autonóm számítástechnika ( autonomic computing )
DESCRIPTION
Autonóm számítástechnika ( Autonomic computing ). Fogalmak és esettanulmányok. Bevezetés. Az AC egy rendszerszintű megközelítés Automatizálás és felügyelhetőség a rendszer minden rétegében Federált , heterogén komponenensek kohezívan együttműködnek - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi EgyetemMéréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék
Autonóm és hibatűrő informatikai rendszerek
Autonóm számítástechnika(Autonomic computing)
Fogalmak és esettanulmányok
Bevezetés
Az AC egy rendszerszintű megközelítéso Automatizálás és felügyelhetőség a rendszer minden rétegébeno Federált, heterogén komponenensek kohezívan együttműködnek
Három alapvető elv szerint fejlődnek AC rendszereko szabályozástechnikao dinamikus tervkésztéso reflektív, self-aware rendszerek
Az autonomic computing (AC, autonóm informatika) az autonóm idegrendszert modellező rendszertervezési paradigma. A rendszer alapvető állapotváltozóiban bekövetkező változás a teljes rendszert viselkedését megváltoztató beavatkozást vált ki, amely biztosítja, hogy a rendszer egyensúlyi állapotba kerül a környezetével.
Motivation for Autonomic Computing
• System Uncertainty– Very large scales– Ad hoc structures/behaviours
• p2p, hierarchical, …– Dynamic
• entities join, leave, change behaviour
– Heterogeneous• capability, connectivity,
reliability,– Lack of guarantees
• components, communication– Lack of common/complete
knowledge• number, type, location,
availability, connectivity, protocols, semantics
• Information Uncertainty– Availability, resolution, quality of
information– Devices capability, operation,
calibration– Trust in data, data models – Semantics
• Application Uncertainty– Dynamic behaviours
• space-time adaptivity– Dynamic and complex couplings
• multi-physics, multi-model, multi-resolution, ….
– Dynamic and complex (ad hoc, opportunistic) interactions
– Software/systems engineering issues
• Emergent rather than by design
Research directions
Self-* tulajdonságok• A self-* (ön*) tulajdonságok AC rendszerek
makroszkopikus tulajdonságai
Önkonfiguráció - Self-configuration• Automatikus adaptáció a dinamikusan változó
környezethez• Belső adaptáció
o Komponensek hozzáadása vagy elvétele (software)
o Futás közbeni újrakonfiguráció• Külső adaptáció
o A globális infrastruktúra szerintsaját magát állítja be a rendszer
Belső állapot
Környezet
Öngyógyítás - Self-healing• Külső zavarás felismerése, diagnosztizálása és
szolgáltásmegszakítás nélküli kezelése• Autonóm problémafelismerés és
megoldás• A hibás komponenseket
o detektálni,o izolálni,o javítani,o újraintegrálni. Hibás komponens
Önoptimalizáció - Self-optimization• Erőforrások automatikus monitorozása, hangolása,
felügyeleteoMűködés nem előre jelezhető körülmények közötto Erőforrás kihasználás maximalizálása
emberi beavatkozás nélkül• Dinamikus erőforrás allokáció és
terhelés menedzsmento Erőforrás: tárhely, adatbázis,
hálózato Példa: dinamikus szerver fürtök
Resourcemanagement
• Támadásokra való felkészülés, detektálás, azonosítás és védelemo Felhasználói hozzáférés
definiálása és felügyeleteminden erőforrásra
o Jogosulatlan hozzáférés ellenivédelem
Önvédelem - Self-protection
Belső erőforrás
Külső erőforrás
Általánosított „ágens”
Autonomic Element - AE•Az architektúra alapeleme a
•Felügyelt egységből• Adatbázis, alkalmazásszerver , stb
•És autonóm menedzserből álló Autonóm egység
• Feladatai:• A funkcionalitás nyújtása• Saját viselkedésének felügyelete a self-
* tulajdonságok alapján• Együttműködés más autonóm
egységekkelAz autonóm egység
Managed ElementES
Monitor
Analyze
Execute
Plan
Knowledge
Autonomic Manager
AE: Kölcsönhatások
•Kapcsolatok AE-k között:– Dinamikus, ideiglenes,
célorientált– Szabályok és kényszerek
definiálják– Egyezség által jön létre
• Ez lehet tárgyalás eredménye– Teljes spektrum
• Peer-to-peer• Hierarchikus
– Házirendek (policy) szabályozhatják
Önszervezés Az önszervezés
o alacsony szintű egységekben végrehajtott o dinamikus folyamatok összessége, amely soráno struktúra vagy rend jelenik meg o globális szinten.
Az önszervező viselkedést eredményező szabályokat (amelyek a kölcsönhatásokat meghatározzák) az AE-k csupán lokális információ alapján alkalmazzák
AC referencia architektúraRészben vagy teljesen automatizált folyamatok(pl. ITIL folyamatok)
Az AC rendszer által felügyelt erőforrások
IT építőelemek, és összekapcsolásukleírása
Építőelemek kombinálása tipikusforgatókönyvekké
Autonóm Kölcsönhatás
Hogyan lesz a nyers adatból metrika?
