Шпаргалка по "Надежности информационных систем"

- базовый элемент находится  в работоспособном состоянии;

- базовый элемент находится  в отказавшем состоянии.

Для этих случаев, представляющих собой два несовместных события, исходная структура преобразовывается в две новые схемы. В первой из них вместо базового элемента ставится "короткое замыкание" цепи, а во второй - разрыв. Вероятности безотказной работы каждой из полученных простых структур вычисляются и умножаются: первая - на вероятность безотказного состояния базового элемента, вторая - на вероятность отказа базового элемента. Полученные произведения складываются. Сумма равна искомой вероятности безотказной работы сложной структуры.

                       

Разложения мостиковой структуры по базовому элементу / Преобразование "треугольник - звезда"

 

13. Привести пример “облегченного резерва” и сравнить его с другими видами резервирования.

В этом случае резервные элементы находятся в облегченном режиме до момента их включения в работу. Надёжность резервного элемента в этом случае выше надёжности основного элемента.

Облегченное резервирование используется при большой инерционности переходных процессов, происходящих в элементе при его переходе из резервного в основной режим, и нецелесообразности применения нагруженного резервирования из-за недостаточного выигрыша в надежности (в РЭС это характерно для устройств на электровакуумных приборах). Очевидно, облегченный резерв занимает промежуточное положение между нагруженным и ненагруженным.

Например, две ЭВМ вычислительного комплекса АСОИУ с целью повышения надежности результатов обработки данных могут использовать вычислительные ресурсы друг друга. Результат считается верным, если вычисления смогут выдать требуемый результат. При других видах резервирования приходилось бы параллельно запускать процесс решения задачи на двух машинах.

Способы реализации структурного резервирования:

1). Общее резервирование - резервируется объект  в целом.

2). Поэлементное резервирование - резервируются отдельные элементы.

3). Постоянное резервирование - резервные элементы участвуют в функционировании объекта наравне с остальными.

4). Резервирование замещением - функции основного элемента передаются (после отказа) резервному. Он становится основным и сам имеет резерв.

5). Скользящее резервирование - резервирование, при котором группа основных элементов резервируется одним или несколькими резервными, каждый из которых может заменить любой отказавший основной элемент. Резервный элемент может иметь различную степень нагруженности;

а). Нагруженное резервирование - резервный элемент находится в том же режиме, что и основной.

б). Облегченное резервирование - резервный элемент находится в менее нагруженном режиме, чем основной.

в). Ненагруженное резервирование - резерв не несет нагрузки.

 

14. Надежность программного обеспечения. Основные понятия надежности программных средств.

Целесообразно выделить две стороны программного обеспечения объекта: программную надёжность объекта - свойство объекта выполнять заданные функции, обусловленные качеством программного обеспечения; надёжность программного обеспечения - свойство программного обеспечения выполнять предписанные ему требования.

Программная надёжность изделия проявляется при совместной работе аппаратуры и программы. Она характеризует способность изделия выполнять заданные функции при условии, что программа будет находиться в том или другом состоянии.

Надёжность программного обеспечения характеризует качественное состояние программы. Её иногда называют правильностью программы, корректностью программы, надёжностью программы.

Программная надёжность объекта - это то, что интересует его потребителя. Для её обеспечения необходимо, чтобы программа была “правильной”, “корректной”, “надёжной”, т.е. чтобы она не содержала ошибок. Может оказаться, что некоторые из ошибок совсем не проявятся при работе объекта или, наоборот, при работе объекта обнаружатся дополнительные несовершенства (“ошибки”) программы. Однако очевидно, что необходимым условием надёжной работы объекта является “корректность” программ, т.е. отсутствие в них ошибок.

Программная надёжность становится особо актуальной, когда программы являются самостоятельным изделием. В этом случае они изготовляются, проверяются и подвергаются приёмосдаточным испытаниям так же, как обычные объекты.

 

15. Технологические приемы повышения устойчивости к сбоям и отказам, и восстанавливаемости программных систем.

Ниже приводится список возможностей, которые часто бывают необходимы в программных системах для борьбы со сбоями аппаратуры.

1. Повторное выполнение операций. Многие сбои аппаратуры не постоянны (например, скачки напряжения, шум в телекоммуникационных линиях, колебания при механическом движении).

2. Восстановление памяти. Если обнаруженный случайный сбой аппаратуры вызывает искажение области основной памяти и эта область содержит статические данные (например, команды объектной программы), то последствия сбоя можно повторно загрузить область памяти.

3. Динамическое изменение конфигурации. Если аппаратная подсистема выходит из строя, работоспособность системы можно сохранить, динамически исключая неисправное устройство из набора ресурсов системы.

4. Восстановление файлов. Системы управления базами данных обычно обеспечивают избыточность данных, сохраняя копию текущего состояния базы данных на выделенных устройствах ввода-вывода, регистрируя все изменения базы данных или периодически автономно копируя всю базу данных.

5. Контрольная точка/рестарт. Контрольная точка - это периодически обновляемая копия состояния прикладной программы или всей системы

6. Предупреждение отказов питания. Некоторые вычислительные системы, особенно те, в которых используется энергозависимая память, предусматривают прерывание, предупреждающее программу о предстоящем отказе питания.

7. Регистрация ошибок. Все сбои аппаратуры должны регистрироваться во внешнем файле.

 

16. Какие показатели надежности сильнее влияют на конкурентоспособность программных систем?

