[发明专利]一种基于指数移动平均的分布式系统自适应故障检测方法

摘要

本发明公开了一种基于指数移动平均的分布式系统自适应故障检测方法，包含四个步骤：时序数据收集、心跳预测、输出诊断值以及故障判别。该故障检测方法可以用于分布式系统中的故障检测，及时发现系统故障隐患，降低系统宕机风险。本发明利用历史心跳序列，输出一个随时间动态累积的诊断值，根据系统初始化时设定的阈值，判断系统中节点是否故障。在计算心跳预测值时，基于指数移动平均计算各历史心跳消息的影响权值，使影响权值随时间的递增而指数递减，同时通过方差比降低突变历史心跳的影响权值。

主权项

1.一种基于指数移动平均的分布式系统自适应故障检测方法，包括如下步骤：(1)每隔固定时间向系统中的被测节点发送心跳消息并接收其返回的响应消息，从而维持更新一个指定长度为n的心跳延时序列，n为大于1的自然数；所述心跳延时序列由n个心跳延时IA₁～IA_n按时序从近到远排列组成，序列中的任一心跳延时等于其对应的一次心跳响应的到达时刻减去其前一次心跳响应的到达时刻；若心跳延时序列已满，则在存入最新的心跳延时同时移除最远的心跳延时；(2)根据所述心跳延时序列，在最近一次心跳响应到达时刻计算出下一心跳延时的预测值EIA₀，具体过程如下：2.1对于心跳延时序列中的任一心跳延时IA_i，采用指数移动平均法计算其对于下一心跳延时的影响权值φ_i，具体计算表达式如下：其中：表示向上取整，i为自然数且1≤i≤n；2.2采用方差比法对影响权值φ_i进行调整优化，得到心跳延时IA_i对于下一心跳延时的最终影响权值θ_i，具体计算表达式如下：其中：μ和δ分别为心跳延时序列的均值和标准差，v_i＝IA_i‑μ，Ψ(v_i)为心跳延时IA_i对应的方差比；2.3使心跳延时序列中心跳延时与其预测值的误差均值作为下一次预测的安全余量α，具体计算表达式如下：其中：EIA_i为心跳延时IA_i的预测值；进而根据最终影响权值θ_i通过以下公式计算出下一心跳延时的预测值EIA₀；(3)根据下一心跳延时的预测值EIA₀通过以下公式计算出一个随时间累积增长的诊断值并根据该诊断值对被测节点进行故障判别；其中：T_last为最近一次心跳响应的到达时刻，t为时间。