Старіння програмного забезпечення в контексті його надійності: огляд проблематики

This paper presents the review and analysis of literary sources devoted to the study of the software aging phenomenon. The aging process is characterized as performance deterioration and increase of failure rate that has a negative impact on the software reliability. The study has found that software errors and their accumulation during program execution were the cause of the aging software. The basic concepts and characteristics related to the phenomenon of aging, such as effects, factors and aging metrics, time to resource exhaustion, time to aging-related failure and workload are determined. One of the software aging characteristics determines that it can be removed or delayed by external intervention. The technique of prevention and delay of aging is called software rejuvenation. The paper considered a common set of factors that is characteristic of all systems and the phenomenon of aging in general. The factors can be classified into two following types: external, such as software errors and code metrics, and external, such as environment, human and functional. The important task is to identify specific factors for specific systems, in particular, mobile platforms. The study reviewed and compared the main methods and approaches to study and modeling of software aging process. Aging phenomenon is studied at the theoretical level using analytical models and at the empirical level using data analysis. The paper states that the hybrid approaches could be used in researches because they incorporate the benefits of approaches based on analytical models and on measurements. Aging characteristics indicate that mobile operating systems and applications exposed to aging and there is a need to study this phenomenon in order to ensure the reliability of modern software. Mobile systems are vulnerable to manifestations of aging effects, since they work for a long time without rebooting and have a limited amount of resources, such as memory. To sum up, it is necessary to continue research of the mobile software aging, in particular to identify the aging factors of mobile applications and explore the application of methods and models for mobile systems.Проведено огляд та аналіз літературних джерел, в яких досліджено явища старіння програмного забезпечення. Процес старіння охарактеризовано як погіршення продуктивності і збільшення кількості відмов, що має негативний вплив на показники надійності програмного забезпечення. Встановлено, що помилки програмного забезпечення та їх накопичення протягом виконання програми є причиною виникнення старіння програмного забезпечення. Визначено основні поняття та характеристики, що стосуються явища старіння, зокрема ефекти, чинники та метрики старіння, час до виснаження ресурсів, час до відмови старіння та робоче навантаження. Розглянуто класифікацію чинників старіння програмного забезпечення. Встановлено, що чинники можуть бути загальні для всіх систем і спеціальні для конкретних систем, зокрема мобільних. Здійснено порівняльний аналіз основних методів та підходів до моделювання процесу старіння програмного забезпечення. З'ясовано, що розроблення гібридних підходів та моделей, які включають переваги аналітичних моделей та моделей на основі вимірювань, є перспективним напрямом у вивченні проблеми старіння ПЗ. Показано, що мобільні операційні системи та додатки є особливо чутливими до ефектів старіння, оскільки вони працюють тривалий час без перезавантаження та часто мають обмежені ресурси, такі як пам'ять. Обґрунтовано актуальність урахування впливу цього явища для забезпечення надійності сучасних мобільних і вбудованих систем

Modeling and analysis of high availability techniques in a virtualized system

Availability evaluation of a virtualized system is critical to the wide deployment of cloud computing services. Time-based, prediction-based rejuvenation of virtual machines (VM) and virtual machine monitors, VM failover and live VM migration are common high-availability (HA) techniques in a virtualized system. This paper investigates the effect of combination of these availability techniques on VM availability in a virtualized system where various software and hardware failures may occur. For each combination, we construct analytic models rejuvenation mechanisms to improve VM availability; (2) prediction-based rejuvenation enhances VM availability much more than time-based VM rejuvenation when prediction successful probability is above 70%, regardless failover and/or live VM migration is also deployed; (3) failover mechanism outperforms live VM migration, although they can work together for higher availability of VM. In addition, they can combine with software rejuvenation mechanisms for even higher availability; (4) and time interval setting is critical to a time-based rejuvenation mechanism. These analytic results provide guidelines for deploying and parameter setting of HA techniques in a virtualized system