Всё множество различных  показателей надёжности программных  систем можно разбить на

две большие группы: количественные и качественные показатели надёжности ПО. Качественные показатели надёжности указывают на то, что рассматриваемая система обладает каким-либо свойством, имеет то или иное устройство, способное выполнить поставленные задачи; дают возможность отличать системы друг от друга, но не позволяют сравнивать их по степени выполнения поставленной задачи, т.е. по надёжности. Можно выделить следующие характеристики и количественные показатели надёжности:

1. Безотказность. Говоря о безотказности  ПО, характеризующей способность  ПО выполнять заданные функции  в заданных условиях эксплуатации технической системы, будем считать, что отказ программы - это результат проявления скрытой ошибки. Следует иметь в виду, что входные данные и данные создаваемые программой, не являются элементами ПО, поскольку их надёжность связана с работой внешних устройств и аппаратной части системы. Только константы, вводимые программистом, считаются частью ПО.

2. Устойчивость. Устойчивость ПО  определяет способность системы  выполнять заданные функции в  условиях действия помех (ошибок, сбоев, отказов), возникающих во внепрограммных источниках (техническое обеспечение, исходные данные). При оценке устойчивости ПО должны быть заданы параметры окружающей среды, по отношению к которой оценивается устойчивость программ. Показатели устойчивости - это показатели безотказности, но с использованием условных вероятностей. Условием, при котором вычисляются вероятности, является отказ (сбой) в программе или аппаратуре.

3. Корректируемость. Этот показатель  надёжности ПО аналогичен показателю  ремонтопригодности радиоэлектронной аппаратуры. Он характеризует приспособленность ПО к поиску и устранению ошибок и внесению в него изменений в ходе эксплуатации. Он используется для характеристики восстанавливаемых в ходе эксплуатации программ. Показатели корректируемости: время корректировки, вероятность корректировки программы за заданное время, коэффициент готовности, параметр потока корректировок.

4. Защищённость и долговечность.  Дополнительными характеристиками  надёжности ПО являются: показатель  защищённости от посторонних вмешательств в работу ПО и показатель долговечности, характеризующий свойства программ избегать морального старения при длительном использовании. Защищённость характеризуется вероятностью внесения искажений при постороннем вмешательстве, а долговечность - временем отказа ПО вследствие морального старения.

 

17. Какие вопросы из документов, регламентирующих качество и надежность программных систем, помогают решить аналитические модели надежности?

Аналитические модели дают возможность  рассчитать количественные показатели надежности, основываясь на данных о поведении программы в процессе тестирования (измеряющие и оценивающие модели). В практике исследования надежности сложных систем наиболее часто употребляются следующие показатели:

1. Вероятность безотказной работы - вероятность того, что в пределах заданной наработки (t) отказ объекта не возникает;

2. Вероятность отказа - вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ объекта возникнет;

3. Интенсивность отказов невосстанавливаемого объекта - условная плотность вероятности возникновения отказа невосстанавливаемого объекта, определяемая для рассматриваемого объекта времени, при условии, что до этого момента отказ не возник;

4. Средняя наработка до отказа;

5. Вероятность восстановления объекта за заданное время - вероятность того, что время восстановления работоспособности не превысит заданное время;

6. Среднее время восстановления - математическое ожидание времени, затраченного на поиск места неисправности и ее устранение;

7. Интенсивность восстановлений.

 

 

18. Особенности программных систем, в плане надежности, от технических систем.

Программные отказы изделия  и аппаратурные отказы имеют много  общего, но во многом существенно различаются. Общее между ними:

 а) невыполнение объектом заданных функций;

 б) времена до отказов и времена устранения отказов носят случайный характер;

 в) методы обработки статистических данных об отказах одинаковы.

Вместе с тем отказы программные существенно отличаются от отказов аппаратурных:

 а) отказ аппаратурный зависит либо от времени, либо от объёма выполненной работы, а отказ программный - от той функции, которую выполняет изделие под управлением программы (от того, с какой вероятностью программа выйдет на такой участок, который содержит ошибку);

 б) обнаружение и устранение аппаратурного отказа (заменой отказавшего элемента исправным) не означает, что такой же отказ не повторится при дальнейшей работе изделия, а обнаружение и устранение отказа программного (исправление программы) означает, что такой отказ в дальнейшем не повторится;

 в) программный отказ, обнаруживаемый при автономной проверке программы, может переходить в разряд недействующих, если состояние аппаратуры делает её нечувствительной к данному виду программного отказа. Например, если в программе ошибочно не предусмотрена программная защита от аппаратурного сбоя, то это программный отказ, но если при этом в аппаратуре не возникает сбоя, то отказ программный становится недействующим;

 г) прогнозировать возникновение аппаратурных отказов сравнительно легко, а отдельных программных отказов - трудно, а часто и невозможно. Для отдельных программных отказов трудно предвидеть время, когда они становятся действующими, а когда - недействующими;

 д) аппаратурные отказы целесообразно подразделять на внезапные и постепенные, т.е. отказы, различные по своей физической природе, законам распределения времени до отказа, методам борьбы за снижение их вероятности. Программные отказы нет смысла делить на внезапные и постепенные. Они возникают внезапно, как только программа переходит на такой участок, который содержит “ошибку”. В то же время они по природе своей не совпадают с внезапными аппаратурными отказами. Вероятность их возникновения не связана с продолжительностью работы изделия, а связана с условной вероятностью того, что программа содержит ошибку в данной части программы, и вероятностью того, что изделие будет работать под управлением этой части программы.

 

 

19. Показатели качества и надежности программных средств. Их практический смысл.

Выделены характеристики, которые позволяют оценивать ПС с позиции пользователя, разработчика и управляющего проектом. Рекомендуются 6 основных характеристик качества ПС, каждая из которых детализируется несколькими субхарактеристиками: