微服务的故障检测方法研究

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随着软件系统的不断发展,微服务系统架构正在逐渐成为主流的开发思想和系统架构。微服务架构在高度解耦单体系统的基础上,使得原来逐渐臃肿的单体软件程序被拆分成一个个独立的子系统。微服务在带来巨大优势的同时,也给系统运维及其稳定性带来巨大的挑战。一方面,微服务系统子系统数量众多,运维成本呈指数式增加。另一方面,微服务系统发生故障时,非常容易造成故障的大规模扩散,其影响范围相较于传统单体软件来说更大,危害性也随之变大。微服务系统的自动故障检测是一个亟需解决的问题。在微服务系统运行时产生的数据中,日志已成为帮助系统维护的重要数据。基于日志的自动化分析和异常检测是目前最重要方法之一。但是,现有的方法需要依赖大量手动标记的训练数据,或在历史异常知识有限的情况下表现不尽如人意,因此现有的基于日志的异常检测方法仍然存在难以实际应用的问题。在本文中,我们提出了一种新颖的基于日志的实用异常检测方法PLELog,该方法借鉴半监督学习的方法的思路,提出了一种基于无监督算法的自动标注方法,并通过概率标签估计对聚类算法产生的噪音进行适应性调整。在此基础上,通过设计基于注意力机制的GRU神经网络分类器模型,PLELog能够通过学习抽象语义信息来保持对不稳定日志数据的免疫力,并有效地检测异常。我们在两个使用最广泛的公共数据集上评估了PLELog,结果证明了PLELog的有效性,其性能明显优于已比较的方法,其F1值平均提高了181.6%。除此之外,为了验证PLELog在实际应用场景的有效性,PLELog已应用于天津大学信息与网络中心和中国汽车研究中心的两个实际系统中,进一步证明了其实用性。
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