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《重庆大学》 2011年
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大规模分布式可信监控系统研究

常光辉  
【摘要】:随着网络技术的不断发展,计算模式也不断的发生着重大的变革,近年来先后出现了网格,广域网P2P,云计算系统等等,这些都是大规模的网络计算系统典型代表。然而网络计算系统在不断发展和演化的同时,也遇到了不少新的挑战。诸如现代军事,金融,航天航空,电力,工业制造甚至于民用互联网应用等领域对网络计算系统的要求越来越高,不仅仅要求系统能够提供快速处理各种应用业务的功能,也要求系统能够持续地提供高可靠,高可用,低耗费,低成本等特点的高质量服务。但是,即便在计算机应用水平高度成熟,应用范围高度普及的现代社会,仍然存在大量服务失败的情况。因此,如何为网络应用提供高可信性(Dependability)的支持,也就成为分布式计算技术应用与发展的关键。面向这些新的要求,学术界以及工业界做了大量的基础性研究,本文针对可信计算中大规模分布式可信监控的若干问题展开探讨和研究。在对已有的相关技术及研究成果总结和深入分析的基础上,提出了在大规模分布式计算环境中的可信监控系统的体系结构以及监控策略,并设计了相应的自组织式的监控模式以及相关自组织算法、异常消息散播算法、系统异常检测算法,最后实现了一个自组织式的原型系统。具体研究工作如下: ①针对大规模分布式系统的特点,分析总结了其在可信监控方面面临的问题;根据现代开放性网络分布式系统的特点,提出了开放网络环境下的分布式监控的类型以及系统监控与上层应用相分离的监控体系结构;建立了可信监控数据采集、异常分析、可信策略控制、组成员管理、监控消息发布等模块的总体监控架构,并给出了监控系统的运行流程; ②将传统的故障检测含义进行了扩展,在基于时间预测的故障检测基础之上,把系统异常检测也包含在故障检测之内,形成对系统的综合可信监测;提出了针对大规模分布式系统的分邻域自组织可信监测协议,设计并分析了相关算法;分析了传统的Gossip协议在故障检测方面的优缺点,提出了基于自组织式的Gossip监测算法,并将其进一步改进为基于异步散播的可信监测算法。仿真实验表明,在监控的准确性方面分邻域的自组织可信监测更优,且在通信耗费方面取得了较大进步。而基于异步散播的可信监控算法有效地降低了监测控的时间耗费,增强了大规模分布式系统监控的实时性和fail-stop类型故障检测的准确性。 ③针对传统Δt故障检测方法仅对fail-stop类型的故障进行监测的局限性,从模式识别的角度考虑系统的运行状态的变化,以多维可信监测指标向量作为异常判别的输入,利用降维技术以及原始样本数据最大分散化的思想设计了基于PCA的异常判别算法;结合高维数据向低维空间映射时存在内部流形结构的特点提出了PCLPP异常判别算法;利用样本分类标签进行监督学习的Fisher判别分析的优点并结合流形学习提出了DLPP异常判别算法。仿真实验表明,基于模式识别的异常监测算法能有效地识别出包含系统固有缺陷及恶意故障引起的系统异常,识别精度较高,满足分布式系统中可信监控的实际需求,并且在样本的控制方面也有突出表现。 ④设计了大规模分布式可信监控的原型系统,对系统中每个组件的实现过程给出了详细的介绍;在工程实践方面提出了设计面向大规模分布式应用的可信监控系统的若干原则;在该原型系统之上做了本文所述监控系统的系列实验,验证了系统各组件的功能。 综上,本文在分析研究当前可信监控技术在大规模分布式应用环境中所面临的若干关键问题,设计并改进了一系列监测算法,分邻域自组织算法,以及基于模式识别技术的异常监测方法,对这些协议、算法进行了理论分析及证明并得到了仿真实验的验证。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP393.08

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 卢华玮;面向可信计算的分布式故障检测系统研究[D];重庆大学;2012年
2 张晓琴;网络计算系统的可信监测及信任模型研究[D];重庆大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 左朝树;刘心松;邱元杰;陈小辉;李可;;一种分布式并行服务器节点故障检测算法[J];电子科技大学学报;2007年01期
2 纪俊杰;阳小龙;王进;吴雄飚;林建人;隆克平;;基于信任关系的IP网络容错容侵机制[J];电子与信息学报;2009年07期
3 王怀民;唐扬斌;尹刚;李磊;;互联网软件的可信机理[J];中国科学E辑:信息科学;2006年10期
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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7 梁达;王涛;郑为东;杨柳;;浅析P2P网络存储[A];广西计算机学会——2004年学术年会论文集[C];2004年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 贲晛烨;基于人体运动分析的步态识别算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 赵倩;基于自配置的软件可信性增长模型及方法[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 马杰;网络安全威胁态势评估与分析方法研究[D];华中科技大学;2010年
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6 王浩学;面向服务提供的逻辑承载网构建关键技术研究[D];解放军信息工程大学;2009年
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10 梁竹关;离散时间完全服务两级轮询系统理论研究[D];云南大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 叶青;基于可信的无线传感器网络认证技术的研究[D];安徽工程大学;2010年
