Các phương pháp dự phòng nâng cao tin cậy của hệ thống tính toán

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN & TRUYỀN THÔNG TRIỆU XUÂN HÒA CÁC PHƢƠNG PHÁP DỰ PHÒNG NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG TÍNH TOÁN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH THÁI NGUYÊN - 2014 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN & TRUYỀN THÔNG TRIỆU XUÂN HÒA CÁC PHƢƠNG PHÁP DỰ PHÒNG NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG TÍNH TOÁN Ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60.48.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS NGUYỄN VĂN ĐOÀN THÁI NGUYÊN - 2014 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung kiến thức trình bày luận văn tìm hiểu tài liệu, nghiên cứu trình bày theo cách hiểu thân dƣới hƣớng dẫn trực tiếp TS.Nguyễn Văn Đoàn Các nội dung nghiên cứu kết thực nghiệm đề tài hoàn toàn trung thực Trong trình làm luận văn, có tham khảo đến số tài liệu liên quan tác giả, ghi rõ nguồn gốc tài liệu tham khảo đƣợc liệt kê phần tài liệu tham khảo cuối luận văn Nếu sai xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Thái Nguyên, ngày 28 tháng năm 2014 Ngƣời cam đoan Triệu Xuân Hòa Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập nghiên cứu lớp Cao học khóa 11 chuyên ngành Khoa học máy tính Trƣờng Đại học Công nghệ thông tin truyền thông - Đại học Thái Nguyên, nhận đƣợc nhiều bảo, dìu dắt, giảng dạy nhiệt tình thầy, cô giáo Trƣờng Đại học Công nghệ thông tin truyền thông - Đại học Thái Nguyên Viện công nghệ thông tin Việt Nam Các thầy cô giáo giúp đỡ, tạo điều kiện tốt cho trình công tác nhƣ học tập Nhân dịp xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới tập thể thầy, cô giáo Trƣờng Đại học Công nghệ thông tin truyền thông - Đại học Thái Nguyên, thầy cô giáo Viện công nghệ thông tin Việt Nam Tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo TS Nguyễn Văn Đoàn cho nhiều ý kiến đóng góp quý báu, tận tình hƣớng dẫn tạođiều kiện cho hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp Tôi xin cảm ơn đồng nghiệp ngƣời thân động viên, giúp đỡ trình nghiên cứu thực luận văn Quá trình thực đề tài không tránh khỏi thiếu sót, mong tiếp tục nhận đƣợc đóng góp ý kiến thầy, cô giáo, bạn đồng nghiệp đề tài nghiên cứu để đề tài đƣợc hoàn thiện Tôi xin trân trọng cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 28 tháng năm 2014 Học viên Triệu Xuân Hòa Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG KHÁI QUÁT VỀ ĐỘ TIN CẬY HỆ THỐNG VÀ BÀI TOÁN DỰ PHÒNG 1.1 Khái quát độ tin cậy hệ thống 1.1.1 Khái niệm độ tin cậy hệ thống 1.1.2 Chỉ số độ tin cậy hệ thống 1.1.3 Vai trò độ tin cậy hệ thống 16 1.2 Bài toán dự phòng hệ thống 17 1.2.1 Khái niệm 17 1.2.2 Các cách tiếp cận dự phòng hệ thống 17 CHƢƠNG NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG TÍNH TOÁN 20 2.1 Các bƣớc tính toán độ tin cậy hệ thống 20 2.1.1 Xây dựng sơ đồ logic theo cấu trúc hệ thống 20 2.1.2 Thuật toán chuyển đổi sơ đồ cấu trúc logic sang đồ thị liên kết 21 2.1.3 Thuật toán tìm tất đƣờng ma trận liên kết: 23 2.1.4 Thuật toán tìm tất đƣờng ma trận liên kết theo