基于多重分形的软件性能衰退预测方法的研究

摘要

近年来，很多研究人员对长时间持续运行的软件系统的测量与分析，发现导致软件性能衰退的主要原因之一是系统资源的耗尽，而且软件系统运行时监测和采集到的系统资源耗费数据显示出了分形的特性。 本文围绕基于测量的软件抗衰策略，结合多重分形分析的方法，对系统性能参数时间序列的波动规律进行研究，预测资源消耗和软件衰退的趋势。 文中首先借鉴分形理论，对影响软件性能的系统资源参数的分形结构进行分析，重点是将多重分形谱及相应参数应用于参数序列波动性的预测研究。实例结果发现，参数的波动并非是个随机过程，而是具有分形特性的；内存资源参数的多重分形谱特征，能够定性地分析参数序列在系统运行过程中随时间变化的情况。 其次，使用软件运行过程中采集到的系统资源耗费数据，分析系统内存资源序列的Holder指数，根据与系统内存资源相关的多个参数，所求得的多维Hiolder指数进行实证分析，指出该指数的分布情况对软件性能有一定的预测能力，并且可以考虑到多个参数对软件性能的影响。利用对该指数的预测，能够较全面地实现对软件性能衰退的预测。 最后，采用统计预测中经典的自回归滑动平均模型，对指数序列进行分析，并建立相应的预测模型，试验结果显示能够达到较好的预测效果，从而为执行软件自愈策略提供依据。

目录

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声明

1绪论

1.1研究背景

1.2软件抗衰研究现状

1.2.1基于模型分析方法

1.2.2基于测量分析方法

1.2.3国内外研究现状

1.3本文主要工作

1.4本文的结构与组织

2预测和预测方法研究

2.1预测基础理论

2.2多种预测方法的研究

2.3本章小结

3分形与多重分形的理论研究

3.1分形理论

3.1.1分形概述

3.1.2分形主要研究分支

3.1.3分形分析方法理论

3.2多重分形理论

3.2.1多重分形概述

3.2.2多重分形分析方法理论

3.3本章小结

4一种基于多重分形的软件性能衰退预测方法

4.1预测过程描述及结构图

4.2数据的分形特点分析

4.2.1 Hurst指数计算

4.2.2 Hurst指数解释

4.3数据的多重分形特性分析

4.3.1尺度函数的性质

4.3.2多重分形谱的性质

4.4多维H(o)lder指数的计算

4.4.1算法描述

4.4.2算法有效性验证

4.5 H(o)lder指数的预测建模

4.5.1预测采用的模型

4.5.2建模步骤

4.6本章小结

5预测实例分析

5.1数据来源

5.2数据的选取

5.3系统性能参数的分形特点分析

5.3.1 Hurst指数的计算分析

5.3.2多重分形谱的分析

5.4性能参数的多维H(o)lder指数计算

5.5对多维H(o)lder指数的预测

5.6本章小结

总结与展望

致谢

参考文献