Разработка и эксплуатация АИС

Разработка и эксплуатация АИС Средства обеспечения надежности АС 1 Средства обеспечения надежности АС Надёжность — комплексное свойство, которое в зависимости от назначения объекта и условий его эксплуатации может включать в себя свойства безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости, а также определённое сочетание этих свойств 2 Средства обеспечения надежности АС Надёжность — свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования (ГОСТ 27.002—89 НАДЕЖНОСТЬ В ТЕХНИКЕ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ) 3 Средства обеспечения надежности АС  Безотказность —  свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки  Ремонтопригодность —  свойство объекта, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта 4 Средства обеспечения надежности АС  Долговечность —  свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность от начала эксплуатации до наступления предельного состояния, то есть такого состояния, когда объект изымается из эксплуатации  Сохраняемость —  свойство объекта сохранять работоспособность в течение всего периода хранения и транспортировки  Живучесть —  свойство объекта сохранять работоспособность в экстремальных ситуациях 5 Средства обеспечения надежности АС  Отказ —  событие, заключающиеся в полной или частичной утрате работоспособности  Сбой —  самоустраняющийся отказ  Наработка —  время или объём работы  Ресурс —  наработка от начала эксплуатации до наступления предельного состояния  Срок службы —  календарная продолжительность от начала эксплуатации до наступления предельного состояния 6 Средства обеспечения надежности АС  Показатели надежности  количественно характеризуют, в какой степени данному объекту присущи определенные свойства, обусловливающие надежность  Единичный показатель  количественная характеристика одного свойства надежности  Комплексный показатель  количественная характеристика нескольких свойств надежности 7 Средства обеспечения надежности АС  Единичные показатели надёжности  Показатели безотказности  вероятность безотказной работы  средняя наработка на отказ  интенсивность отказов  Показатели долговечности     средний ресурс назначенный ресурс средний срок службы назначенный срок службы  Показатели ремонтопригодности  вероятность восстановления работоспособного состояния  среднее время восстановления работоспособного состояния  Показатели сохраняемости  средний срок сохраняемости 8 Средства обеспечения надежности АС  Вероятность безотказной работы  вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ объекта не возникает  Средняя наработка на отказ  средняя продолжительность работы устройства между ремонтами (показывает какая наработка в среднем приходится на один отказ)  выражается обычно в часах  Для программных продуктов обычно подразумевается срок до полного перезапуска программы или полной перезагрузки операционной системы  Интенсивность отказов  соотношение числа отказавших образцов аппаратуры в единицу времени к среднему числу образцов, исправно работающих в данный отрезок времени 9 Средства обеспечения надежности АС  Комплексные показатели надежности     коэффициент готовности коэффициент оперативной готовности коэффициент технического использования коэффициент планируемого применения 10 Средства обеспечения надежности АС  Коэффициент готовности  вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени  Коэффициент оперативной готовности  вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, и, начиная с этого момента, будет работать безотказно в течение заданного интервала времени  Коэффициент планируемого применения  доля периода эксплуатации, в течение которой объект не должен находиться в плановом ТО или ремонте 11 Средства обеспечения надежности АС  Живучесть  свойство объекта сохранять ограниченную работоспособность при неисправностях или отказе некоторых компонентов  В международной терминологии «fault-tolerance» (дословно «допустимость неисправностей») часто переводят как «отказоустойчивость»  Термин «отказоустойчивость» в ГОСТ 27.002-89 используется, но eё значения стандартом не определено  Отказоустойчивость  свойство технической системы сохранять способность правильно функционировать после отказа системы или некоторых ее частей  Основной способ повышения отказоустойчивости — избыточность  Наиболее эффективный метод избыточности — аппаратная избыточность (достигается путем резервирования)  «Отказоустойчивая система»  система, обладающая свойством безотказности после отказа отдельных элементов 12 Средства обеспечения надежности АС  Резервирование  способ обеспечения надежности объекта за счет использования дополнительных средств и (или) возможностей, избыточных по отношению к минимально необходимым для выполнения требуемых функции  Резерв  совокупность дополнительных средств и (или) возможностей, используемых для резервирования  Кратность резерва  отношение