lý thuyết đồ thị 26 2.1.5 Tối thiểu hóa toán tử logic 28 2.1.6 Trực giao hóa toán tử logic 29 2.1.7 Chuyển đổi mô hình logic sang giá trị đại số 31 2.2 Tính độ tin cậy hệ thống có dự phòng 32 2.2.1 Hệ thống dự phòng nóng 32 2.2.2 Hệ thống dự phòng lạnh 33 2.2.3 Hệ thống dự phòng theo chế bỏ phiếu (chập 3) 37 2.2.4 Hệ thống dự phòng bảo vệ tích cực 38 2.3 Đảm bảo độ tin cậy hệ thống 39 CHƢƠNG THỬ NGHIỆM NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG MÁY CHỦ NGÂN HÀNG 43 3.1 Bài toán 43 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 3.2 Sử dụng phƣơng pháp dự phòng nâng cao độ tin cậy hệ thống xây dựng công thức tính độ tin cậy 46 3.2.1 Sử dụng phƣơng pháp dự phòng truyền thống 46 3.2.2 Sử dụng phƣơng pháp chủ động tích cực (Active Protection – AP) 48 3.2.3 Sử dụng kết hợp phƣơng pháp dự phòng truyền thống phƣơng pháp dự phòng bảo vệ tích cực 51 3.3 Xây dựng chƣơng trình thử nghiệm 52 3.3.1 Yêu cầu chƣơng trình thử nghiệm 52 3.3.2 Một số hình ảnh chƣơng trình 53 3.4 Nhận xét phƣơng án dự phòng 55 KẾT LUẬN 59 DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ DANH MỤC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT Từ viết tăt Từ tiếng Anh Từ cụm từ AP Active Protection Phƣơng pháp dự phòng chủ động MTTF Mean Time To Failure Thời gian hoạt động an toàn trung bình MTBF Mean Time Between Failure Thời gian trung bình hai lần hỏng MTTR Mean Time To Repair Thời gian trung bình sửa chữa cố Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Biểu diễn hàm mật độ phân phối xác Hình 1.2: Biểu diễn hàm phân phối xác suất Hình 1.3: Biểu diễn độ tin cậy phần tử Hình 1.4: Biểu diễn hàm phân phối độ tin cậy 10 Hình 1.5: Biểu diễn cƣờng độ hỏng hóc 10 Hình 1.6: Các khoảng cách làm việc khoảng cách phục hồi 12 Hình 1.7: Một kịch phát lỗi sửa lỗi 15 Hình 2.1: Sơ đồ hệ phần tử nối tiếp 20 Hình 2.2: Sơ đồ hệ phần tử song song 20 Hình 2.3: Hệ thống dự phòng nóng 32 Hình 2.4: Hệ thống dự phòng lạnh 33 Hình 2.5: Hệ thống dự phòng chập 37 Hình 2.6: Hệ thống dự phòng tích cực 38 Hình 2.7: Cấu hình hệ thống dạng 40 Hình 3.1: Sơ đồ cấu trúc hệ thống ngân hàng 44 Hình 3.2: Sơ đồ cấu trúc hệ thống mạng máy tính ngân hàng 44 Hình 3.3: Cấu hình hệ thống 45 Hình 3.4: Cấu hình hệ thống với dự phòng 46 Hình 3.5: Cấu hình hệ thống với AP 48 Hình 3.6: Cấu hình hệ thống với AP nhân 51 Hình 3.7: Đồ thị xác suất khả hoạt động thất bại hệ thống với cấu hình số 1, số 16, số 21, số 23 theo thời gian 56 Hình 3.8: Cấu hình hệ thống với AP nhân dự phòng 57 Hình 3.9: Đồ thị xác suất khả hoạt động thất bại hệ thống với cấu hình số 1, số 21, số 24, số 25 theo thời gian 58 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Việc đánh giá độ tin cậy hệ thống dựa cấu trúc hệ thống, thông qua độ tin cậy thành phần hệ thống toán phức tạp, để giải cần đến công cụ nhƣ lý thuyết xác suất, lý thuyết đồ thị, logic Phƣơng pháp đánh giá độ tin cậy hệ thống dựa sở lý thuyết xác suất trình ngẫu nhiên đƣợc áp dụng đạt đƣợc kết khả quan Dự báo đƣợc độ tin cậy hệ thống có hiệu cao, liên quan đến trình sản xuất lập trình dự toán nhƣ nào, chi phí bảo trì, chi phí tối thiểu cấu