Шпаргалка по "Надежности информационных систем"

1. Функциональная пригодность детализируется пригодностью для применения, точностью, защищенностью, способностью к взаимодействию и согласованностью со стандартами и правилами проектирования.
2. Надежность рекомендуется характеризовать уровнем завершенности (отсутствия ошибок), устойчивостью к ошибкам и перезапускаемостью.
3. Применимость предлагается описывать понятностью, обучаемостью и простотой использования.
4. Эффективность рекомендуется характеризовать ресурсной и временной экономичностью.
5. Сопровождаемость характеризуется удобством для анализа, изменяемостью, стабильностью и тестируемостью.
6. Переносимость предлагается отражать адаптируемостью, структурированностью, замещаемостью и внедряемостью.

20. Понятия корректности и надежности ПС.

Понятие корректной (правильной) программы может рассматриваться статически вне ее исполнения во времени. Корректность программы не определена вне области изменения исходных данных, заданных требованиями спецификации, и не зависит от динамики функционирования программы в реальном времени. Степень некорректности программ определяется вероятностью попадания реальных исходных данных в область, которая задана требованиями спецификации и технического задания (ТЗ), однако не была проверена при тестировании и испытаниях. Значения этого показателя зависят от функциональной корректности применяемых компонентов и могут рассматриваться в зависимости от методов их достижения и оценивания: детерминировано, стохастически и в реальном времени. При анализе видов корректности и способов их измерения, естественно, они связываются с видами и методами процесса тестирования и испытания программ.

Надежная  программа, прежде всего, должна обеспечивать достаточно низкую вероятность отказа в процессе функционирования в реальном времени. Быстрое реагирование на искажения программ, данных или вычислительного процесса и восстановление работоспособности за время, меньшее, чем порог между сбоем и отказом, обеспечивают высокую надежность программ. При этом некорректная программа может функционировать абсолютно надежно. В реальных условиях по различным причинам исходные данные могут попадать в области значений, вызывающих сбои, не проверенные при испытаниях, а также не заданные требованиями спецификации и технического задания. Если в этих ситуациях происходит достаточно быстрое восстановление, такое, что не фиксируется отказ, то такие события не влияют на основные показатели надежности - наработку на отказ и коэффициент готовности. Следовательно, надежность функционирования программ является понятием динамическим, проявляющимся во времени, и существенно отличается от понятия корректности программ

21. Устойчивость и восстанавливаемость работоспособного состояния ПС после произошедших сбоев или отказов.

Надежность функционирования ПС наиболее широко характеризуется  устойчивостью, или способностью к безотказному функционированию, и восстанавливаемостью работоспособного состояния после произошедших сбоев или отказов. В свою очередь, устойчивость зависит от уровня неустраненных дефектов и ошибок и способности ПС реагировать на их проявления так, чтобы это не отражалось на показателях надежности. Последнее определяется эффективностью контроля данных, поступающих из внешней среды, и средств обнаружения аномалий функционирования ПС.

Восстанавливаемость характеризуется  полнотой и длительностью восстановления функционирования программ в процессе перезапуска - рестарта. Перезапуск должен обеспечивать возобновление нормального функционирования ПС, на что требуются ресурсы ЭВМ и время. Поэтому полнота и длительность восстановления функционирования после сбоев отражают качество, надежность ПС и возможность его использования по прямому назначению.

Показатели надежности ПС в значительной степени адекватны  аналогичным характеристикам, принятым для других технических систем. Наиболее широко используется критерий длительности наработки на отказ. Для определения этой величины измеряется время работоспособного состояния системы между двумя последовательными отказами или началом нормального функционирования системы после них. Для оценки надежности таких систем, которыми чаще всего являются сложные ПС, кроме вероятностных характеристик наработки на отказ, важную роль играют характеристики функционирования после отказа в процессе восстановления. Основным показателем процесса восстановления являются длительность восстановления и ее вероятностные характеристики. Этот критерий учитывает возможность многократных отказов и восстановления. Обобщение характеристик отказов и восстановления производится в критерии коэффициент готовности. Этот показатель отражает вероятность иметь восстанавливаемую систему в работоспособном состоянии в произвольный момент времени. Значение коэффициента готовности соответствует доле времени полезной работы системы на достаточно большом интервале, содержащем отказы и восстановления.

