通过需求驱动的自适应集成优雅降级与恢复
软件工程
2024-04-09 v2 形式语言与自动机理论
计算机科学中的逻辑
系统与控制
系统与控制
摘要
信息物理系统(CPS)面临环境不确定性，例如恶劣运行条件、恶意攻击和硬件退化。这些不确定性可能导致故障，使系统处于次优或不安全状态。能够抵御此类不确定性的系统依赖于两类操作：(1)优雅降级，确保系统在意外环境条件下维持可接受的安全水平；(2)恢复，促进正常系统功能的恢复。通常，降级和恢复机制彼此独立开发，随后集成到系统中，要求设计者开发额外的、针对特定场景的逻辑来激活和协调这两类操作。本文提出一种通过自动触发和协调优雅降级与恢复来提高系统弹性的自适应方法。该方法的核心思想是将降级和恢复视为需求驱动的自适应任务：降级可视为暂时弱化系统需实现的原始（即理想）需求，而恢复则是在环境返回预期运行边界时强化被弱化的需求。此外，通过将弱化和强化视为对偶操作，我们认为单一基于需求的自适应方法足以实现降级与恢复之间的协调。给定以信号时序逻辑(STL)指定的系统需求，我们提出一个运行时自适应框架，根据环境变化执行降级和恢复。我们描述了该框架的原型实现，并通过无人水下航行器的案例研究证明了所提方法的可行性。
引用
@article{arxiv.2401.09678,
title = {Integrating Graceful Degradation and Recovery through Requirement-driven Adaptation},
author = {Simon Chu and Justin Koe and David Garlan and Eunsuk Kang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.09678},
year = {2024}
}
备注
Pre-print for the SEAMS '24 conference (Software Engineering for Adaptive and Self-Managing Systems Conference)