基于动态网络分析理论的大规模软件故障预测模型与可视化界面实现.pdf

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1、软件技术学术探讨2015年第9期基于动态网络分析理论的大规模软件故障预测模型与可视化界面实现胡晓晔（宝鸡文理学院教学设备与实验室管理处，陕西宝鸡721007）[摘要]本文将大规模软件动态运行信息映射为随时间变化的调用关系网络，通过采用K核分解算法提取此静态网络的层次结构与核心节点信息进行可视化显示；同时基于矩阵二范数方法对动态网络的结构进行频谱分析实现故障定位；对大规模软件的运行状况进行了可更新的监控，实现了异常的预测，把实验的结果与理论很好地结合在一起，验证了预测模型的有效性，并为本模型的进一步扩展提供

2、了可能。最后实现了该系统的可视化界面。[关键词]大规模软件；复杂网络；故障预测；故障定位；可视化界面中图分类号：TP311.52文献标识码：A文章编号：1008-6609(2015)09-0057-03信息和静态信息提取出来，再将软件的动态运行方法调用序1概述列所映射的调用关系网络进行分析，并利用可视化界面直观随着人们对软件系统功能需求的不断增加，软件系统变地展示出来，进而达到故障与异常的检测与定位。得越来越庞大和复杂，尤其是软件系统的缺陷和漏洞很难避本文提出了一种基于调用动态网络的系统检测机制，通免。软

3、件系统在达到一定规模之后，随着软件的长时间运过本文实现的大规模软件故障预测与定位系统完成了调用行，软件系统模块存在“老化”的特点，总是面临各种故障或关系网络的生成，并利用本模型对网络进行实时分析和监者失效问题，或者由于内在的缺陷漏洞从而导致受到不同程控。模型基本性质有：度的攻击。总而言之，现代社会的正常运作越来越依赖于基(1)复杂网络适应性：基于K核分解算法对网络静态结础设施的软件系统的安全可靠的运行。果分析，能够形象地显示出大规模复杂网络的层次结构信息软件系统的可信性问题已经成为国际上普遍关注的问与核心

4、节点，更加难得的是此思想可以分析超大规模的网题。现代大规模软件系统导致其产生可信问题的原因总结络，这一点在利用K-core分解全美各航线大规模节点数据上起来有：已经得到了充分的体现，因此说我们提出的模型系统可以用(1)软件规模越来越复杂，人为配置以及使用不当，或者来分析超大规模网络系统，具有可移植的良好特性；软件存在内在缺陷。(2)不同的时间片段特性：由于我们的模型是利用实时(2)软件的开发和运行环境已经由传统的静态封闭环境监控的原理可以用来监控网络中每一个时间段内的状态改发展为开放多变的互联网环境，而恶

5、意代码的大量存在会破变，记入下每一个状态对应调用关系网络，利用该网络就可坏软件系统的正常运行。以分析所监控软件的未来发展趋势。为了解决系统面临的迫切的可信问题，国内外众多组织2.2大规模软件系统故障预测方法与理论机构已成立全球的计算平台和可信计算联盟组织，正致力于2.2.1动态网络分析方法简介解决面临的安全和可信问题。系统模型的故障预测与定位整体按照以下流程：基于上述背景，本文将基于复杂网络研究的理论基础，(1)对软件运行过程进行持续的监控；着重研究大规模软件系统中的故障预测与定位问题，主要包(2)将监控

6、得到的数据经过处理后生成相应的系统某一括大规模软件系统的动态与静态分析方法，基于复杂网络的时间段内的方法调用关系图；故障预测与定位方法，以及结果的可视化界面显示部分。(3)对被监控软件进行基本功能块的划分，根据划分结2大规模软件系统故障预测模型的理论分析果生成相应的特征网络与入口函数；2.1基本原理(4)对软件的动态运行行为进行持续监控，生成相应的本文基于复杂网络理论，将大规模软件系统的动态运行时间片段∆ti内系统的调用关系网络Gi；——————————————作者简介：胡晓晔，男，陕西宝鸡人，工程师，研

7、究方向：网络建设管理与网络安全。-57-学术探讨软件技术2015年第９期(5)根据动态网络结构演化公式G’i+1=f(Gi,∆ti+1)来预测系统结果故障预测与K核分解图显示模块定位结果软件下一时间段内的状态G’i+1；(6)根据动态网络结构测量公式d=g(G’i+1,Gi+1)来对软件故障分析模块故障预测模块故障定位模块∆t’i+1内得到的监控状态Gi+1同预测状态Gi+1的差异进行测量；如果测量公式得到的差异值超过了我们设定的阈值，则数据库监控数据表调用关系表方法名字典认为被监控软件在∆ti+1在当前

8、功能块发生了异常。2.2.2调用关系网络的矩阵表示形式数据获取调用关系网络的数据结构可以有邻接矩阵和加权矩阵与预处理故障注入模块监控模块数据处理模块两种形式。图1研究框架图邻接矩阵：为了能够准确地检测到矩阵元素的变化，本文在邻接矩阵的基础上做了一些限定，定义矩阵中的每一个大规模软件系统研究框架系统一共分为5个子模块：位置(a,b)代表确定的含义，这样避免出现同构图的邻接矩阵监控模块：对软件行为进行持续监控，得到软件运行时相似的