Когда длительность восстановления достаточно велика и превышает пороговое значение времени, большое значение имеют средства оперативного контроля и восстановления. Качество проведенной отладки программ более полно отражает значение длительности между потерями работоспособности программ — наработка на отказовую ситуацию, или устойчивость, независимо от того, насколько быстро произошло восстановление. Средства оперативного контроля и восстановления не влияют на наработку на отказовую ситуацию, однако могут значительно улучшать показатели надежности программ. Поэтому при оценке необходимой отладки целесообразно измерять и контролировать наработку на отказовую ситуацию, а объем и длительность тестирования в ряде случаев устанавливать по наработке на отказ с учетом эффективности средств рестарта.

В реальных системах достигаемая  при отладке и испытаниях наработка  на отказ ПС обычно должна быть соизмерима с наработкой на отказ аппаратуры, на которой исполняется программа. Невозможно обеспечить абсолютное отсутствие дефектов проектирования в сложных ПС, вследствие чего надежность их функционирования имеет всегда конечное, ограниченное значение.

22. Дестабилизирующие факторы и методы обеспечения надежности функционирования программных средств.

Объектами уязвимости, влияющими на надежность ПС, являются:

• динамический вычислительный процесс обработки данных, автоматизированной подготовки решений и выработки управляющих воздействий;
• информация, накопленная в базах данных, отражающая объекты внешней среды, и процессы ее обработки;
• объектный код программ, исполняемых вычислительными средствами в процессе функционирования ПС;
• информация, выдаваемая потребителям и на исполнительные механизмы, являющаяся результатом обработки исходных данных и информации, накопленной в базе данных.

На эти объекты воздействуют различные дестабилизирующие факторы, которые можно разделить на внутренние, присущие самим объектам уязвимости, и внешние, обусловленные средой, в которой эти объекты функционируют. Внутренними источниками угроз надежности функционирования сложных ПС можно считать следующие дефекты программ:

• системные ошибки при постановке целей и задач создания ПС, при формулировке требований к функциям и характеристикам решения задач, определении условий и параметров внешней среды, в которой предстоит применять ПС;
• алгоритмические ошибки разработки при непосредственной спецификации функций программных средств, при определении структуры и взаимодействия компонентов комплексов программ, а также при использовании информации баз данных;
• ошибки программирования в текстах программ и описаниях данных, а также в исходной и результирующей документации на компоненты и ПС в целом;
• недостаточную эффективность используемых методов и средств оперативной защиты программ и данных от сбоев и отказов и обеспечения надежности функционирования ПС в условиях случайных негативных воздействий.

Внешними дестабилизирующими факторами, отражающимися на надежности функционирования перечисленных объектов уязвимости в ПС, являются:

• ошибки оперативного и обслуживающего персонала в процессе эксплуатации ПС;
• искажения в каналах телекоммуникации информации, поступающей от внешних источников и передаваемой потребителям, а также недопустимые для конкретной информационной системы характеристики потоков внешней информации;
• сбои и отказы в аппаратуре вычислительных средств;
• изменения состава и конфигурации комплекса взаимодействующей аппаратуры информационной системы за пределы, проверенные при испытаниях или сертификации и отраженные в эксплуатационной документации.

Полное устранение перечисленных  негативных воздействий и дефектов, отражающихся на надежности функционирования сложных ПС, принципиально невозможно. Проблема состоит в выявлении факторов, от которых они зависят, создании методов и средств уменьшения их влияния на надежность ПС, а также в эффективном распределении ресурсов на защиту для обеспечения необходимой надежности комплекса программ, равноправного при их реальных воздействиях.

Методы обеспечения надежности программных средств. В современных  автоматизированных технологиях создания и развития сложных ПС с позиции обеспечения их необходимой и заданной надежности можно выделить методы и средства, позволяющие:

• создавать программные модули и функциональные компоненты высокого, гарантированного качества;
• предотвращать дефекты проектирования за счет эффективных технологий и средств автоматизации обеспечения всего жизненного цикла комплексов программ и баз данных;
• обнаруживать и устранять различные дефекты и ошибки проектирования, разработки и сопровождения программ путем систематического тестирования на всех этапах жизненного цикла ПС;
• удостоверять достигнутое качество и надежность функционирования ПС в процессе их испытаний и сертификации перед передачей в регулярную эксплуатацию;
• оперативно выявлять последствия дефектов программ и данных и восстанавливать нормальное, надежное функционирование комплексов программ.

