基于馬爾可夫鏈的應用系統可用性預測

張玉爽 李佳珍 張婷等

摘要：隨著企業應用系統與業務的不斷融合，企業應用系統的可用與否直接影響日常辦公和科研生產，因此保障其持續可用有著重要的意義。本文通過研究馬爾可夫鏈，提出基于馬爾可夫鏈的應用系統可用性預測模型．根據歷史統計數據，對下一階段應用系統可用性進行預測，根據預測結果對可能出現的故障進行提前處理，從而提高系統穩定性。通過將該預測模型在北京計算機技術及應用研究所中進行實際應用，應用系統平穩運行時間延長，提升了用戶體驗。

關鍵詞：馬爾可夫鏈；應用系統；可用性預測；故障處理

中圖法分類號：TP316 文獻標識碼：A

１ 引言

隨著企業不斷發展，應用系統逐漸增多，系統規模不斷擴大，企業內的日常辦公和生產幾乎全部依托于應用系統，因此應用系統的穩定性將直接影響辦公效率和生產進度。由于應用系統故障發生的時間不確定，發生故障時無法及時察覺，因此傳統的信息系統故障處理往往是故障發生后再進行處理［１］ ，故障排除周期長，造成的影響較大，導致企業內用戶對企業信息化及日常運維滿意度較低?；诖?，企業急需一套應用系統可用性預測方法，可以預測未來系統可用性的狀態，根據可用性狀態提前處理可能發生的故障而延長系統的穩定運行時間［２］ ，從而達到提高企業高效運轉的目的。本文通過研究馬爾可夫鏈模型，將其用于應用系統可用性預測，為應用系統可用性預測提出了一種新的解決思路。

２ 馬爾可夫鏈介紹

馬爾可夫鏈是概率論和數理統計中具有馬爾可夫性質且存在于離散的指數集和狀態空間內的隨機過程。馬爾可夫鏈研究的是系統的各個狀態及各個狀態之間的相互變化，系統的下一狀態僅和當前狀態及狀態轉移概率有關，而與歷史狀態無關，即具有無后效性［３］ 。馬爾可夫鏈可以根據當前狀態預測在將來某個時間點各個狀態的分布情況，進而為決策提供依據。馬爾可夫鏈模型在光伏電站可靠性評估［４］ 、降雨量預測［５］ 、工業系統中軸承的故障預測［６］ 等領域均有廣泛應用，是一種非常有用的數據工具。馬爾可夫鏈模型通常由３ 個元素組成，即〈Ｓ，π，Ａ〉。

其中，Ｓ 表示模型中的狀態，狀態數量用Ｎ 表示，則：Ｓ ＝｛ｓ１，ｓ２，…，ｓＮ ｝ （１）

Ｓ 與Ｎ 的值根據具體的實際問題進行設置，且Ｎ個狀態間存在一定的聯系。

５ 結束語

企業應用系統的可用性影響企業的日常辦公和科研生產，因此如何預測系統可用性狀態并提前采取措施，以保障應用系統持續平穩運行是企業重點關注的工作。本文應用馬爾可夫鏈模型對應用系統可用性狀態進行預測，取得了較好的效果，為后續應用系統可用性預測提供了新的思考方式。但預測模型需要以大量的統計數據為支撐，本文的統計數據有限，且應用系統的可用性隨著ｂｕｇ 的修復會逐漸趨于穩定，因此狀態轉移矩陣會根據實際情況有一定變化，針對狀態轉移矩陣的計算可以進行進一步優化。

參考文獻：

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［４］ 于慧，孫寶盛，李亞楠，等．應用灰色模糊馬爾科夫鏈預測海河水質變化趨勢［Ｊ］．中國環境科學，２０１４，３４（３）：８１０?８１６．

［５］ ＳＯＵＡＬＨＩ Ａ，ＣＬＥＲＣ Ｇ，ＢＡＤＡＯＵＩ Ｍ Ｅｌ． Ｈｉｄｄｅｎ ＭａｒｋｏｖＭｏｄｅｌｓ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｍｐｅｎｄｉｎｇ Ｆａｕｌｔｓ ［ Ｊ］． ＩＥＥＥＴｒａｎｓ． Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２０１６，６３（５）：３２７１?３２８１．

［６］ 秦亞茹，侯志霞，呂瑞強，等．基于馬爾科夫鏈模型的脈動裝配線運行狀態預測［Ｊ］．航空制造技術，２０１７（５）：５．

作者簡介：張玉爽（１９９３—），碩士，工程師，研究方向：企業信息化建設。