Kitekintés: AC vs AI Policy (~szabály, házirend, eljárásrend) alapú tervezés
o Állapot alapú Action
o Explicit ha-akkor (~üzleti szabály) Goal
o Mi a „megcélzott” állapot?o A rendszer dönti el a konkrét akciót (pl. heurisztika)
Utility function (hasznosság)o Minden állapotnak „értéke” vano Nem bináris a hasznosság (nem egyértelmű a célállapot)o Rugalmasabb működés, nehezebb specifikáció
Példa: Action policy „Gold” és „Silver” tranzakciók egy adatközpontban Policy ütközés, „vergődés”
Mi lesz az osztott erőforrásokkal?
Megoldás: a priori tudás bevitele(pl. Gold fontosabb, mint Silver,
bizonyos szint fölött nem kérünk plusz CPU-t, másik szerverre allokáljuk a terhelést, … )
Példa: Goal policy Ugyanaz az adatközpont, cél: „Vágyott/célzott tartományok”
Adott terhelés és erőforráskészlet mellett
T: adott tranzakcióosztály válaszidejeC: erőforrás
α: kapcsolat a CPU és a válaszidő közt λ: terhelés
(egyszerű sorbanállási modell alapján)
Példa: hasznosság alapú policy
Pl. SLA alapján Vezérelhet cél alapú policyt, pl. erőforrás
menedzser szintjéno Egyszerű specifikáció, komplex döntési logika
Kihívások, feltételezések A hasznosság előre ismert
o Rossz specifikáció: Silver osztály „éhezik”o Nincsenek kiugróan fontos/hosszú tranzakciók
Taszkváltás hatása elhanyagolható Válaszidő egyértelműen mérhető
o Átlag? Max? Az erőforrásmenedzsment hatékony
o Nem ront a helyzeten az átkonfigurálás
Autonóm rendszerek összehasonlítása QoS Költség Rugalmasság/Granularitás Autonómia foka Adaptivitás Reakcióidő Érzékenység Stabilitás
Esettanulmány: CoMiFin
Szolgáltatásalapú rendszerek, modellvezérelt fejlesztés, komplex eseményfeldolgozás,…
Esettanulmány: CoMiFin „Communication Middleware for Financial Infrastructures” Motiváció
o Banki rendszerek egyre erősebben függenek külső szolgáltatóktólo Támadások egyre kifinomultabbako Kritikus infrastruktúrák (pl. mobilhálózat, áramellátás, Internet)
elleni komplex támadások kivédéseo Hagyományos kommunikáció lassú (példa: 8 nap egy eset lezárása)
Célo Scheme to set up and manage a secure environment (software,
hardware, monitoring tools, etc.) for information exchange and analysis
Tanszéki spin-off (OptXware) vezette a demonstrátor fejlesztését
Példa: magyar infrastruktúra
Logikai architektúra
AT&T
AIG
ENEL TELECOM
UNICREDIT
SWIFT
CoMiFin
Control Centre
Control Service Centre
Intra-communicationsInter-communications
AIG
AT&T
LLYODS TSB
Online adatfeldolgozás (CEP)
Architektúra
27
CoMiFin management components(OptXware testbed, Budapest)
IBM Event Processing (AGILIS)(IBM Testbed, Haifa)
ED Event Processing (DHT)(ED Testbed, Rome)
Financial Institutions (FI)emulated by Gateways
Logical management (SR creation, …)
Monitoring and evaluationSLA management, visualization Reliable communication
(currently: Java Message Service)
„Szabályozási kör” (részben készült el)
Példa monitorozás megvalósítására
Eredmények megjelenítése
Források Kephart, J. O., & Chess, D. M. (2003). The vision of autonomic computing.
Computer, 36(1), 41-50. IEEE Computer Society. doi:10.1109/MC.2003.1160055 McCann, J., & Huebscher, M. C. (2004). Evaluation issues in autonomic
computing. Grid and Cooperative Computing – GCC 2004 Workshops (pp. 597–608). Springer. doi:10.1007/978-3-540-30207-0_74
Kephart, J. O., & Walsh, W. E. (2004). An artificial intelligence perspective on autonomic computing policies. Proceedings. Fifth IEEE International Workshop on Policies for Distributed Systems and Networks, 2004. POLICY 2004. (pp. 3-12). IEEE. doi:10.1109/POLICY.2004.1309145
László Gönczy, György Csertán, Gábor Urbanics, Hamza Ghani, Abdelmajid Khelil and Neeraj Suri. Monitoring and Evaluation of Semantic Rooms. In Collaborative Financial Infrastructure Protection, Springer, 2012. http://www.springerlink.com/content/l0v4n4185617uq35/
http://comifin.eu/