Комплексное, скоординированное  применение этих методов и средств  в процессе создания, развития и  применения ПС позволяет исключать  некоторые виды угроз или значительно ослаблять их влияние. Тем самым уровень достигаемой надежности ПС становится предсказуемым и управляемым, непосредственно зависящим от ресурсов, выделяемых на его достижение, а главное от качества и эффективности технологии, используемой на всех этапах жизненного цикла ПС.

23. Методы обеспечения надежности программных средств.

Обеспечение надежности должно реализовываться специалистами  в жизненном цикле программных  средств на основе использования  современной методологии, технологического инструментария, стандартов и нормативных  документов.

Для обеспечения надежности программных средств необходимы разработка и применение эффективных методов и средств, предупреждающих и выявляющих дефекты, а также удостоверяющих надежность программ и оперативно защищающих функционирование ПС при их проявлениях. Для систематической, координированной борьбы с угрозами надежности должны проводиться исследования конкретных факторов, влияющих на качество функционирования и безопасность применения программ со стороны реально существующих и потенциально возможных дефектов в создаваемых комплексах программ. В каждом проекте должен целенаправленно разрабатываться скоординированный комплекс методов и средств обеспечения заданной надежности функционирования ПС при реально достижимом снижении уровня дефектов и ошибок разработки. Учет факторов, влияющих на затраты ресурсов при создании конкретного ПС, должен позволять рационализировать их использование и добиваться заданной надежности функционирования ПС при минимальных или допустимых затратах.

Для обеспечения надежности программных средств в конкретных проектах должны быть организованы и стимулированы разработка, освоение и применение современных автоматизированных технологий и инструментальных средств, обеспечивающих предупреждение или исключение большинства видов дефектов и ошибок при создании и модификации ПС и их компонентов. Ограниченные ресурсы на разработку приводят к необходимости упорядоченного применения методов и рационального использования средств автоматизации проектирования. Поэтому процесс разработки должен планироваться и последовательно проходить этапы, охватывающие все компоненты ПС. Контроль надежности и безопасности создаваемых и модифицируемых программ должен сопровождать весь жизненный цикл ПС посредством специальной, достаточно эффективной технологической системы обеспечения их качества. Разработка и сопровождение сложных ПС на базе CASE-технологий позволяют предупреждать и устранять наиболее опасные системные и алгоритмические ошибки на ранних стадиях проектирования, а также использовать неоднократно проверенные в других проектах программные и информационные компоненты высокого качества. Предупреждение ошибок должно поддерживаться высококачественной документацией в процессе создания ПС в целом и их компонентов.

Одним из эффективных путей  повышения надежности ПС является стандартизация технологических процессов и объектов проектирования, разработки и сопровождения программ. В стандартах жизненного цикла ПС обобщаются  опыт и результаты исследований множества специалистов и рекомендуются  наиболее эффективные современные методы и процессы. В результате таких обобщений отрабатываются технологические процессы и приемы разработки, а также методическая база для их автоматизации. Стандарты ЖЦ ПС могут использоваться как непосредственно директивные, руководящие или как рекомендательные документы, а также как организационная база при создании средств автоматизации соответствующих технологических этапов или процессов. Подобная стандартизация процессов отражается не только на их технико-экономических показателях, но и, что особенно важно, на качестве создаваемых ПС. Надежность программ тесно связана с методами и технологией их разработки, поэтому важной группой стандартов в этой области являются стандарты по обеспечению качества ПС.

24. Предупреждение, обнаружение и исправление ошибок ПС.

1. Предупреждение ошибок (этап проектирования). К этой группе относятся принципы и методы, цель которых - не допустить появления ошибок в готовой программе. Большинство методов концентрируется на отдельных процессах перевода и направлено на предупреждение ошибок в этих процессах. Их можно разбить на следующие категории: