facebook
twitter
vk
instagram
linkedin
google+
tumblr
akademia
youtube
skype
mendeley
Global international scientific
analytical project
GISAP
GISAP logotip
Перевод страницы
 

МЕТОДЫ СОЗДАНИЯ КОМПЬЮТЕРНОЙ СИСТЕМЫ С ВЫСОКОЙ НАДЕЖНОСТЬЮ

МЕТОДЫ СОЗДАНИЯ КОМПЬЮТЕРНОЙ СИСТЕМЫ С ВЫСОКОЙ НАДЕЖНОСТЬЮ
Алия Калижанова, доцент, кандидат физико-математических наук, доцент

Аманжолова Сауле Токсановна, доцент, кандидат технических наук, доцент

Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева, Казахстан

Участник первенства: Национальное первенство по научной аналитике - "Казахстан";

В данной статье рассматриваются методы создания компьютерной системы с высокой надежностью. Для организации процессов распределенных вычислений на распределенной вычислительной системе (РКС) необходимо, чтобы РКС имела надежностьна уровне, достаточном для гарантированного и эффективного выполнения вычислительных процессов решаемой задачи.

Ключевые слова: Распределенная компьютерная система,  функциональность,  производительность функционирования, надежность.

To organize the processes of distributed computation at distributed high quality computing systemit is necessary that the distributed computing system has sufficient  reliability level for guaranteed and effective execution of the active task computing processes. 
The issue of the distributed computing system reliability provision has become of high priority due to the distributed computation has been started widely used in solving  practical tasks of various nature and requirement.

Keywords: The distributed computer system, functionality, productivity of functioning, reliability.

Современные технические системы, в том числе компьютерные системы (КС) различного назначения должны удовлетворять требованиям высокой надежности функционирования, что является гарантией выполнения качественной поддержки прикладного процесса (бизнес – процесса).

КС должна  удовлетворять множеству различных требований к качеству функционирования, при этом удовлетворять требования клиентов, персонал, владельца и администрации. Причем выполнение различных требований взаимозависимы.  Анализ показывает, что для обеспечения надежностиважное значениеимеют функциональные (производственно-технические) характеристики КС. Например, для достижения надежности и отказоустойчивости важны скоростные характеристики системы. Если скорость позволяет выполнить операцию в течение времени t1,для выполнения которой требуется длительность t2, то появится разница времени Dt= t2- t1, которая для системы является ресурсом для решения задачи надежности. Использование Dtпозволяет повтор-ное выполнение операции для подверждения надежности (правильности) результата данной операции и восстановления после сбоя, в случае его возникновения. В последнем случае система успеет восстановиться до момента потребности в результатах данной операции при решении прикладной (или бизнес) задачи.

Таким образом, при создании КС необходимо учитывать множество разнообразных и противоречивых требований.

1. Структура задачи обеспечения надежности КС. Надежность КС достигается при одновременном решении  следующих задач:

  • · отказостойкость элементной базы;
  • · монтаж узлов из элементов с перестраиваемой структурой;
  • · организация корпоративных принципов работы узлов.
  • · ввод пространственной и временной избыточности функционирования.
  • · резервирование узлов КС на основе однородной системы cвосстановлением;
  • · репликация ресурсов;
  • · распределение функций по управлению состоянием аппаратуры между разными системами с перекрытием функций (в частности между бортовой и наземной системой управления повторить основные функции по контролю и управлению бортовых систем и оборудования);
  • · обеспечение катастрофоустойчивости системы.
  • · защита ресурсов системы;
  • · безопасность функционирования. Обеспечивая отказоустойчивость КС, следует еще обеспечить безопасность КС для внешних систем, т.е. безвредность для среды. Для контроля безвредности действия КС для окружающих и для бизнеса необходима надсистема, состоящая из метамодели;
  • · помехозащищенность передаваемых данных;
  • · эффективность реализации и организации совместного выполнения всех представленных задач (требований);
  • · достичь эффективного администрирования - менеджмента (Helpdick, open vawe, Service disc и т.д.) как для наземной, так и бортовой системы;
  • · ситуационное управление всей компьютерной системы.