числа резервных элементов к числу резервируемых ими элементов, выраженное несокращенной дробью  Дублирование  резервирование с кратностью резерва один к одному 13 Средства обеспечения надежности АС  Общее резервирование  резервируется объект в целом  (резерв предусматривается на случай отказа объекта в целом)  Раздельное (поэлементное) резервирование  резервируются отдельные части объекта (блоки, узлы, элементы) 14 Средства обеспечения надежности АС  Нагруженный резерв  содержит один или несколько резервных элементов, находящихся в режиме основного элемента  Ненагруженный резерв  содержит один или несколько резервных элементов, находящихся в ненагруженном режиме до начала выполнения ими функции основного элемента 15 Средства обеспечения надежности АС  Постоянное резервирование  используется нагруженный резерв и при отказе любого элемента в резервированной группе выполнение объектом требуемых функций обеспечивается оставшимися элементами без переключений  Резервирование замещением  функции основного элемента передаются резервному только после отказа основного элемента 16 Средства обеспечения надежности АС  Средства обеспечения надежности системы     Резервное копирование (архивирование) Технология RAID Технология резервного сервера Технология кластеров 17 Средства обеспечения надежности АС  Методы резервного копирования  полное  копирование всех данных  разностное (дифференциальное)  копирование только тех данных, которые изменились с момента последнего резервного копирования  журнала транзакций  копирование и усечение журнала транзакций  файла данных или группы файлов  частичное копирование 18 Средства обеспечения надежности АС  Планирование стратегии резервного копирования  1) создание полной резервной копии  2) создание разностной копии  3) создание копии журнала транзакций  Выбор носителя     магнитная лента (стриммер) диск сетевой ресурс именованные каналы 19 Средства обеспечения надежности АС  RAID (англ. redundant array of independent disks — избыточный массив независимых жёстких дисков)  массив из нескольких дисков, управляемых контроллером, взаимосвязанных скоростными каналами и воспринимаемых внешней системой как единое целое. В зависимости от типа используемого массива может обеспечивать различные степени отказоустойчивости и быстродействия. Служит для повышения надёжности хранения данных и/или для повышения скорости чтения/записи информации (RAID 0).   Изначально «redundant array of inexpensive disks» («избыточный (резервный) массив недорогих дисков») Создатели: Петтерсон (David A. Patterson), Гибсон (Garth A. Gibson) и Катц (Randy H. Katz), 1987 год 20 Средства обеспечения надежности АС Уровни спецификации RAID (по Беркли)  RAID 0 — дисковый массив повышенной производительности и меньшей отказоустойчивости  RAID 1 — зеркальный дисковый массив  RAID 2 — массив, который применяет код Хемминга  RAID 3 и 4 — массив дисков с чередованием и выделенным диском чётности  RAID 5 — массив дисков с чередованием и "невыделенным диском чётности"  RAID 6 — массив дисков с чередованием и двумя независимыми "чётностями" блоков  RAID 10 — RAID 0, построенный из RAID 1 массивов  RAID 50 — RAID 0, построенный из RAID 5 массивов  RAID 60 — RAID 0, построенный из RAID 6 массивов 21 Средства обеспечения надежности АС  RAID 0 (striping — «чередование») — дисковый массив из двух или более жёстких дисков с отсутствием резервирования. Информация разбивается на блоки данных (Ai) и записывается на оба/несколько дисков поочередно  (+): Существенно повышается производительность (от количества дисков зависит кратность увеличения производительности)  (-): Надёжность RAID 0 заведомо ниже надёжности любого из дисков в отдельности и падает с увеличением количества входящих в RAID 0 дисков, т. к. отказ любого из дисков приводит к неработоспособности всего массива. 22 Средства обеспечения надежности АС  RAID 1 (mirroring — «зеркалирование»).  (+): Обеспечивает приемлемую скорость записи и выигрыш по скорости чтения при распараллеливании запросов  (+): Имеет высокую надёжность — работает до тех пор, пока функционирует хотя бы один диск в массиве  (-): При стоимости двух жёстких дисков — полезный объём одного жёсткого диска (когда массив состоит из двух дисков) 23 Средства обеспечения надежности АС  RAID 5 — массив дисков с чередованием и «невыделенным диском чётности»  Блоки данных и контрольные суммы циклически записываются на все диски массива, нет асимметричности конфигурации дисков Под контрольными суммами подразумевается результат операции XOR(исключающее или)  Объём Объёмдискового дисковогомассива массиваRAID5 RAID5 рассчитывается по формуле рассчитывается по формуле (n-1)*hddsize (n-1)*hddsize nn— —число числодисков дисковввмассиве массиве hddsize hddsize— —размер размернаименьшего наименьшего диска диска Минимальное Минимальноеколичество количество используемых дисков используемых дисковравно равнотрём трём 24