19、云端自适应系统模型检查服务：MCaaS 详解

云端自适应系统模型检查服务：MCaaS 详解

1. 引言

在当今复杂多变的系统环境中，确保系统的可靠性和性能至关重要。运行时模型检查为系统验证提供了一种有效的手段，特别是在系统规格不断变化、第三方服务质量波动的情况下。而云计算的出现，为模型检查提供了强大的计算资源支持，使得模型检查能够以服务的形式提供，即 MCaaS（Model Checking as a Service）。本文将详细介绍 MCaaS 的相关概念、架构以及资源预测方法。

2. 运行时模型检查的动机示例

以远程医疗辅助系统（TeleAssistance）为例，该系统旨在为患有危及生命疾病的患者提供医疗帮助。系统通过传感器持续监测患者的生命体征数据，如心率、血压和体温，并将数据发送到患者携带的移动设备，移动设备再将数据传输到医疗实验室进行分析。根据分析结果，系统可能会进行药物更换、设置警报或正常运行。

该系统使用了第三方服务，如分析生命体征数据、更换药物和设置警报。不同的服务提供商可能提供不同质量的服务，且服务质量可能随时间变化。例如，A 实验室提供的分析生命体征数据服务失败概率为 0.01，每次调用成本为 50 美分；而 B 实验室的失败概率为 0.002，成本为 75 美分。

系统的一个典型要求是可靠性大于 0.998。运行时模型检查可以帮助我们验证在系统规格更新或第三方服务质量变化的情况下，系统是否仍然满足这一要求。例如，系统工作流程可能在运行时发生变化，或者用户可能在运行时添加新的属性约束，如成本约束或安全约束。

为了验证系统是否满足可靠性要求，我们可以从系统工作流程中导出离散时间马尔可夫链（DTMC）模型，并结合服务的概率值构建可靠性模型。然后