2 王春力;基于P2P的网络音频捕获与多路混音算法研究[D];山东科技大学;2010年
3 倪国涛;专网安全策略的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
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7 郭树凯;基于FAHP可信网络用户行为信任评估和决策研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 闵应骅;;前进中的可信计算 第三篇 容错系统结构[J];中国传媒科技;2005年11期
2 左朝树;刘心松;邱元杰;陈小辉;李可;;一种分布式并行服务器节点故障检测算法[J];电子科技大学学报;2007年01期
3 纪俊杰;阳小龙;王进;吴雄飚;林建人;隆克平;;基于信任关系的IP网络容错容侵机制[J];电子与信息学报;2009年07期
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5 李德毅;知识表示中的不确定性[J];中国工程科学;2000年10期
6 王怀民;唐扬斌;尹刚;李磊;;互联网软件的可信机理[J];中国科学E辑:信息科学;2006年10期
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 蔺源;基于用户行为的网格资源发现相关问题研究[D];北京交通大学;2011年
2 杨仕平;分布式任务关键实时系统的防危(Safety)技术研究[D];电子科技大学;2004年
3 何学文;基于支持向量机的故障智能诊断理论与方法研究[D];中南大学;2004年
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5 王超;可生存网络系统的理论与关键技术研究[D];西安电子科技大学;2006年
6 路峰;信任评估模型及其方法研究[D];南京理工大学;2009年
7 常俊胜;虚拟计算环境下基于信誉的信任管理研究[D];国防科学技术大学;2008年
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9 禇灵伟;分布式互联网服务故障管理[D];北京邮电大学;2009年
10 毛先柏;基于支持向量机的模拟电路故障诊断研究[D];华中科技大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 崔天宝;基于云模型的短期电价预测的研究[D];华北电力大学(河北);2008年
【二级引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 张晓琴;网络计算系统的可信监测及信任模型研究[D];重庆大学;2012年
2 张小云;云计算环境中可信服务模型及其关键问题研究[D];武汉大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 杨岩岩;分布式耦合仿真系统故障的分析与研究[D];西南交通大学;2013年
2 赖少光;基于扩展π演算的分布式事务故障检测模型[D];吉林大学;2014年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 杨芙清,梅宏,吕建,金芝;浅论软件技术发展[J];电子学报;2002年S1期
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8 王怀民;唐扬斌;尹刚;李磊;;互联网软件的可信机理[J];中国科学E辑:信息科学;2006年10期
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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6 林宇翔;章岳光;顾培夫;唐晋发;;薄膜滤光片淀积过程实时光学监控系统[A];2004年光学仪器研讨会论文集[C];2004年
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中国重要报纸全文数据库 前10条
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7 通讯员 杨晓慧 崔丽然 记者 高振发;监控系统与公安对接率将达100%[N];河北日报;2009年
8 记者 高永彦;红果城市监控系统工程验收基本合格[N];六盘水日报;2009年
9 梅文;黑龙江推广产量税费监控系统[N];中国煤炭报;2010年
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 于兴治;国家行政监控系统的分析理论与应用研究[D];大连理工大学;2010年
2 常光辉;大规模分布式可信监控系统研究[D];重庆大学;2011年
3 王彦;大型能耗监控系统通信网络及控制策略研究[D];湖南大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 余飞;高温超导磁储能装置监控系统的设计与实现[D];华中科技大学;2007年
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4 栗巍;煤矿现场监控系统的设计与实现[D];复旦大学;2010年
5 锁小军;乌牛泵站监控系统的开发与研究[D];西安理工大学;2000年
6 赵晶晶;分布式煤矿现场集成监控系统的研究开发[D];重庆大学;2004年
7 刘茵;嵌入式的数字家庭监控系统[D];西北工业大学;2006年
8 黄维利;移动工程机械广域定位监控系统的设计与实现[D];东南大学;2006年
9 张华丽;邮电机房动力监控系统的理论研究与开发[D];西北工业大学;2002年
10 王波;油库贮运监控系统设计与工程实现[D];南京理工大学;2004年
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