[发明专利]一种基于复杂网络的集群系统弹性测评方法

说明书

本发明提供一种基于复杂网络的集群系统弹性测评方法，主要包含以下步骤：步骤A：分析测评对象构建系统网络模型；步骤B：根据测评对象设定弹性指标；步骤C：根据测评对象确定扰动参数；步骤D：实施扰动，监控记录系统性能指标；步骤E：汇总性能指标的变化趋势，分析集群系统的弹性性能。本发明提供一种基于复杂网络的集群系统弹性测评方法，在考虑到集群系统复杂性、异构性、深度融合、自组织、自适应等多种复杂特性的前提下，采用本发明提出的弹性指标和测评方法对集群系统受到扰动后弹性的演化特征进行评测，从而更加清晰的刻画集群系统的弹性性能，便于系统设计人员了解系统的性能，并根据需求对系统进行改进，进而提高系统的弹性性能。

技术领域

本发明提出了一种基于复杂网络的集群系统弹性测评方法，它涉及一种基于复杂网络的集群系统弹性测评方法，属于复杂性科学领域以及可靠性领域。

背景技术

随着“中国制造2025”的提出，嵌入式技术、分布式计算、移动通信、智能控制等各类工程技术的蓬勃发展和广泛应用，计算机网络系统、工程控制系统、物联网平台等系统和平台朝着物理层与信息层相融合的智能化方向发展，形成具有复杂性、异构性、深度融合、自组织、自适应等多种复杂特性的智能系统。集群系统为智能系统中一种具有代表性的系统，相比于普通的线性系统，其具有系统功能交互涌现、系统结构动态演化、内外状态深度感知、网络实时适时控制等优势，可以应用于机器人控制、智能制造等方面。

系统的弹性最初用于衡量可持续性，即一个系统的受到扰动后恢复原状的能力，该指标最早应用于生态学领域，用于描述生态系统受到扰动后通过自我修复和反馈调节恢复原状的能力，其概念逐渐应用于系统工程、组织管理等领域。现阶段“弹性”被定义为一种衡量系统应对扰动的能力，包括扰动时吸收扰动以及扰动后系统恢复的能力，扰动可以包括系统内部的故障以及来自系统外部的干扰。针对衡量弹性的指标，现阶段没有一个统一的定义，现有研究主要围绕系统扰动发生时的抗扰能力以及扰动发生后的恢复能力进行测评。现有的弹性指标主要从系统受到扰动后，系统整体的性能函数的降级以及恢复过程进行评判，对于系统内部各节点的演化过程考虑较少。

集群系统相比简单系统而言，由于其功能复杂以及各节点之间的网络拓扑结构复杂，导致集群系统故障规律以及演化规律相对复杂，故障的形式也多种多样。为了使系统具备在复杂工作环境下仍能正常运行的能力，集群系统的弹性性能需要有所提升。但由于集群系统的特性使得如何度量集群系统的弹性成为现阶段的一个难题。

本发明针对于以上的问题及趋势提出了一种有效的解决方案。本方案主要将复杂网络的相关概念引入集群系统的弹性性能测评中来，采用复杂网络中“最大连通子团”这一指标作为集群系统的弹性指标，通过获取故障注入后集群系统的“最大连通子团”规模的变化趋势来衡量系统的弹性性能。本发明采用的基于复杂网络的动态测量的方案，解决了现有的弹性测量方法对于集群系统这种复杂结构系统度量效果差的问题。

发明内容

本发明主要应用于提供一种集群系统的弹性度量以及测评方法。由于集群系统具有复杂性、异构性、深度融合、自组织、自适应等多种复杂特性，其系统结构相对简单系统要复杂，现有的弹性指标主要围绕系统扰动发生时的抗扰能力以及扰动发生后的恢复能力进行测评，对于如集群系统这类内部耦合结构复杂、系统内部节点众多的复杂系统现有的弹性测评方法无法很好的体现系统在受到扰动后弹性的演化特征。于是我们构建出一种可以有效的体现集群系统的弹性性能的测评方法。

针对以上的技术问题以及本发明的目的，本文提出了一种基于复杂网络的集群系统弹性测评方法，方案包括如下部分：

(一)发明目的

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于复杂网络的集群系统弹性测评方法，在考虑到集群系统复杂性、异构性、深度融合、自组织、自适应等多种复杂特性的前提下，采用本发明提出的弹性测评方法对集群系统受到扰动后弹性的演化特征进行评测，从而更加清晰的刻画集群系统的弹性性能，便于系统设计人员了解系统的性能，并根据需求对系统进行改进，进而提高系统的弹性性能。