一种优化的数据流驱动的微服务化拆分方法

近年来,微服务架构已经成为软件工程领域比较流行的架构风格,其天然支持DevOps和持续交付、以及可伸缩性、可扩展性好等特性驱动着业界实践者纷纷向微服务架构迁移.然而,采用微服务架构也面临诸多挑战,其中最关键的是缺乏自动化、一体化的解决方案来高效支持面向微服务的拆分设计以及候选微服务架构的评估.为了应对该挑战,本文对已有的数据流驱动的服务拆分方法的局限问题（例如,效率和灵活性）进行改进,在此基础上提出了一种优化的服务拆分方法（DFD-A）.该方法通过动静态分析相结合的方式实现了更加高效的数据流信息自动化收集,同时采用了两阶段的聚类算法来取代完全基于自定义规则的服务拆分算法.本文同时实现了原型工具来支持从数据收集分析、服务拆分到候选微服务架构评估的完整且自动化的过程.案例研究结果表明本文所提出优化方法DFD-A及其原型工具在保证拆分结果有效性的基础上,可以更加高效且灵活地支持面向微服务的自动化拆分与评估.     

基于信任和服务预测的无线接入服务博弈控制方案

自私的移动节点不仅不会无偿为其他节点转发分组,而且有多占系统资源的动机.为此,提出了一种移动节点与无线接入点之间的接入服务博弈控制方案.方案基于已有移动节点的行为信任等级、请求服务所需的资源要求,预测其未来一定属性组合条件下各个信任和请求服务等级的概率,并结合博弈分析给出了无线接入点接纳移动节点的概率和接纳控制的决策条件.一旦收到某移动节点的接入服务请求,并根据接纳概率,若无线接入点决定处理它,则基于贝叶斯网络模型预测其信任和请求服务等级的未来值.基于预测值、接纳概率、移动节点的欺骗概率,无线接入点判断是否响应其接入服务请求.应用示例与仿真分析表明,方案对移动节点具有良好的激励作用和较强的服务响应能力,而且博弈消息代价比现有相关方案小.     

一种基于微服务架构的服务划分方法

对单体系统进行微服务划分能有效缓解单体架构中系统冗余、难以维护等问题,但是现有的微服务划分方法未能充分利用微服务架构的属性信息,导致服务划分结果的合理性不高.文中给出了一种基于微服务架构的服务划分方法.该方法通过系统服务与属性的关联信息来构建实体-属性关系图,然后结合微服务架构的特征信息与目标系统的需求信息制定服务划分规则,量化两类顶点之间的关联信息,生成实体-属性加权图,最后应用加权的GN算法自动地实现系统的微服务划分.实验结果表明,该方法在服务划分的时效性上有较大提升,并且生成的微服务划分方案在评估指标上的表现更好.     

船载系统日志自动分析软件的设计与实现

船载中心计算机系统的系统日志和测控软件日志记录了大量的系统故障与软件异常信息,如何及时、全面地分析系统日志、软件日志,发现系统运行故障,并及时予以处理、解决,是系统运维人员的一项重要工作;针对当前船载中心计算机系统日志分析现状及存在的问题,系统日志和测控软件日志自动分析软件给出了解决的思路和方法,提出并介绍其实现的技术要点和效果;测试结果表明日志自动分析软件有效地提升了人员工作分析效率,在快速分析故障问题和批量进行系统日志维护方面具有较好应用.     

MANET下环境感知的服务可用性量化评估模型

移动Ad hoc网络(MANET)环境下,移动节点通过向其他节点提供服务是进行资源共享与能力协同的有效方式.但是由于 MANET环境的复杂性、链路的动态性和节点的异构性等特点,使得服务可用性时刻都在发生变化,且难以量化.通过对 MANET环境下服务运行环境和对影响服务可用性的节点、网络环境可用性的分析,提出了一个具有环境感知能力的服务可用性量化评估模型EQAM-SA,该模型由服务请求触发,实时获取服务运行参数、量化评估指标,并采用层次分析法和多属性综合评估法对服务的可用性进行量化评估.最后通过仿真实验验证了EQAM-SA的可行性和有效性.     