hình hệ thống, cách khác, tổng số lợi nhuận dự kiến đƣợc tối đa độ tin cậy hệ thống đƣợc chọn theo công thức dựa tính toán tuổi thọ thiết bị, dịch vụ đời sống thực tế thiết bị không hoạt động tốt Để nâng cao độ tin cậy yếu tố thành phần, ngƣời ta sử dụng kỹ thuật bổ sung thành phần dƣ thừa, hay gọi hệ thống có dự phòng Việc sử dụng thành phần dự phòng không hƣớng nghiên cứu mới, nhiên việc đề xuất sử dụng chúng hệ thống có cấu trúc khác nhau, nhƣ hệ phân tán, tính toán song song … đƣợc nhiều nghiên cứu tập trung phát triển Với mục tiêu tìm hiểu việc nâng cao độ tin cậy hệ thống, đặc biệt việc sử dụng phƣơng pháp dự phòng, lựa chọn đề tài “Các phƣơng pháp dự phòng nâng cao độ tin cậy hệ thống tính toán” làm đề tài cho luận văn tốt nghiệp Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 2 Mục đích nghiên cứu Mục đích nghiên cứu đề tài đƣa cácphƣơng pháp dự phòng để nâng cao độ tin cậy hệ thống tính toán qua cấu trúc hệ thống tính toán Nhằm tránh đƣợc cố lỗi xảy hệ thống Nhiệm vụ nghiên cứu Xuất phát từ mục đích trên, nhiệm vụ đề tài đặt sau: - Tìm hiểu khái niệm liên quan đến độ tin cậy hệ thống, phƣơng pháp tính độ tin cậycủa hệ thống tính toán - Các phƣơng pháp dự phòng nâng cao độ tin cậy hệ thống tính toán; - Ứng dụng phƣơng pháp dự phòng để nâng cao độ tin cậy hệ thống vào ví dụ hệ thống phân tán cụ thể (dạng tree) Phƣơng pháp nghiên cứu Sử dụng phối hợp phương pháp: - Phƣơng pháp phân tích, tổng hợp lý luận: Nghiên cứu, tìm hiểu, phân tích tài liệu có liên quan đến độ tin cậy hệ thống nhƣ phƣơng pháp tính, đánh giá độ tin cậy hệ thống - Phƣơng pháp sử dụng toán học: Sử dụng phƣơng pháp xác suất thống kê, xử lý kết quảvà xây dựng đồ thị trực quan Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu kết luận, luận văn gồm có3 chƣơng: Chương 1: KHÁI QUÁT VỀ ĐỘ TIN CẬY HỆ THỐNG VÀ BÀI TOÁN DỰ PHÒNG 1.1 Khái niệm độ tin cậy hệ thống 1.2 Bài toán dự phòng Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 48 3.2.2 Sử dụng phƣơng pháp chủ động tích cực (Active Protection – AP) Cùng với mô hình toán hệ thống máy tính sử dụng cấu hình tƣơng ứng với lựa chọn hai - lựa chọn với đời chi nhánh bổ sung cấu trúc hệ thống cho việc tổ chức hoạt động bảo vệ đƣợc xem xét để xây dựng hệ thống chịu lỗi sử dụng phƣơng pháp bảo vệ chủ động tích cực đƣợc thể hình 3.5 10 11 13 12 15 14 16 Hình 3.5: Cấu hình hệ thống với AP Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 49 Chúng ta xem xét cấu hình thể cho khả hoạt động thất bại cấu hình số 10, nhƣ thể hình 3.5 Số xử lý không dự phòng hệ thống mà không đƣợc bảo vệ chủ động Do đó, xác suất thất bại hệ thống phần p5 Tính toán xác suất hoạt động không thất bại cho phần bị bắt lớp AP bao gồm bốn vi xử lý Nguyên tắc linh hoạt AP - tức cách AP xác định lại vi xử lý kiểm soát kiểm soát ƣu tiên thấp đƣợc sử dụng Rõ ràng khả hoạt động thất bại phần hệ thống Рh tổng xác suất hoạt động bốn vi xử lý (р4) xác suất hoạt động ba số bốn vi xử lý Trong đó: α1AP - phát xác suất thất bại tầng AP xảy Biểu thức cuối biểu thị cho khả hoạt động thất bại hệ thống với cấu hình số 10 viết nhƣ sau: Tƣơng tự nhƣ vậy, biểu thức thể cho khả hoạt động thất bại hệ thống với cấu hình số 11: Giả định α2АP - khả phát xác suất thất bại cho hai cấp AP Hệ thống sau thất bại hai cấp độ AP đƣợc chuyển thành đơn cấp AP Ngoài ra, giả định đơn cấp AP hệ biến đổi hai cấp AP ban đầu hai cấp AP đƣợc tạo với việc sử dụng nguyên tắc linh hoạt AP - tức AP xác định lại vi xử lý kiểm soát kiểm soát ƣu tiên thấp Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 50 Cho giả định ký hiệu nhận đƣợc biểu thức tính xác suất khả hoạt động hệ thống thất bại với cấu hình số 12, 13 nhƣ sau: Giả định α3АP - khả phát xác suất thất bại cho ba cấp AP Hệ thống sau thất bại ba cấp độ AP đƣợc chuyển thành hai cấp AP, thất bại hai cấp độ AP đƣợc chuyển thành đơn cấp AP Với giả định ký hiệu nhƣ trên, ta nhận đƣợc biểu thức tính xác suất khả hoạt động hệ thống thất bại cấu hình 14-16 nhƣ sau: Với Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 51 3.2.3 Sử dụng kết hợp phƣơng pháp dự phòng truyền thống phƣơng pháp dự phòng bảo vệ tích cực Cấu hình tƣơng ứng với kết hợp xây dựng phƣơng án chịu lỗi hệ thống đƣợc hiển thị hình 3.6 17 18 19 20 22 21 23 Hình 3.6: Cấu hình hệ thống với AP nhân Cho giả định ký hiệu viết biểu thức tính xác suất khả hoạt động hệ thống thất bại với cấu hình số 17-23: Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 52 Với 3.3 Xây dựng chƣơng trình thử nghiệm 3.3.1 Yêu cầu chƣơng trình thử nghiệm Với việc có nhiều phƣơng án dự phòng với số lƣợng phần tử dự phòng khác chƣơng trình thử nghiệm cần tính đƣợc độ tin cậy cho phƣơng án dự phòng Ngoài chƣơng trình thể tất kết tính toán phƣơng án dự phòng thành bảng giúp ta lựa chọn đƣợc phƣơng án dự phòng tối ƣu Chƣơng trình thử nghiệm đƣợc xây dựng ngôn ngữ C# phù hợp với việc tính toán dễ dàng lập trình Chƣơng trình gồm có modul: - Mode 1: Tính độ tin cậy hệ thống tƣơng ứng với phƣơng pháp dự phòng lựa chọn đƣợc số nút dự phòng - Mode 2: Tính đƣợc toàn kết phƣơng án dự phòng Input Output chƣơng trình: Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 53 3.3.2 Một số hình ảnh chƣơng trình - Tính độ tin cậy hệ thống dự phòng truyền thống Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 54 - Tính đƣợc độ tin cậy hệ thống dự phòng bảo vệ tích cực - Tính độ tin cậy hệ thống có dự phòng kết hợp Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 55 3.4 Nhận xét phƣơng án dự phòng Giá trị xác suất hoạt động thất bại hệ thống đƣợc đƣa bảng với cấu hình số 1-23 Khi tính toán xác suất P[i] (i = 23) đƣợc sử dụng đầu vào sau: thời gian hoạt động phân phối xác suất vi xử lý hệ thống tƣơng ứng với theo cấp số nhân P(t) = exp(-λt); tỷ lệ thất bại λ = 7*10-7 h-1 [2]; α1АP =0,8; α2АP =1-(1- α1АP)2=0,96; α3АP =1-(1- α1АP)3= 0,992; α1=0,8; thời gian hoạt động hệ thống - 61.320 (7 năm) Cấu hình năm Số 0.9521 năm 0.9065 năm năm 0.8631 0.8218 năm năm 0.7825 0.7450 năm 0.7094 Số 0.9556 0.9132 0.8726 0.8338 0.7967 0.7612 0.7272 Số 0.9591 0.9199 0.8821 0.8459 0.8111 0.7777 0.7456 Số 0.9626 0.9266 0.8918 0.8582 0.8258 0.7945 0.7644 Số 0.9662 0.9334 0.9015 0.8707 0.8407 0.8117 0.7836 Số 0.9697 0.9402 0.9114 0.8833 0.8560 0.8293 0.8034 Số 0.9733 0.9471 0.9214 0.8962 0.8715 0.8473 0.8236 Số 0.9768 0.9540 0.9314 0.9092 0.8873 0.8657 0.8444 Số 0.9804 0.9610 0.9416 0.9224 0.9034 0.8844 0.8657 Số 10 0.9649 0.9309 0.8978 0.8656 0.8345 0.8042 0.7749 Số 11 0.9732 0.9467 0.9207 0.8950 0.8697 0.8449 0.8205 Số 12 0.9769 0.9541 0.9316 0.9094 0.8876 0.8662 0.8450 Số 13 0.9795 0.9594 0.9395 0.9198 0.9005 0.8814 0.8625 Số 14 0.9805 0.9613 0.9424 0.9237 0.9054 0.8873 0.8696 Số 15 0.9764 0.9524 0.9280 0.9035 0.8788 0.8540 0.8294 Số 16 0.9901 0.9797 0.9686 0.9568 0.9444 0.9313 0.9177 Số 17 0.9757 0.9499 0.9228 0.8948 0.8661 0.8372 0.8080 Số 18 0.9804 0.9610 0.9418 0.9227 0.9037 0.8849 0.8663 Số 19 0.9841 0.9683 0.9527 0.9372 0.9218 0.9066 0.8915 Số 20 0.9793 0.9568 0.9329 0.9078 0.8818 0.8553 0.8284 Số 21 0.9877 0.9751 0.9625 0.9497 0.9368 0.9237 0.9105 Số 22 0.9800 0.9594 0.9382 0.9166 0.8947 0.8725 0.8503 Số 23 0.9938 0.9868 0.9792 0.9707 0.9615 0.9515 0.9408 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 56 Phân tích giá trị bảng cho thấy ƣu điểm việc sử dụng AP so với dự phòng truyền thống với số vi xử lý cần thiết Với số lƣợng thiết bị dự phòng mà nhân bản, AP kiểm soát bao gồm hầu hết phần hệ thống (hoặc phát lỗi nhiều khả năng), làm tăng khả quan sát hệ thống cung cấp gọi phòng ảo - phòng vi xử lý với phần tử dự phòng nâng cao khả kiểm soát hệ thống Cấu hình số 21 với năm vi xử lý dự phòng, cung cấp khả thất bại hệ thống sau năm: 0,9105 cấu hình hiệu Hình 3.7cho thấy đồ thị xác suất khả hoạt động thất bại hệ thống với cấu hình số 1, số 16, số 21, số 23 theo thời gian Đồ thị xác suất khả hoạt động thất bại hệ thống 1.0000 0.9500 0.9000 0.8500 0.8000 0.7500 0.7000 năm năm năm Số năm Số 16 Số 21 năm năm năm Số 23 Hình 3.7:Đồ thị xác suất khả hoạt động thất bại hệ thống với cấu hình số 1, số 16, số 21, số 23 theo thời gian Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 57 Xem xét trƣờng hợp nhân ba, nhân bốn cấu hình số 21 hình 3.6 Cấu hình hệ thống với ứng dụng dự phòng ba đƣợc thể hình 3.8 21 24 25 Hình 3.8: Cấu hình hệ thống với AP nhân dự phòng Biểu thị РТР - xác suất vi xử lý ba trƣờng hợp dự phòng ba; 2- phát xác suất thất bại vi xử lý trƣờng hợp dự phòng ba Chúng tin sau phát thất bại xử lý dự phòng ba đƣợc chuyển đến trùng lặp với khả phát xác thất bại cặp Cho giả định ký hiệu, tƣơng tự: Biểu cho khả hoạt động thất bại hệ thống với cấu hình số 24-25 tính nhƣ sau: Với thông số đầu vào nhƣ trên, giá trị xác suất hoạt động thất bại hệ thống với cấu hình số 24-25 nhƣ sau: Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 58 Cấu hình năm Số 24 0.9894 năm 0.9785 năm năm 0.9675 0.9563 năm năm 0.9450 0.9335 năm 0.9218 Số 25 0.9853 0.9776 0.9697 0.9616 0.9533 0.9448 0.9928 Hình 3.9 cho thấy đồ thị xác suất hoạt động thất bại hệ thống với cấu hình số 1, số 21, số 24, số 25 Đồ thị xác suất khả hoạt động thất bại hệ thống 1.0000 0.9500 0.9000 0.8500 0.8000 0.7500 0.7000 năm năm năm Số Số 21 năm Số 24 năm năm năm Số 25 Hình 3.9:Đồ thị xác suất khả hoạt động thất bại hệ thống với cấu hình số 1, số 21, số 24, số 25 theo thời gian Cấu hình số 16, số 21, số 23, số 24, số 25 cung cấp