孟海宁，童新宇，石月开，朱磊，冯锴，黑新宏

（1.西安理工大学计算机科学与工程学院，陕西 西安 710048；2.陕西省网络计算与安全技术重点实验室，陕西 西安 710048）

1 引言

软件老化是影响软件系统可靠性的潜在因素，当长期运行的软件系统存在软件老化现象时，系统将出现性能下降、异常和错误增加，甚至死机[1]。软件老化是由操作系统可分配资源匮乏、碎片化严重以及内部错误积累（如内存泄漏和未释放的文件资源）造成的，而这些错误在软件测试阶段难以检测和消除[2]。云计算系统的体系结构复杂，系统内计算资源的申请和释放较为频繁，且云系统长期运行为云用户提供服务，因此云系统更容易出现软件老化现象，影响系统可用性和可靠性。

为了避免软件老化，Huang 等[3]提出了软件再生。它是一种主动预防性的容错技术，通过重置软件系统内部状态，防止系统未来发生重大故障。该过程通过有计划地重启系统，清理系统运行环境，使系统恢复到初始健康状态。然而软件再生操作将带来额外的系统开销，因此需要选择最佳时机进行软件再生。

为了减少软件再生给系统带来的时间和资源消耗的成本，学者们对软件老化趋势进行预测，计算老化阈值，在系统重大故障发生之前对系统进行软件再生。其中，Okamura 等[4]构造了基于马尔可夫链的响应时间序列，评估分布式服务器系统的软件老化趋势。Matos 等[5]针对Eucalyptus 云系统老化现象，提出了基于多阈值的时间序列预测方法，该方法求解得到最优再生时机，可减少系统停机时间并提高系统可靠性。……