看重日志分析——天融信推出安全审计综合分析系统

9月8日获悉,天融信推出了一套安全审计综合分析系统——TOPSEC Auditor。此系统能对采集到的日志统一管理.并结合对各种入侵行为进行检测.由此自动生成详细的风险评估报告和综合报表。为解决网络安全问题提供了一个综合的安全审计管理平台。TOPSEC Auditor 采用综合的。集中的日志审计分析系统,能够采集包括操作系统日志,防火墙系统日志.入侵检测系统日志、网络交换及路由设备的日志以及各种服务和应用系统日志等等。对于重要的信息.TOPSEC Auditor 会采用多种方式(如 E-mail、windows     

大规模无线传感器网络中基于振荡轨迹的数据存储与发现机制

在大规模无线传感器网络中,在不存在基站节点的情况下,节点组成对等网络,任何一个节点都有可能成为数据消费者节点或者数据生产者节点.传感器网络是一种资源受限的自组织网络,节点的能量和计算能力不足以支持复杂协议的设计.如何让随机产生的消费者节点和生产者节点能够有效迅速地发现对方并进行数据查询工作是传感器网络研究中的一个难点.利用数据为中心的存储策略,提出了一种振荡轨迹的数据存储发现机制.该方案要求消费者节点和生产者节点将查询或者数据存储到相应的振荡路径上.该方案不需要节点存储全局的网络信息,每个节点根据局部信息和预设的反射角度进行路由选择和数据转发.理论上,所有的振荡轨迹满足两两相交的特性,保证了数据查询成功率,而且消费者节点在查询数据时所需要的跳步距离是有界的,同时该方案能够保证数据负载的平衡.     

基于μCLinux的嵌入式智能节点的设计与实现

研究了一种应用于工业测控的基于μCLinux的嵌入式智能节点设计方案,该节点采用32位嵌八式ARM微处理器和嵌八式实时操作系统,能够实现对现场数据的检测、控制,具有通用的网络化接口.该方案在保证控制任务完成的可靠性前提下,每个节点可以实现多路数据采集与控制,具有网络化监控的功能,从而可以将检测和控制节点集成在局域网中,提高了设备的自动控制的安全性、及时性,满足集成化、先进化对信息控制的新需求,具有较好的应用前景.     

一种移动终端与远程计算机间的通信机制

分析J2ME的4层结构以及不同虚拟机、配置层与简表的关系,基于服务GPRS支持节点与网关GPRS支持节点,实现一种移动终端与远程计算机间的通信机制。该机制使移动终端采用J2ME编程实现接收信息、发送信息和控制功能,远程计算机端采用VB6.0编程实现初始化、数据收发和命令解析与执行功能。实验结果表明,该机制具有良好的通信能力,能够满足各种远程控制系统的通信需求。     

面向持续软件工程的微服务架构技术专题前言

随着软件互联网化和服务化的高度发展,持续性(continuity)成为现代软件系统的基本特性之一,覆盖从商业策划、软件开发、运维、演化的所有环节,使得软件系统在持续稳定提供功能和服务的同时,软件系统的边界和内部结构始终处于不断变化、持续更新和适应之中,持续软件工程(continuous software engineering)由此被提出并迅速得到广泛的实践应用.微服务(microservice)架构作为一种全新的去中心化分布式架构,在软件架构层面成为适应持续软件工程发展的必然趋势,而领域驱动设计(domain-driven design,简称DDD)伴随着微服务架构的兴起也重新获得了业界的广泛关注,二者共同关注服务自顶向下的合理设计和分解.微服务架构与领域驱动设计共同支持实现现代软件系统的持续性特征.为了反映中国学者和实践者在求解以微服务架构为代表的持续软件工程所面临的架构难题和挑战过程中取得的理论、技术或实验方面的创新性、突破性的高水平研究成果,特设立此专题. 本专题采取公开征稿的方式,共收到19篇投稿并通过了形式审查.特约编辑邀请了20余位领域专家参与审稿,每篇稿件至少邀请2位评审专家并经过两轮审稿.共计10篇稿件通过第1轮评审,并在CCF中国软件大会上进行了报告.经过第2轮终审,最终有6篇论文入选本专题.其中, 论文“基于混沌工程的微服务韧性风险识别和分析”研究微服务架构系统的韧性风险识别问题,通过向系统引入随机环境扰动并观察服务性能的变化来寻找潜在韧性风险,向运维人员提供参考. 论文“面向微服务架构的开发组织适应性评估框架”通过系统化文献综述得出了使用微服务架构对组织产生的7个方面的影响,进一步提出了一个用于评估并提高开发组织对于微服务架构的适应性的评估框架. 论文“一种优化的数据流驱动的微服务化拆分方法”提出了一种自动化的微服务拆分与评估方法DFD-A,支持从数据收集分析、服务拆分到候选微服务架构评估的自动化设计过程,并实现了原型工具. 论文“一种监控系统的链路跟踪型日志数据的存储设计”基于开源的应用性能监控系统CAT,提出了一种针对tracing类型日志数据的存储设计方案,提升了存储效率和查询效率,并在美团点评线上系统中得到真实 应用. 论文“基于多源特征空间的微服务可维护性评估”提出了一种多源特征空间模型以统一表示软件维护过程中产生的多源数据.基于该模型提出了微服务代码可维护性度量,并实现了原型工具MicroEvaluator. 论文“多版本共存的微服务系统自适应演化方法”针对微服务系统中的多版本共存现象和用户/运维需求的变化,提出了最优化微服务系统演化方案的设计方法,实现了相应的编程框架以支持微服务系统自适应演化. 本专题面向持续软件工程和微服务架构的研究人员和工程实践人员,内容涵盖系统软件、软件工程等领域,反映了我国学者在以微服务架构为代表的持续软件工程方法、技术以及支持工具等方面的高水平研究成果.感谢《软件学报》编委会、中国计算机学会软件工程专委会与系统软件专委会对专题工作的指导和帮助,感谢专题全体评审专家及时、耐心、细致的评审工作,感谢踊跃投稿的所有作者.希望本专题能够对国内持续软件工程和微服务领域的科研工作有所促进.     

一种能量有效的平面式无线传感器网络的信任管理模型

信任管理机制解决了来自无线传感器网络的内部攻击问题,但同时产生由信任评价带来的额外开销。现有的信任管理模型对节点信任度的评价缺乏公平性,导致节点使用率的降低。为了解决信任机制在无线传感器网络的耗能问题,提出了一种能量有效的平面式无线传感器网络信任模型。通过节点的自身性能与任务难度的关系定义节点的执行度,在确保信任管理有效性的同时,增强节点信任度评价的公平性,从而提高传感器节点的使用率,降低了能量消耗。最后通过模拟实验,证明该信任模型与传统信任模型相比,能够有效检测恶意节点,同时大大降低了节点的能量消耗,提高了网络生存周期。     

基于Spring_Cloud微服务构架的局域网智能管理系统设计

近年来,局域网内各种病毒和网络攻击层出不穷,局域网管理遇到越来越多的问题和困难,根据局域网内5个不同的网络场景和实际需求,本文设计了局域网智能管理系统,系统主要包括5大功能模块:局域网资产管理、局域网服务器监控、站点监控、局域网流量监控、恶意软件探测,通过对系统模块的分析,利用阿里巴巴Nacos与SpringCloud建立了基于SpringCloud的局域网智能管理系统构架,将局域网智能管理系统的5个功能模块拆分成更小的微服务,与SpringCloud系统构架微服务,共同建立共享的微服务集群,本文详解分析了系统构架的组成和功能,以及系统构架所用到的关键技术和主要工具。同时,通过采用Docker容器的方法,将微服务部署在容器内实现快速迁移,方便将具体微服务部署到不同的环境中。     

基于Thrift-Eureka改进的微服务技术研究

首先介绍了航天型号软件开发框架遇到的问题,分析了航天型号垂直应用框架和微服务框架的优缺点,着重介绍了目前互联网领域流行的微服务框架Thrift-Eureka[1-2]和Dubbo;接着描述了互联网领域的微服务框架适配航天型号软件领域遇到的问题;然后基于微服务框架思想和Dubbo微服务框架,提出了一种适用于航天型号软件领域的微服务框架;该服务框架有两种使用模式,一种适用于包含数据库的型号软件系统;另一种适用于不包含数据库的型号软件系统;针对有数据库的型号软件系统,利用数据库系统来实现微服务框架的注册中心功能;针对没有数据库的型号软件系统,利用广播协议、本地日志来实现微服务框架注册中心功能.     

基于时隙侦听的无线纳米传感器网络接入机制

针对太赫兹无线纳米传感器网络节点处理能力弱,功耗低的问题,提出了一种基于时隙侦听的传感器节点接入方案.将时间划分成等长的帧,主控节点通过发送帧同步信号实现整个网络所有节点的帧同步.当传感器节点出现发送数据请求时,通过侦听每个时隙,寻找一个空闲时隙发送数据,省去了主控节点与接入节点间控制信息的交互,具有简单、易于实现的优点.优化了帧周期设定,并提出了一种避冲突方法.仿真结果显示:方案可以在冲突概率较低的同时,实现高数据吞吐量.     

基于动态信任的区块链激励共识机制研究

针对实用拜占庭容错(PBFT)共识机制中主节点可能出错导致大量通信资源浪费的问题,提出一种基于信任动态激励的共识机制优化方案ITPBFT(incentive trust-PBFT).利用信任评价模型对系统内节点的共识行为进行评价,添加动态激励机制,引入节点等级机制,选取信任度高的节点作为主节点.通过对优化方案进行仿真实验和分析,验证了该机制可以有效提高共识机制的容错能力、降低共识的时间、提高系统的吞吐量并提高网络波动时的稳定性和可恢复性.该优化机制可有效提高共识的效率,避免通信资源的浪费.     

