基于灰色预测的失效检测模型研究

论文摘要

当前,随着分布式系统越来越广泛的应用,其高可用性的需求也逐渐增强。作为实现高可用性的关键技术,分布式系统中失效检测的实现逐渐成为学术界的一个研究热点。失效检测技术被广泛应用于通讯协议、分布式算法、网格计算、集群管理、web服务器等应用系统中,并且被用于解决分布式系统中的一致性、原子多播等问题。目前对失效检测的研究主要集中于失效检测算法、模型以及级别等方面。传统的失效检测算法是基于概率统计模型来计算下一次心跳消息到达的时间。这需要较大的数据量,且基于数据符合某种分布的假设,这些决定了算法应用的局限性。基于灰色理论“少数据建模”的特性,本文给出了一种基于灰色预测的失效检测模型,并在此基础上提出了一种自适应的PGC-AFD失效检测算法。为了提高检测的准确性,算法还引入了二次检测的思想。该算法依据已有心跳消息到达时间的序列得出一个超时值,并以此作为判断下一个心跳消息是否失效的依据。本文给出的PGC-AFD失效检测算法满足了一个较高的检测级别。实验结果表明,PGC-AFD算法在一定程度上提高了失效检测的性能,减小了网络延迟对失效检测的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 图的目录
• 表的目录
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 实现系统高可用性的主要技术
• 1.3 失效检测的评价标准
• 1.4 失效检测算法概述
• 1.5 论文研究工作和组织结构
• 2 失效检测的理论基础
• 2.1 分布式系统模型介绍
• 2.1.1 同步系统
• 2.1.2 异步系统
• 2.1.3 半同步系统
• 2.2 灰色理论介绍
• 2.2.1 灰色系统简介
• 2.2.2 灰色系统特点
• 2.2.3 灰色预测的数据生成
• 2.3 故障类型
• 2.4 失效检测器的定义
• 2.5 失效检测的级别分类
• 2.5.1 失效检测的主要性能指标
• 2.5.2 失效检测的级别及其分类
• 2.5.3 失效检测器分类
• 2.6 失效检测框架
• 2.6.1 多层次失效检测框架
• 2.6.2 流言式失效检测框架
• 2.7 本章小结
• 3 失效检测技术和算法分析
• 3.1 失效检测相互作用模式
• 3.2 已有失效检测算法分析
• 3.2.1 传统的失效检测预测算法
• 3.2.2 基于两个超时值的预测算法
• 3.2.3 Fetzer的预测算法
• 3.2.4 Chen的预测算法
• 3.2.5 Jacobson的预测算法
• 3.2.6 Nunes与Jansch-Porto的预测算法
• 3.2.7 Bertier的预测算法
• 3.2.8 Hayashibara的预测算法
• 3.3 失效检测性能评价分析
• 3.3.1 进行失效检测性能评价的目的
• 3.3.2 算法的参数设置对检测性能的影响
• 3.3.3 错误率与检测时间之间的矛盾
• 3.3.4 针对特定应用的失效检测性能评价
• 3.4 本章小结
• 4 基于灰色预测的二次检测模型和算法
• 4.1 基于灰色预测的二次检测模型
• 4.1.1 GM（1,1）灰色预测模型
• 4.1.2 自适应预测思想
• 4.1.3 二次检测基本思想
• GC-AFD算法及其实现'>4.2 基于灰色预测模型的P_GC-AFD算法及其实现
• 4.2.1 算法描述
• 4.2.2 算法满足的失效检测级别
• 4.3 实验结果和性能评价
• 4.3.1 α取值对失效检测性能的影响
• 4.3.2 窗口大小对失效检测性能的影响
• 4.3.3 二次检测的引入对失效检测性能的影响
• 4.3.4 性能对比
• 4.5 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 结论
• 5.2 下一步的工作
• 参考文献
• 个人简历、在学期间发表的学术论文
• 个人简历
• 在学期间发表的学术论文
• 致谢