Integrated Model for Software Performability Measurement Considering Random Performance Degradation and Field-oriented Restoration

摘要

This paper constructs the integrated software performability model reflecting the actual field environ­ment. The time-dependent behavior of the system alternating between up and down states is described by the Markov process. Then we incorporate the undesirable operational state and the field-oriented restoration scenario into the model, i.e., we consider the following two types of operational state: one is operating with the desirable performance level according to specification and the other is with degraded performance level, and the following two types of restoration: one is the restoration with debugging and the other is without debugging. Assuming that the software system can process the multiple tasks simultaneously, we describe the arrival process of the tasks follows a nonhomogeneous Poisson process and treat the processing time limit imposed on each task as a random variable. We analyze the distribution of the number of tasks whose processes can be completed within the processing time limit with the infinite server queueing model. From the model, we derive several software performability measures considering the real-time property. Finally, we illustrate several numerical examples of the measures to investigate the impacts of the difference of the operational performance levels and the field-oriented restoration on the system performability evaluation.%本論文では，運用環境を反映したソフトウェアシステムの性能評価のための統合モデルを構築する．ソフトウェアシステムの動的振舞いはマルコフ過程を用いて記述される．このとき，動作状態および不動作状態について，それぞれ次の2つの状態を考慮する．①システムの動作状態においては，十分な処理性能を発揮している（望ましい）動作状態と処理性能が低下しつつも稼動状態を保っている動作状態の2種類，②運用段階におけるシステムの修復作業として，信頼度向上を目的としたデバッグ作業を伴う修復作業と不稼動時間短縮を目的としたデバッグ作業を伴わない修復作業の2種類，である．システムの形態としてはマルチタスクシステムを想定し，仕事の到着過程は非同次ポアソン過程で記述する．また，各仕事には処理時間制約が課せらている場合を取扱う．このモデルに基づいて，ある時刻までに処理を完了することができた仕事数に関する分布を，無限サーバ待ち行列モデルを用いて解析し，実時間性を考慮したシステムの性能評価尺度を導出する．最後に，本モデルに基づくシステムの性能評価例を示して，稼動中の処理性低下の度合や頻度およびフィールドにおける復旧政策とシステム性能評価の関係について考察する．