Повна версія

Головна arrow Інформатика arrow ІНФОРМАЦІЙНІ СИСТЕМИ І ТЕХНОЛОГІЇ. ТЕОРІЯ НАДІЙНОСТІ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ ТЕОРІЇ НАДІЙНОСТІ

В результаті вивчення даного розділу студент повинен:

знати

  • • предмет, цілі та завдання вивчення дисципліни «Надійність інформаційних систем»;
  • • основні поняття теорії надійності;
  • • особливості та відмінні ознаки надійності інформаційних систем;
  • • основні терміни в області надійності технічних систем і інформаційно-обчислювальних систем;
  • • завдання аналізу і забезпечення надійності інформаційно-обчислювальних систем;

вміти

  • • класифікувати стану системи з позиції теорії надійності;
  • • класифікувати несправності і відмови системи;

володіти

• навичками виділення станів інформаційних систем в процесі їх функціонування в умовах відмов і відновлень.

У цьому розділі визначені основні поняття теорії надійності, при вивченні матеріалів рекомендується знайомство з нормативною і довідковою документацією [1 - 11].

Надійність і її основні складові

Теорія надійності вивчає закономірності відмов технічних об'єктів (до яких, зокрема, відносяться інформаційні, обчислювальні системи і мережі), методи і моделі аналізу надійності і забезпечення їх сталого функціонування в умовах відмов.

Під надійністю ( dependability ) розуміється властивість об'єкта зберігати в часі здатність виконувати необхідні функції при заданих режимах і умовах застосування, технічного обслуговування, зберігання і транспортування [1]. Інакше кажучи, надійність об'єкта - його здатність вчасно виконати те, що потрібно.

Інформаційні, обчислювальні і інфокомунікаційні системи і мережі мають такі особливості.

  • 1. Необхідність врахування впливу процесів обробки, зберігання та передачі інформації на здатність виконувати необхідні функції. Ці процеси вносять затримки (досліджувані в теорії масового обслуговування), які можуть призвести до невиконання функцій в необхідні терміни і в результаті цього - до відмови виконання необхідних функцій.
  • 2. Необхідність врахування в комп'ютерних системах впливу на надійність функціонування програмного забезпечення, відмови якого по виникненню і прояву мають специфіку щодо традиційних технічних систем. Ця специфіка обумовлена проявами в функціонуванні системи помилок алгоритмів або програм, невиявлених при тестуванні або які не враховують деякі рідкісні події, потенційно можливі в процесі експлуатації інформаційних комп'ютерних систем як програмно-апаратних комплексів.
  • 3. Певна залежність надійності (як властивості виконувати необхідні функції) інформаційної системи від забезпечення її інформаційної безпеки. Порушення інформаційного захисту може проявлятися в погіршенні умов роботи, збільшенні навантаження, порушення цілісності, в тому числі у втраті або спотворенні інформації, що може привести до невиконання необхідних функцій системи, їх помилкового виконання або до порушення допустимих затримок. Функціонування в умовах порушення безпеки може, зокрема, проявлятися в ініціалізації деяких не передбачених при нормальній експлуатації процесів, що, крім невиконання необхідних функцій у встановлені терміни і порушення стаціонарності режимів роботи, може призвести до збільшення навантаження, до перегріву процесорів і в кінцевому підсумку - до збільшення інтенсивності їх відмов.

Надійність є комплексною властивістю, що у залежності від призначення об'єкта та умов його застосування може включати безвідмовність, довговічність, ремонтопридатність, восстанавливаемость, збереженість, готовність, а також відмовостійкість, живучість або певні поєднання цих властивостей (рис. 1.1).

складові надійності

Мал. 1.1. складові надійності

Дамо визначення основних понять, визнаних з надійністю, на основі нормативних документів [1-9].

Безвідмовність ( reliability ) - властивість об'єкта безупинно зберігати здатність виконувати необхідні функції при заданих режимах і умовах застосування протягом деякого часу або напрацювання. Може досягатися за відсутності відмов (для систем і елементів) або підтримуватися для систем при їх парирування в процесі отказоустойчивого функціонування (наприклад, в результаті перемикання на резерв або більш складної реконфігурації системи, в тому числі супроводжується деградацією).

Деградація обчислювальних систем , як правило, може в певній мірі управлятися при реконфігурації чи іншої внутрішньої адаптації системи до відмов її компонент. Вона проявляється у втраті ресурсів потенційного забезпечення надійності, зниження показників якості виконання запитуваних функцій (параметрична деградація) або часткової втрати функціональності системи при збереженні основних необхідних функцій, можливо при зниженні якості їх виконання.

Під необхідної функцією розуміється функція або поєднання функцій, які розглядають як необхідні для виконання завдань, покладених на систему.