Результаты исследования различных вариантов организации отказо-устойчивостипоказывают, что ни одна технология надежности, взятая в отдельности,не обеспечит высокий уровень отказоустоичивости и надежности.

Отсюда вытекает, что для достижения более высоких результатов в надежности, необходимо использовать все имеющиеся технологии надежности, которые требуют системного рассмотрения и решения. Однако, это приведет к возрастанию сложности системы и процессов управления ею. Поэтому необходима методика, объединяющая все эти технологии, приводящие к единой системе, но в то же время, позволяющая ограничение сложности КС.

Таким образом, на основе результатов предложена иерархическая технология достижения отказоустойчивости и надежности, которая является системной.

2. Иерархическая технология достижения надежности. Состав иерархической технологии обеспечения надежности из следующих отдельных технологии, которые между собой взаимосвязаны иерархической структурой:

  • · удаленное резервирование КС.
  • · защита системы от инцидетов и безопасность для окружения
  • · местное резервирование узлов
  • · архитектура (структура) узлов КС с перестраиваемой логикой
  • · отказостойкость элементов: аппаратные и программные

3. Организация реализации иерархической технологии надежности. Данная иерархическая организация технологии обеспечения надежности обеспечивается путем создания аппаратно-программной платформы.

Здесь остановимся на одном из методов программной реализации на основе агентной технологии.

Процесс обеспечения отказоустойчивости ВС можно организовать двояко: на основе жесткой централизации и на основе децентрализации процессов управления ВС.  Второй подход базируется на агентную технологию. Согласно данной технологии каждый узел оформляется в виде агента. Тогда, каждый агент, выполняя свою основную функцию, одновременно выполняет функцию контроля за состоянием другого узла и по результатам принимает решения по управлению его состояния.

Таким образом, каждый узел выступает и как управляющий - Master, так и управляемый –Slave. В режиме Masterузел осуществляет контроль за работой Slave, сохраняет через определённые интервалы времени состояния  выполняемого на Slave-узле фрагмента параллельной программы и в случае отказа Slave-узла восстанавливает вычисления с последней точки сохранения  на другом узле ВС в соответствии с заданной схемой распределения ролей.

Возможен и другой вариант, когда восстановление состояния (вычислений) узла происходит не по заранее заданной схеме распределения ролей, а в динамике, в зависимости, например, от загруженности компьютерной системы. Если на узле происходит сбой, то производится попытка перезапуска программы на этом узле. Если сбой продолжает повторяться, и причина сбоя также, тогда вычисления переносятся на другой узел. Данный подход позволяет реализовать достаточно гибкую схему обеспечения отказоустойчивости вычислений.

Надежность системы еще достигается надежным кодированием транспортируемых данных.

Для отказоустойчивости важна и скорость работы КС. Если КС работает быстрее, чем требует бизнес, то операцию можно повторить или восстановить после сбоя и снова попытаться решить задачу. Поэтому организация процесса отказоустойчивости и надежности базируется на основе временного ресурса.

Литература:

  • 1. Надежность в технике. Термины и определения // ГОСТ 27002-89
  • 2. Надежность технических систем. Справочник. Под ред. И.А. Ушакова // М.: Радио и связь, 1985.
  • 3. Гнеденко Б.В., Беляев Ю. К., Соловьев А.Д. Математические методы в теории надежности // М.: Наука, 1965.
  • 4. Дружинин Г.В. Надежность автоматизированных производственных систем // М.: Энергоатомиздат,  1986.
0
Ваша оценка: Нет Средняя: 6.5 (12 голосов)
Комментарии: 10

Таратин Вячеслав Викторович

Статья написана очень в доступном изложении. понятным даже не специалисту в этой области. Обозначена проблема и задачи для её решения. Я понимаю. что авторы на начальном пути её разрешения или я не прав? В любом случае хочется пожелать авторскому коллективу больших успехов на Вашем научном поприще!