khả thất bại hệ thống suốt bảy năm hoạt động không nhỏ 0,9 Trong đó, khả thất bại hệ thống mà không sử dụng phƣơng pháp để cải thiện độ tin cậy (cấu hình số - hình 3.2) 0,7094 So với cấu hình ban đầu, hệ thống sau dự phòng(cấu hình số 16, số 21, số 23, số 24, số 25) có độ tin cậy tăng từ 28,36% - 33,18% Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 59 KẾT LUẬN Sau thời gian tìm hiểu, nghiên cứu tài liệu hoàn thành luận văn phƣơng pháp phân tích tổng hợp tài liệu, luận văn đƣa sở lý thuyết chung độ tin cậy, số phƣơng pháp dự phòng nâng cao độ tin cậy hệ thống ứng dụng Luận văn thực đƣợc tất nội dung đạt đƣợc mục tiêu đề nhƣ đề cƣơng đƣợc duyệt Các kết đạt đƣợc bao gồm: - Tìm hiểu, nghiên cứu lý thuyết độ tin cậy: khái niệm, vai trò độ tin cậy bƣớc tính toán độ tin cậy hệ thống; - Tìm hiểu, nghiên cứu phƣơng pháp dự phòng nhằm tăng độ tin cậy cho hệ thống: phƣơng pháp dự phòng truyền thống (nóng, lạnh, chập ba), phƣơng pháp dự phòng bảo vệ tích cực đƣa quy trình đảm bảo độ tin cậy hệ thống phƣơng pháp dự phòng; - Thử nghiệm phƣơng pháp dự phòng nâng cao độ tin cậy hệ thống máy tính ngân hàng: + Lần lƣợt áp dụng phƣơng pháp dự phòng truyền thống, tích cực vào mô hình máy tính phân cấp không an toàn đƣa đƣợc kết so sánh phƣơng pháp dự phòng với + Xây dựng đƣợc chƣơng trình thử nghiệm tính toán độ tin cậy hệ thống có dự phòng + Từ kết độ tin cậy hệ thống, đƣa phƣơng pháp cải tiến sử dụng kết hợp phƣơng pháp dự phòng truyền thống với dự phòng bảo vệ tích cực đạt đƣợc kết tốt Mặc dù em có nhiều nỗ lực nghiên cứu thực đề tài, nhƣng thời gian trình độ có hạn, chắn luận văn không tránh khỏi nhiều thiếu sót Em hy vọng việc áp dụng phƣơng pháp dự phòng nhằm nâng cao độ tin cậy hệ thống tính toán đề tài tiếp tục nhận đƣợc nhiều quan tâm nghiên cứu phát triển mạnh mẽ thời gian tới./ Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 60 DANH MỤCCÔNG TRÌNH KHOA HỌC LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN [1] Lê Quang Minh, Triệu Xuân Hòa, Trần Thanh Thƣơng (09/2014), “Phát triển phương pháp dự phòng nâng cao độ tin cậy hệ thống”, Tạp chí KH&CN Đại học Thái Nguyên, tập 122, số 08/2014, tr 59-66 Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Đỗ Đức Giáo (2008), Toán rời rạc, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội, tr.492-495, 496-498 [2] Trần Diên Hiển, Vũ Viết Yên (2005), Nhập môn lý thuyết xác suất thống kê toán, Nhà xuất Đại học Sƣ phạm, Hà Nội, tr16, 31 [3] Phạm Thị Thanh Hồng, Phạm Minh Tuấn (2006), Hệ thống thông tin quản lý, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Hà Nội, tr.23, 24 [4] Phan Văn Khôi (2001), Cơ sở đánh giá độ tin cậy, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, tr9, tr13, tr33-37, tr180-185, tr188-196 [5] Lê Quang Minh, Lê Khánh Dƣơng, Phạm Anh Khiêm (06/2014), “Đảm bảo độ tin cậy hệ thống phương pháp dự phòng truyền thống dự phòng bảo vệ tích cực”, báo cáo tham dự Hội nghị Nghiên cứu ứng dụng công nghệ thông tin (FAIR) 2014 [6] Nguyễn Duy Việt (4/2011), “Tính độ tin cậy hệ thống không phục hồi”, tạp chí Khoa học Giao thông Vận tải, tr2-4 [7] Lê Thị Hải Yến (2012), Các