服务及其构件服务的运行状态,提出了一种基于探针的Web服务运行时监测方法。该方法采用面向方面编程(AOP)技术对Web服务进行监测探针插入,以捕获Web服务运行过程中的异常事件和服务质量(QoS)属性相关数据,进而实现对Web服务运行状态的实时监测;针对异常、响应时间、可靠性以及可用性的监测需求分别设计和实现基于AOP的监测探针;在此基础上,基于开放服务网关协议(OSGI)框架设计实现了一个Web服务运行时监测与可视分析原型系统,并通过实验验证了方法的有效性和系统的可用性。

基于嵌入式可信平台的运行时监控方法

当前可信计算平台缺乏对自身运行时安全属性的监控,对此,提出一种针对嵌入式可信平台的运行时监控方法。通过自动化的代码插入和运行时实时监控,保证可信平台的运行时安全功能符合设计规范,并保证系统性能和运行状态符合特定条件约束,同时对相应的异常进行实时处理。实验结果表明,随着监控节点数的增长,监控的准确性和实时性提高,而监控开销和异常处理开销处于合理范围。

Web服务运行时的监控和性能数据动态采集

为保证Web服务业务流程及时、准确地获得所调用服务的性能状况,提出了一种轻量级的Web服务运行时的监控和性能数据动态采集框架。该框架采用面向方面的编程,将方面代码植入业务流程执行语言的Web服务消息调用处,以收集服务实例执行状态、时间、事件信息,据此进一步计算出服务性能指标。监控独立于流程本身的运行,实现了服务调用逻辑与监控逻辑的分离。通过实验验证了该方法的可行性,表明监控代价是可以接受的。

多核处理器架构下面向监控的软件运行时验证方法研究

面向监控的软件运行时验证(Monitor-oriented Runtime Verification:MRV)方法可以有效的提高系统可靠性,但是在传统基于单核处理器架构的嵌入式系统中采用MRV方法会给目标系统性能造成较大的影响.本文对基于多核处理器架构的MRV方法进行了初步研究,分析并设计了在线验证、离线验证以及单监视器设计与多监视器设计等多种模式的MRV方法,给出了相应的MRV实现方案,并在几个开源项目中进行了MRV实例应用.实验数据分析表明,在不同模式下,基于多核处理器架构的MRV方法能够从不同程度上有效提高系统运行时验证的性能.本文工作为进一步设计有效的多核架构下MRV方法提供了基础.

多目标约束下软件运行时验证加速技术框架

软件运行时验证是一种近年来逐步兴起的通过监控程序运行来检验其是否满足给定性质的轻量级验证技术。由于复杂性质的运行时验证中常产生高额的时间开销,阻碍了该技术在部署后系统中的应用。在深入剖析国内外研究现状及存在问题基础上,从改善部署后软件运行时验证效率的角度出发,综合考虑性质违背检测能力、诊断支持能力等潜在开销优化制约因素,提出多目标约束下的软件运行时验证加速技术框架。该框架包括构建多目标约束模型、可加速监控器判定、加速控制技术研究以及原型工具开发等内容,并具体阐述了框架所涉及的关键技术方案。本研究将为解决运行时验证中的开销问题提供关键技术支撑,为运行时验证技术在部署后系统中的工程化应用奠定基础。

软件运行时验证加速中的多目标约束模型研究

通过监控程序运行检验软件运行是否满足给定性质的轻量级验证中常产生高额的时间开销,阻碍了该技术部署后在系统中的应用。如何减小验证开销、提高验证效率,已成为亟待解决的难点问题;通过识别运行时验证优化过程中多目标约束间的内在依赖关系,定义并构建了可加速监控器的判定方程,作为验证加速的多目标约束模型。实验表明:该模型的求解结果能够用来判定哪些是可加速监控器,为实施软件运行时验证的加速提供量化依据。

软件运行时验证加速中的多目标约束模型研究

由于复杂性质的运行时验证中常产生高额时间开销,影响了该技术在系统部署后的应用;减小验证开销提高验证效率已成为亟待解决的难点问题;通过识别运行时验证优化过程中多目标约束间的内在依赖关系,定义并构建了可加速监控器的判定方程,作为验证加速中的多目标约束模型;实验表明:该模型的求解结果能够用来判定可加速监控器,为实施软件运行时验证加速提供量化依据。

运行时验证技术的研究进展

运行时验证是一种轻量级的验证方法,通过实时地监测系统的行为,验证系统的正确性,及时发现冲突,并发出警告或作出反应。运行时验证技术已经得到了越来越多的应用,以确保软件系统的正确性。总结了近年来运行时验证技术的研究进展,首先介绍了运行时验证的概念、原理和分类,接着深入分析了现有的几种解决方案,并对该领域中的研究热点进行了深入探讨,最后分析了运行时验证技术面临的主要挑战,并对未来该领域的研究方向进行了展望。

基于形式化监控的可信软件构造模型

传统的形式化方法和软件运行时监控都是提高软件可信性的有效途径,但存在监控需求表达能力不强及代码分散等问题。针对该问题,提出基于形式化监控的可信软件构造技术FM-TSPM,将形式化方法和运行时监控相结合,实现跨领域的方法融合。用形式化方法描述监控约束,根据监控约束生成方面监控代码,解决代码分散问题。采用AOP编织器将方面代码编织到目标系统中。

基于D3S的分布式系统监控技术

调试或测试分布式系统是一项重大的挑战。文中,作者在D3S系统架构上实现了一个针对分布式系统的运行时监控系统。介绍了该监控系统的框架与实现,以及涉及到的相关理论背景,并给出了案例分析和系统的性能分析。整个分布式系统的运行被建模成一系列带全局时间戳的一致性快照。监控系统采用LTL作为系统规约的描述语言,并且使用有限自动机判定在一条有限路径上某个LTL公式是否被满足。

基于Petri网的Web服务交互行为一致性检测方法

在复杂多变且不可预知的因特网环境中,Web组合服务的实际交互行为和它本身定义的规约之间的一致性是难以确保的。为了解决这个问题,提出了一种将服务组合实例的服务交互行为Petri网模型应用于交互行为一致性检测的方法。首先,提出了一个Web服务交互行为的运行时监控框架,从行为抽象和提取方法、服务交互行为的捕获机制以及交互行为一致性运行时检测方法三方面进行了详细介绍。还详细描述了基于服务交互行为Petri网模型的一致性检测机制。最后,对一致性检测方法的负载和性能进行了充分的评估。

并行程序自动优化虚拟化框架

支持程序自动并行化的本质是判定相互之间不存在相关的代码块,因此如何精确地获取包括控制流图和数据流图在内的程序运行时行为成为程序自动并行化的基础。将虚拟机技术运用于并行程序优化领域,设计了基于虚拟机的程序自动并行化框架Vapor,提出了基于二进制翻译技术的超块指令置位替换策略(super block-based in-place replacement,SBIPR),以此获取并行程序的真实运行时行为,构建准确的程序运行时数据流图和控制流图,判定程序的可并行执行代码段粒度,从而提高程序的并行执行性能。实验结果表明Vapor具有良好的性能。