Amanzholova Saule

Спасибо за вашу рецензию. В настоящее время мы занимаемся не только изучением проблем надежности, но и системами защищенности. Эти два направления с моей точки зрения весьма связаны.

Таратин Вячеслав Викторович

Спасибо большое за информацию. Ещё раз желаю Вам больщих творческих успехов. С уважением Вячеслав Таратин.

Родионова Зинаида Валерьевна

Очень доступно и качественно описана проблема создания компьютерной системы с высокой надежностью

Amanzholova Saule

Спасибо Вам большое за отзыв. Мы весьма признательны и честно сказать очень рады участвовать в данном мероприятии.

Amanzholova Saule

Большое спасибо за ваше внимание к нашей работе!!! Так как мы впервые участвуем в подобном конкурсе и то, что есть такая поддержка - позволяет думать о продолжении этой работы и множества последующих публикаций.

Amanzholova Saule

Большое спасибо за ваше внимание к нашей работе!!! Так как мы впервые участвуем в подобном конкурсе и то, что есть такая поддержка - позволяет думать о продолжении этой работы и множества последующих публикаций.

Amanzholova Saule

Большое спасибо за ваше внимание к нашей работе!!! Так как мы впервые участвуем в подобном конкурсе и то, что есть такая поддержка - позволяет думать о продолжении этой работы и множества последующих публикаций.

Игнатова Анна Михайловна

хорошая работа, написанная доступным языком и на актуальную тему. Желаю Вам дальнейших успехов!

Amanzholova Saule

Спасибо за ваш положительный отзыв. Вам так же желаем успехов!
Комментарии: 10

Таратин Вячеслав Викторович

Статья написана очень в доступном изложении. понятным даже не специалисту в этой области. Обозначена проблема и задачи для её решения. Я понимаю. что авторы на начальном пути её разрешения или я не прав? В любом случае хочется пожелать авторскому коллективу больших успехов на Вашем научном поприще!

Amanzholova Saule

Спасибо за вашу рецензию. В настоящее время мы занимаемся не только изучением проблем надежности, но и системами защищенности. Эти два направления с моей точки зрения весьма связаны.

Таратин Вячеслав Викторович

Спасибо большое за информацию. Ещё раз желаю Вам больщих творческих успехов. С уважением Вячеслав Таратин.

Родионова Зинаида Валерьевна

Очень доступно и качественно описана проблема создания компьютерной системы с высокой надежностью

Amanzholova Saule

Спасибо Вам большое за отзыв. Мы весьма признательны и честно сказать очень рады участвовать в данном мероприятии.

Amanzholova Saule

Большое спасибо за ваше внимание к нашей работе!!! Так как мы впервые участвуем в подобном конкурсе и то, что есть такая поддержка - позволяет думать о продолжении этой работы и множества последующих публикаций.

Amanzholova Saule

Большое спасибо за ваше внимание к нашей работе!!! Так как мы впервые участвуем в подобном конкурсе и то, что есть такая поддержка - позволяет думать о продолжении этой работы и множества последующих публикаций.

Amanzholova Saule

Большое спасибо за ваше внимание к нашей работе!!! Так как мы впервые участвуем в подобном конкурсе и то, что есть такая поддержка - позволяет думать о продолжении этой работы и множества последующих публикаций.

Игнатова Анна Михайловна

хорошая работа, написанная доступным языком и на актуальную тему. Желаю Вам дальнейших успехов!

Amanzholova Saule

Спасибо за ваш положительный отзыв. Вам так же желаем успехов!
Партнеры
 
 
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
Would you like to know all the news about GISAP project and be up to date of all news from GISAP? Register for free news right now and you will be receiving them on your e-mail right away as soon as they are published on GISAP portal.