phương pháp đánh giá độ tin cậy hệ thống tính toán qua cấu trúc hệ thống, Luận văn Thạc sĩ Công nghệ phần mềm, Trƣờng Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội Tiếng Anh [8] Carlo Kopp (1996), System Reliability and metrics of Reliability, Peter Harding & Associates Pty Ltd, pp.5-7, 8,9 [9] Mahesh Pandey, Mikko Jyrkama (2008), System Reliability Analysis,University of Waterloo, pp.2-5, 23 Tiếng Nga [10] LeQuangMinh (2007), “Анализ методов обеспечения отказоустойчивости и живучести вычислительных систем”, Естественные науки и технологии- №5 (Phântíchcácphƣơngphápbảo đảm độtincậyvà độhoạt độngcủahệthốngtínhtoán, Tạpchí “Khoahọctựnhiênvà côngnghệ”, số – 2007) [11] LeQuangMinh (2007),“Анализ эффективности применения методов повышения отказоустойчивости ИВС реального времени”, Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 62 Микроэлектроники и информатики, Тез докл Всероссийской конференции (Phântíchhiệuquảcủaviệcứngdụngcácphƣơngphápnângcao độtincậychohệthốngthờigianthựccó cấutrúcdạngcây Hội thảo khoa học toàn LB Nga, Mátxcơva) [12] Le Quang Minh, Романовский А.С., к.т.н., доц, (2007) “ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДОВ АКТИВНОЙ ЗАЩИТЫ ОТ ОТКАЗОВ В ИЕРАРХИЧЕСКИХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ” (Đánh giá hiệu phƣơng pháp dự phòng bảo vệ hệ thống máy tính phân cấp) Số hóa Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ [...]...3 Chương 2: NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG TÍNH TOÁN 2.1 Các bƣớc tính toán độ tin cậy của hệ thống 2.2 Tính độ tin cậy của hệ thống có dự phòng 2.3 Đảm bảo độ tin cậy của hệ thống Chương 3:THỬ NGHIỆM NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG MÁY CHỦ NGÂN HÀNG 3.1 Bài toán 3.2 Sử dụng các phƣơng pháp dự phòng nâng cao độ tin cậy của hệ thống và xây dựng công thức tính độ tin cậy 3.3 Xây dựng chƣơng trình... CHƢƠNG 2 NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG TÍNH TOÁN 2.1 Các bƣớc tính toán độ tin cậy của hệ thống Các bƣớc tính toán độ tin cậy của hệ thống bao gồm:  Bƣớc 1: Xây dựng sơ đồ logic theo cấu trúc hệ thống  Bƣớc 2: Tìm các đƣờng đi thành công của hệ thống và ghi lại những đƣờng đi đó dƣới dạng các toán tử logic cơ bản, rồi tiến hành tối hiểu hóa các toán tử logic  Bƣớc 3: Trực giao hoá các toán tử... nghiên cứu các phƣơng pháp để nâng cao độ tin cậy của hệ thống là một trong những biện pháp để phát triển công nghệ hiện đại ngày nay Trong dự phòng cấu trúc thì có bốn phƣơng pháp dự phòng cơ bản: - Dự phòng nóng - Dự phòng lạnh - Dự phòng theo cơ chế bỏ phiếu (chập 3) - Dự phòng bảo vệ tích cực a) Phƣơng pháp dự phòng nóng: Hệ thống dự phòng nóng là hệ thống trong đó các phần tử dự phòng chịu tải nhƣ... hiện của các lỗi trong các thành phần của nó 1.2.2 Các cách tiếp cận của dự phòng hệ thống Các thành phần của hệ thống phức tạp thƣờng cho độ tin cậy thấp nên đòi hỏi chúng ta phải có phƣơng pháp phát triển đặc biệt nhƣ thế nào để đảm bảo tăng cƣờng và duy trì độ tin cậy của những hệ thống phức tạp.