289
надежности [2]. Показатель надежности — это количественная характеристика
одного или нескольких свойств, определяющих надежность системы. В основе
большинства показателей надежности лежат оценки наработки системы, то есть
продолжительности или
объема работы, выполненной системой.
Практическая реализация надежности информационных систем.
Для обеспечения надежности технических средств чаще всего
производится:
резервирование
(дублирование)
технических
средств;
использование стандартных протоколов работы устройств ИС; применение
специализированных технических средств защиты информации. Для
обеспечения надежности функционирования ИС требуется тщательное
тестирование. Например, для компьютеров в качестве наиболее эффективных
мер комплексного обеспечения надежности ИС можно назвать кластеризацию
компьютеров
и
использование
отказоустойчивых
компьютеров
[3].
Резервированием называют метод повышения надежности объекта путем
введения избыточности. Задача введения избыточности – обеспечить
нормальное функционирование системы после возникновения отказов в ее
элементах. Резервирование может быть структурным, информационным,
временным, программным [2, 3, 4, 5]. Перечисленные виды резервирования
могут быть применены либо к системе в целом, либо к отдельным ее элементам
или их группам. На практике большое распространение получило структурное
резервирование.
Повышение надежности с помощью кластеризации компьютеров.
Кластер — это несколько компьютеров (узлов кластера), соединенных
коммуникационными каналами и разделяющих общие ресурсы. Кластер имеет
общую файловую систему и пользователем воспринимается как единый
компонент. Надежность работы кластера обеспечивается программами,
регулирующими скоординированное использование общекластерных ресурсов,
обмен информацией между узлами кластера, и осуществляющими взаимный
контроль работоспособности этих узлов. Отличительной особенностью
кластера является то, что каждый его работающий компьютер может взять на
себя дополнительную нагрузку отказавшего узла. Все известные кластерные
решения обеспечивают высокую готовность системы (коэффициент готовности
до 0,999), возможность наращивания производительности за счет установки
нового оборудования или замены устаревшего. Кластерные системы
используют
специальные
программы,
осуществляющие
оптимальное
распределение ресурсов и удобное администрирование.
Повышение надежности с помощью отказоустойчивых компьютеров.
В
настоящее
время
все
большее
распространение
находят
однопроцессорные или многопроцессорные компьютеры (чаще всего серверы)
с отказоустойчивыми аппаратными компонентами. В отказоустойчивых
компьютерах любая команда выполняется одновременно на всех
дублированных компонентах, и результаты выполнения команд сравниваются.
Окончательное решение принимается по принципу мажоритирования (по
большинству одинаковых результатов). Каждый из продублированных компо-
290
нентов продолжает работу и в случае отказа одного из его дублей таким
образом, что система не замечает этого отказа и на ее функционировании это не
отражается. Но отказавший компонент идентифицируется и замещается в
режиме «горячей замены», то есть без отключения системы [6, 7, 8].
При исследовании надѐжности часто ставится задача определить
причины, приводящие к формированию надѐжности. Без этого невозможно
наметить правильную программу работ по повышению надѐжности. Это
приводит к делению надѐжности на следующие: аппаратную надѐжность,
обусловленную состоянием аппаратуры; программную надѐжность объекта,
обусловленную состоянием программ; надѐжность объекта, обусловленную
качеством обслуживания; надѐжность функциональная [5, 9]
Структурные методы расчета надежности.
Структурные методы являются основными методами расчета показателей
безотказности, ремонтопригодности и комплексного повышения надежности в
процессе проектирования объектов, поддающихся разукрупнению на элементы,
характеристики надежности которых в момент проведения расчетов известны
или могут быть определены другими методами (прогнозирования,
физическими, по статистическим данным, собранным в процессе их
применения в аналогичных условиях) [10]
Эти методы применяют также для расчета долговечности и
сохраняемости объектов, критерии предельного состояния которых
выражаются через параметры долговечности (сохраняемости) их элементов.
Расчет повышения надежности структурными методами в общем случае
включает: представление объекта в виде структурной схемы, описывающей
логические соотношения между состояниями элементов и объекта в целом с
учетом структурно-функциональных связей и взаимодействия элементов,
принятой стратегии обслуживания, видов и способов резервирования и других
факторов; описание построенной структурной схемы надежности объекта
адекватной математической моделью позволяющей в рамках введенных
предположений и допущений вычислить надежность объекта по данным о
надежности его элементов в рассматриваемых условиях их применения.
В качестве структурных схем надежности могут применяться:
структурные блок-схемы надежности, представляющие объект в виде
совокупности определенным образом соединенных (в смысле надежности)
элементов;
деревья отказов объекта, представляющие
графическое отображение
причинно-следственных связей, обуславливающих определенные виды его
отказов; графы (диаграммы) состояний и переходов, описывающих возможные
состояния объекта и его переходы из одного состояния в другое в виде
совокупности состояний и переходов его элементов.
Модель Шика – Волвертона. В основе модели Шика - Волвертона
лежит предположение, согласно которому частота ошибок пропорциональна не
только количеству ошибок в программах, но и времени тестирования, т.е.
вероятность обнаружения ошибок с течением времени возрастает. Частота
ошибок (интенсивность обнаружения ошибок) предполагается постоянной в
