2020 Fiscal Year Research-status Report
Towards online fault management techniques for software aging phenomena
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19K04905
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
土肥 正 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (00243600)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ソフトウェア老化 / ソフトウェア若化 / 確率モデリング / ソフトウェア耐故障性 / 縮小推定 / 軽量化アルゴリズム / システム可用性 / システムリソース |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では, システムリソースの消費過程を通じてソフトウェア老化が発生するメカニズムを高水準確率モデルで記述し, ソフトウェア老化現象に対処するためのシステム工学的アプローチを開発することを目的としている. クライアント型サーバシステムの実験を通じて, 様々なリソース消費過程やソフトウェア老化現象を実機上で計測し, ソフトウェア老化現象を特徴づける統計量の抽出を行った. 老化に起因したシステム障害は極めて稀な事象であるので, 加速寿命試験の考え方を応用した実験環境を構築し, 老化現象によるソフトウェアの性能劣化を定量的に推定するための統計モデルを開発した.
本年度は, 老化現象が発現するまでにはシミュレーション上でも時間がかかることから, 加速寿命試験の考え方を導入した実験環境を構築し, 従前までのアドホックアルゴリズムや静的な最適化を伴う既存アルゴリズムを実装することで, システムの可用性を最大にする若化スケジュールを求めることを可能にした.
次に多次元データに対してウェーブレット縮小推定を適用し, マルコフ再生過程と隠れマルコフモデルのノンパラメトリック推定を行うためのアルゴリズムを構築した. この段階で, 実機実験データとソフトウェアの性能指標をオンラインで観測しながら老化現象を定量化し, 逐次的に若化の開始時期を判定するためのスキームを概ね完成することが出来た. さらに, システム可用性を最大にするためのオンライン適応若化スケジュールの生成アルゴリズムを開発し, その効果を定量的に調査した.
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画されていた理論解析と実験も終了し, 進捗状況は予定通りである. 2020年度は関連したテーマに関する7編の国際学術論文誌で論文を発表し, 4編の国際会議論文を発表することが出来た.
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度に当たる2021年は, 確率的最適化アルゴリズムの開発に重きを置き, 強化学習と確率近似, さらにはアルゴリズムの高速化を図るために他の機械学習アルゴリズムの適応可能性について検討する. 最適化アルゴリズムに関しては一致性の証明と大域的最適解への収束の証明が必要であり, 未知であるが真の最適解に漸近的に収束するための条件を導出することも数理的な課題となる. 最終的には, ソフトウェアの老化現象を予防保全の観点から効果的に抑止し, ユーザが意識することなく自動的に若化を通じて予防保全を実施するための方法論を開発することで, 実システムに実装するための課題（軽量化, 実時間化）を検討する.
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| Causes of Carryover |
コロナウィルス感染拡大により, 予定していた国際会議および国内研究集会の予定がほとんどキャンセルとなり, 大幅に計上していた旅費・宿泊費を使用することが出来なかった. 2021年度はオンライン会議への参加を見込んでおり, さらに研究を実施する上で必要なPC環境を向上することで, 早い段階で研究目的を達成することを予定している.
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