Để nâng cao đƣợc độ tin cậy của các hệ thống nhƣ thế thì phải bao gồm cả sự phát triển của phƣơng pháp toán. .. toán học, tính toán ƣu tiên và đánh giá thử nghiệm Phƣơng pháp tính toán về độ tin cậy của hệ thống dựa trên cơ sở lý thuyết xác suất và quá trình ngẫu nhiên đã đƣợc áp dụng và đã đạt đƣợc những kết quả khả quan Từ những thông số về độ tin cậy của hệ thống thì chúng ta sẽ lập nên các phƣơng pháp dự phòng để nâng cao độ tin cậy của hệ thống Độ tin cậy và khả năng hoạt động an toàn của hệ thống là phụ... trúc hệ thống và độ tin cậy của các thành phần cấu thành hệ thống Các phƣơng pháp nâng cao độ tin cậy của hệ thốngdựa trên cấu trúc của hệ thống thông qua độ tin cậy của từng thành phần hệ thống là một bài toán phức tạp mà để giải quyết bài toán đó thì cần đến các công cụ nhƣ lý thuyết xác Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 18 suất, lý thuyết đồ thị, logic Việc nghiên cứu các phƣơng... hệ thống ở tất cả các giai đoạn thiết kế, thử nghiệm, sản xuất và hoạt động là điều hết sức quan trọng và cần thiết 1.2 Bài toán dự phòng trong hệ thống 1.2.1 Khái niệm Dự phòng trong hệ thống hay là nâng cao độ tin cậy hệ thống bằng cách đƣa ra các đối tƣợng dƣ thừa là nguồn lực bổ sung để các đối tƣợng có thể thực hiện chức năng, nhiệm vụ của mình Mục đích dự phòng tronghệ thống - để đảm bảo hệ thống. .. nghiệm 3.4 Nhận xét các phƣơng án dự phòng Phần kết luận: Tóm tắt các kết quả đạt đƣợc Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 4 CHƢƠNG 1 KHÁI QUÁT VỀ ĐỘ TIN CẬY HỆ THỐNG VÀ BÀI TOÁN DỰ PHÒNG 1.1.Khái quát về độ tin cậy của hệ thống 1.1.1.Khái niệm về độ tin cậy của hệ thống a.Khái niệm hệ thống, phần tử Hệ thống là một tập hợp gồm nhiều phần tử tương tác, có các mối quan hệ ràng buộc lẫn... cậy, dựa trên hai yếu tố cơ bản là: Tính làm việc an toàn và tính sửa chữa đƣợc Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 17 Khi biết đƣợc độ tin cậy của hệ thống có thể giúp chúng ta có đƣợc kế hoạch bảo trì, lên kế hoạch dự phòng, nâng cao độ tin cậy, tránh đƣợc các sự cố lỗi có thể gây ra Vì vậy, việc cần phát triển nhanh chóng các phƣơng pháp để đảm bảo nâng cao độ tin cậy của các hệ. .. là giao của các sự kiện hỏng của các phần tử [4] b) Phƣơng pháp dự phòng lạnh: Hệ thống dự phòng lạnh là hệ thống trong đó các phần tử dụ phòng chƣa hoạt động cho đến khi chúng đƣợc thay thế cho phần tử bị hỏng [4] Khi hệ thống có sự cố hoặc cần sửa chữa, bảo trì thì phần tử dự phòng đƣợc khởi động lên để thay thế phần tử hỏng [4] c) Phƣơng pháp dự phòng theo cơ chế bỏ phiếu (chập 3) Dự phòng theo cơ ... tin cậy hệ thống, phƣơng pháp tính độ tin cậycủa hệ thống tính toán - Các phƣơng pháp dự phòng nâng cao độ tin cậy hệ thống tính toán; - Ứng dụng phƣơng pháp dự phòng để nâng cao độ tin cậy hệ. .. THỐNG TÍNH TOÁN 2.1 Các bƣớc tính toán độ tin cậy hệ thống 2.2 Tính độ tin cậy hệ thống có dự phòng 2.3 Đảm bảo độ tin cậy hệ thống Chương 3:THỬ NGHIỆM NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG MÁY CHỦ... CHƢƠNG NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG TÍNH TOÁN 2.1 Các bƣớc tính toán độ tin cậy hệ thống Các bƣớc tính toán độ tin cậy hệ thống bao gồm:  Bƣớc 1: Xây dựng sơ đồ logic theo cấu trúc hệ thống