Методи підвищення надійності цифрових систем Новосад Богдан Яворський Адріан

Надійність – наше все ! Чому? Функції, які виконує системаНаслідки, при відмові Комплексність проблеми 1) Підвищення надійності забезпечується на всіх етапах життя системи 2) Підвищення надійності може бути забезпечене при знанні й використанні цілого комплексу заходів 3) Характеристики надійності перебувають у протиріччі з іншими технічними характеристиками

Проектування Раціональне проектування системи Зменшення кількості елементів => Зменшення кількості та обсягу виконуваних функцій Зменшення коефіцієнтів навантаження елементів => Збільшення загального числа елементів, габаритів, ваги Зниження впливу перехідних процесів => Збільшення числа елементів, зменшення швидкодії через необхідність синхронізації Введення надмірності резервування Структурне(апаратне, просторове) р-ння => Значне збільшення габаритів, ваги, е-ння Часове р-ння => Значне зменшення продуктивності Інформаційне р-ння => Збільшення габаритів, ваги і т.д Функціональне р-ння => Збільшення габаритів, ваги, е- споживання Навантажувальне резервування =>Збільшення габаритів, ваги, е- споживання

Проектування Альтернативне проектування Дуальне програмування => Збільшення термінів і вартості проектування N-версійне програмування => Збільшення термінів і вартості проектування Створення багатоверсійних систем => Збільшення термінів і вартості проектування, обсягу апарaтури Підвищення надійності типових елементів Використання нових принципів, конструкцій і матеріалів Уніфікація елементів => Збільшення числа елементів, зменшення швидкодії "Тренування" до установлення в систему => Зменшення ресурсу

Виробництво Удосконалення виробничих систем Поліпшення технології виробництва => Можливе збільшення вартості та термінів виробництва і випробувань Підсилення вхідного і вихідного контролю Удосконалення систем випробовувань

Експлуатація Захист від несприятливих зовнішніх факторів Використання систем термостатування => Збільшення габаритів, ваги, енергоспоживання Екранування => Збільшення габаритів, ваги, енергоспоживання Стабілізація живильних напруг => Можливе збільшення габаритів, ваги Контроль, діагностування, відновлення в процесі експлуатації Робочий (апаратний) контроль і відновлення => Збільшення обсягу апаратури Тестовий (програмний) контроль і відновлення => Зниження продуктивності

Експлуатація Прогнозування і попередження відмов Прогнозування моментів відмов => Можливе збільшення вартості експлуатації Проведення профілактичних заходів => Необхідність вимикання системи для проведення профілактики Організація технічного обслуговування і ремонту Оптимізація стратегії технічного обслуговування => Можливе збільшення вартості експлуатації Поліпшення забезпечення ЗІП Підвищення кваліфікації обслуговуючого персоналу Керування надійністю систем за фактичним технічним станом Оптимізація стратегій керування за ФТС Збирання, обробка, оперативне використання інформації про відмови цифрових систем

Теорія резервування Резервування – це один із основних засобів збереження заданого рівня надійності, особливо безвідмовності системи, при недостатньо надійних елементах. Мета резервування – забезпечити відмовостійкість системи в цілому, тобто забезпечити її працездатність, коли виникла відмова одного або декількох елементів.

Класифікація елементів Основний елемент – це елемент структури обєкта, необхідний для виконання об'єктом необхідних функцій при відсутності відмов його елементів. Резервний елемент - елемент об'єкта, призначений для виконання функцій основного елемента в разі відмови останнього. Елемент, що резервується, - це основний елемент, на випадок відмови якого в обєкті передбачено резервний елемент.

Резерв Резерв – це сукупність додаткових засобів і (або) можливостей, які використовуються для резервування. Кратність резерву – це відношення числа резервних елементів системи до числа тих, що резервовані ними. Кратність резерву виражається нескороченим дробом

За навантаженістю резервних елементів резервування поділяється на та­кі види: Навантажене резервування коли резервний елемент знаходиться втому ж режимі, що й основний елемент. Полегшене резервування коли резервний елемент знаходитьсяв менш навантаженому режимі, ніж основний елемент. Ненавантажене резервування коли резервний елемент не несе нава­нтаження (вимкнутий). Резервування із змінним навантаженням коли резервний елемент упевні моменти часу може знаходитись в одному із заданих станів (наванта­женому, полегшеному, ненавантаженому).

За можливістю виникнення поділяють на такі резерви Відновлювальний – такий резерв який нараховує один або декілька резервних елементів, працездатність яких на випадок їх відмови підлягає відновленню при експлуатації Невідновлювальний – якщо працездатність резервних елементів на випадок їх відмови при експлуатації не підлягають відновленню

Класифікація методів резервування залежно від виду резерву СтруктурнеЧасовеІнформаційне ФункціональнеНавантажувальне

Структурне резервування – це резервування із застосуванням резервних елементів структури системи (структурні надмірності) Часове резервування – це резервування із використанням резервів (надлишків) часу. Інформаційне резервування – це резервування із застосуванням резервів інформації. Функціональне резервування – це резервування із використанням функціональних резервів. Навантажене резервування – це резервування із застосуванням навантажених резервів.

Загальне резервування – це таке, при якому резервованим елементом є вся система в цілому. Роздільне резервування – це таке, при якому резервованими елементами є окремі елементи системи або їх групи. Постійне резервування – це резервування без перебудови структури системи при виникнення відмови її елемента Динамічне резервування – передбачає перебудову системи після відмови її елемента Резервування зміщенням – це динамічне резервування, за яким функції основного елемента передаються резервному тільки після відмови основного елемента Змінне резервування – це резервування заміщенням, за яким група основних елементів системи резервується онним або декількома резервними елементами.

Відмовостійка кластеризація (Failover Clustering) (використана компанією Microsoft для Windows Server) Активний/Пасивний кластер Активний/Активний кластер N до 1 кластер N+1 кластер N+M кластер N до N кластер

Дякую за увагу!