一种新的复杂网络节点重要性评估方法

网络拓扑结构及节点间的相对距离对复杂网络节点的重要程度具有较大影响。在分析并研究现有节点重要性评估方法的基础上,根据邻居节点的拓扑结构并结合万有引力定律,提出一种基于改进重力中心性的复杂网络节点重要性评估方法。实验从SIR传播模型的准确性和单调性两方面验证了该方法的有效性,且结果表明其可对节点重要性进行重新排序,相比度中心性、介数中心性等方法能更准确地评估复杂网络节点的传播能力与重要性。     

事件驱动的微服务调用链路数据动态采集方法

微服务调用链路数据是微服务应用系统日常运行中产生的一类重要数据,它以链路形式记录了微服务应用中一次用户请求对应的一系列服务调用信息。由于系统的分布性,微服务调用链路数据产生在不同的微服务部署节点,当前对这些分布数据的采集一般采用全量采集和采样采集两种方法。全量采集会产生较大数据传输和数据存储等成本,而采样采集则可能会漏掉关键的链路数据。因此,提出一种基于事件驱动和流水线采样的微服务调用链路数据动态采集方法,并基于开源软件Zipkin设计实现了一个微服务调用链路数据动态采集系统。该系统首先对不同节点符合预定义事件特征的链路数据进行流水线采样,即数据采集服务端只在某节点产生事件定义的数据时对所有节点采集同一链路数据;同时,针对不同节点的数据产生速率不一致问题,采用基于时间窗口的多线程流式数据处理和数据同步技术实现不同节点的数据采集和传递;最后,针对各节点链路数据到达服务端先后顺序不一的问题,通过时序对齐方式进行全链路数据的同步和汇总。在公开的微服务调用链路数据集上的实验结果表明,相较于全量采集和采样采集方法,所提方法对于包含异常、慢响应等特定事件的链路数据具有采集准确性高、效率好的效果。     

嵌入式控制结点群上的一种通信方案设计

为解决现行RS485组网方式限制了通信节点数及网络扩展的问题,基于RS485总线提出了一种嵌入式控制结点群的组网方式及控制协议。通过在主控器与叶子节点间加入中继器,将485总线支持的节点数扩展到2.7万个,建立一对多控制的嵌入式结点集群。针对该网络特点,对Modbus协议进行扩展,增加了中继层规约。与传统单纯增加物理地址长度的方式不同,新扩展协议采用局部寻址方式,打破了Modbus地址长度对子节点数的限制,并引入节点扫描和差错反馈机制,从而实现了主控器对各网络节点的可靠控制;同时,控制协议保持了原Modbus协议的简单性,还具有易移植、可扩展的特点,便于在单片机上实现。在采用扩展协议时,一层中继器的引入导致周转延迟增加10.36%,而两层中继器则将延迟率增加了69.9%,并使总延迟较原始Modbus系统增加2.4倍左右,但实际中采用的两层中继系统将平均延迟控制在了70 ms以下。结果表明,该方案在牺牲一定系统实时性能的前提下,实现了嵌入式节点的集群化管理。     

一种微服务框架的实现

相对于传统单块架构,微服务框架具有技术选型灵活、独立按需扩展、可用性高等优点,更适合当前互联网时代需求. 但微服务架构的应用也会引入新的问题,如跨进程通讯、服务注册发现、分布式Session管理等. 本文在对传统框架和微服务框架进行分析比较的基础上,给出了微服务框架的一种实现方案. 该方案设计了微服务框架的功能架构,对微服务框架引入的关键问题给出了解决方案. 采用该实现方案进行业务系统开发,开发人员只需要关注微服务内部业务功能的开发,微服务之间的注册、发现、监控和Session管理由微服务框架完成,简化了系统开发的难度,提高开发效率.     

区块链实用拜占庭容错共识算法的改进

针对应用于联盟链的实用拜占庭容错（PBFT）共识算法网络结构静态、主节点选取随意和通信开销较大的问题，提出了一种改进的实用拜占庭容错（EPBFT）共识算法。首先，给共识节点设置一系列活动状态使得节点通过状态转换在系统中拥有完整生命周期，由此节点可以动态地加入和退出，系统拥有动态的网络结构。其次，对PBFT的主节点选取方式加以改进，增加以最长链为选举原则的主节点选举过程。在主节点选举完成之后，通过数据同步和主节点验证过程进一步保证主节点的可信性。最后，优化PBFT算法的共识流程以提高共识效率，使得EPBFT算法的通信开销在视图变更较少发生的情况下降低为PBFT算法的1/2。实验结果表明，EPBFT算法具有较好的有效性和实用性。