Введение

Самостоятельно управляемые характеристики распределенных вычислительных ресурсов. Автономные вычисления (АВ) – это распределенные вычислительные ресурсы, обладающие свойствами самоорганизации, адаптирующиеся к непредсказуемым изменениям и скрывающие внутреннюю сложность от операторов и пользователей. Эта инициатива, начатая IBM в 2001 году, была направлена на разработку компьютерных систем, способных к саморегулированию, для преодоления быстро растущей сложности управления вычислительными системами и снижения препятствий, которые эта сложность создает для дальнейшего развития.

Описание

Концепция системы автоматического управления разработана для принятия адаптивных решений, используя политики высокого уровня. Она будет постоянно проверять и оптимизировать свое состояние и автоматически адаптироваться к изменяющимся условиям. Автономная вычислительная среда состоит из автономных компонентов (АК), взаимодействующих друг с другом. АК может быть смоделирован с точки зрения двух основных схем управления (локальной и глобальной) с датчиками (для самоконтроля), исполнительными механизмами (для самонастройки), знаниями и планировщиком/адаптером для реализации политик, основанных на самосознании и осведомленности об окружающей среде. Эта архитектура иногда называется Monitor Analyze Plan Execute (MAPE). Под влиянием такого видения, в последнее время было предложено множество архитектурных фреймворков, основанных на "саморегулирующихся" автономных компонентах. Очень похожая тенденция в последнее время характеризует значительные исследования в области многоагентных систем. Однако большинство этих подходов обычно разрабатываются с учетом централизованных или кластерных серверных архитектур и в основном направлены на снижение затрат на управление, а не на обеспечение работы сложных программных систем или предоставление инновационных услуг. Некоторые автономные системы включают мобильных агентов, взаимодействующих посредством слабосвязанных механизмов связи. Автономия-ориентированные вычисления – это парадигма, предложенная Джиммин Лю в 2001 году, которая использует искусственные системы, имитирующие коллективное поведение социальных животных для решения сложных вычислительных задач. Например, оптимизация муравьиной колонией может быть изучена в рамках этой парадигмы.

Конструктивные шаблоны

Сложность проектирования автономных систем может быть упрощена за счет использования шаблонов проектирования, таких как шаблон «модель-представление-контроллер» (MVC), для улучшения разделения ответственности путем инкапсуляции функциональных аспектов.

Контрольные петли

Основная концепция, которая будет применяться в автономных системах, – это замкнутые контуры управления. Эта хорошо известная концепция берет начало в теории управления процессами. По сути, замкнутый контур управления в самоорганизующейся системе отслеживает состояние какого-либо ресурса (программного или аппаратного компонента) и автономно стремится поддерживать его параметры в заданном диапазоне. По оценкам IBM, в крупномасштабной самоорганизующейся компьютерной системе ожидается работа сотен или даже тысяч таких контуров управления.

Концептуальная модель

Основным строительным блоком автономной системы является способность к восприятию (сенсоры Si), позволяющая системе наблюдать за внешним операционным окружением. Неотъемлемой характеристикой автономной системы является знание цели (намерения) и умение функционировать самостоятельно (например, начальная загрузка, знание конфигурации, интерпретация сенсорных данных и т.д.) без внешнего вмешательства. Фактическая работа автономной системы определяется логикой, которая отвечает за принятие верных решений для достижения своей цели и подвержена влиянию наблюдений за операционным окружением (на основе данных, поступающих с сенсоров). Эта модель подчеркивает, что функционирование автономной системы ориентировано на достижение цели. Это включает в себя её миссию (например, предоставляемые услуги), политики (например, определяющие базовое поведение) и "инстинкт самосохранения". Если рассматривать это как систему управления, то это будет закодировано в виде функции обратной связи или, в эвристически поддерживаемой системе, как алгоритм в сочетании с набором эвристик, ограничивающих её рабочее пространство.