Ремонтопридатність ( maintainability) - властивість об'єкта, що полягає в його пристосованості до підтримання та відновлення працездатного стану за даних умов використання, технічного обслуговування і ремонту. Залежить від конструкції об'єкта, від доступності (в тому числі географічної) коштів і фахівців технічного обслуговування і ремонту.

Довговічність ( durability ) - властивість об'єкта, що полягає в його здатності до виконання необхідних функцій при даних умовах використання і технічного обслуговування до досягнення граничного стану.

Збереженість ( storability) - властивість об'єкта зберігати здатність до виконання необхідних функцій при зберіганні і (або) транспортування.

Восстанавливаемость ( recoverability ) - властивість об'єкта, що полягає в його здатності відновлювати працездатний стан після відмови.

Відновлення працездатного стану може відбуватися в результаті ремонту, в тому числі заміни елементів або модулів, реконфігурації структури, перерозподілу ресурсів і (або) функцій, а також зміни режимів функціонування та інших заходів.

Слід зауважити, що цей продукт може бути придатним до ремонту, але не бути відновлюваним, наприклад в певних умовах експлуатації. Так, бортовий комп'ютер на літаку, конструкція якого допускає ремонт, під час польоту не відновлюємо, а після приземлення (якщо воно відбудеться при відмові комп'ютера) може бути відновлений. У ряді випадків ремонтопрігодним вироби (наприклад, побутові прилади, парасольки, комп'ютерні миші) не відновлюються з економічних міркувань, так як вартість їх ремонту порівнянна з вартістю нового виробу.

Існує також тлумачення восстанавливаемости як властивості об'єкта, що полягає в його здатності відновлюватися після відмови без ремонту. Відновлення можливо при зовнішніх впливах і без них, в останньому випадку говорять про самовідновлення.

Самовосстанавліваемост' ( self-recoverability ) - здатність системи компенсувати наслідки відмови без зовнішнього впливу на систему. Досягається в результаті реконфігурації чи іншої процедури внутрішньої адаптації системи до відмов елементів. Самовідновлення може супроводжуватися параметричної, функціональної чи іншої деградацією, в тому числі зниженням ресурсу забезпечення надійності при реконфігурації системи.

Готовність ( availability ) - властивість об'єкта, що полягає в його здатності перебувати в стані, в якому він може виконувати необхідні функції при заданих режимах і умовах застосування, технічного обслуговування і ремонту. При цьому передбачається, що всі необхідні зовнішні ресурси забезпечені.

Готовність є комплексним властивістю, інтегруючим безвідмовність, ремонтопридатність, восстанавливаемость. Вона залежить від організації технічного обслуговування і відновлення об'єкта після відмов.

До одним з основних складових надійності відноситься відмовостійкість.

Відмовостійкість (fault tolerance) - здатність виробу зберігати функціонування при виникненні відмов.

Потенційні можливості підтримки відмовостійкості системи залежать від видів, числа, комбінацій відмов і їх розташування. Поняття відмовостійкості близьке до поняття живучості.

Під живучістю (survivability fail-safe concept) розуміють здатність системи активно протидіяти відмов, в тому числі неординарним (багаторазовим) відмов, що виникають в результаті деструктивних цілеспрямованих або випадкових впливів на систему ззовні.

Живучість системи, наприклад, проявляється при її протистоянні диверсій або атакам, спрямованим на порушення цілісності або доступності системи. Основним завданням забезпечення живучості є виконання необхідних завдань навіть ціною зниження якості їх виконання та недопущення переходу системи в небезпечний стан.

Для інформаційних систем забезпечення живучості може супроводжуватися протидією деструктивним впливам, які спрямовані на порушення цілісності та інформаційної захищеності комп'ютерних систем і призводять до відмов або зниження ефективності функціонування системи, що надає інформаційні послуги.

Близьке живучості поняття катастрофостійкість (safety) трактується як властивість системи зберігати функціонування при множині (одночасному, що не простому) виникненні відмов в результаті природних або техногенних катастроф.

Взаємозв'язок приватних і комплексних властивостей надійності систем пояснюється на рис. 1.2, який відображає, що готовність включає безвідмовність

Зв'язок властивостей системи, що відносяться до надійності 14

Мал. 1.2. Зв'язок властивостей системи, що відносяться до надійності 14

і ремонтопридатність, яка необхідна для забезпечення восстанавливаемости системи (відновлюване виріб повинен бути ремонтопрігодним, але ремонтопридатність виріб може бути невідновлюваних в залежності від умов застосування або економічних міркувань). Довговічність як властивість вироби, що полягає в його здатності до виконання необхідних функцій при даних умовах використання і технічного обслуговування, може трактуватися як готовність до досягнення граничного стану.

 
<<   ЗМІСТ   >>