Анализ требований к показателям надежности СВГ

Одной из важных характеристик СВГ является показатель надежности (ПН), который должен охватывать перечисленные свойства системы.

Выбор номенклатуры ПН осуществляют на основе классификации систем по признакам, характеризующим их назначение, последствия отказов и достижения предельного состояния, особенности режимов применения и т.д. Выбор оцениваемых показателей надежности СВГ целесообразно проводить согласно принятой системной классификации [23]. По указанной классификации СВГ рассматривается как система конкретного назначения вида І (которая в процессе эксплуатации может находиться в двух состояниях – работоспособном или неработоспособном), восстанавливаемая, обслуживаемая, непрерывного длительного применения. Рассчитываемый ПН должен учитывать, как структуру построения системы, так и условия ее функционирования. Для восстанавливаемых систем непрерывного функционирования, выходной эффект от применения которых пропорционален суммарной продолжительности пребывания системы в работоспособном состоянии, основным показателем является коэффициент готовности К_г (функция готовности F_г(t)), который равен (равна) вероятности того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается [24]. Для отдельного класса восстанавливаемых обслуживаемых СВГ многократного циклического применения в качестве ПН используется коэффициент оперативной готовностиК_ог(функция оперативной готовности F_ог(t)), который равен (равна) вероятности того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается, и начиная с этого момента, будет выполнять требуемые функции в течение заданного интервала времени.

В последние годы в литературе по вычислительной технике [20,21] все чаще употребляется термин «системы высокой готовности» (High Availability System). Главными характеристиками систем высокой готовности, по сравнению со стандартными, являются пониженная частота отказов и более быстрый переход к нормальному режиму функционирования после возникновения неисправности, посредством быстрого восстановления приложений и сетевых сессий до того состояния, в котором они находились в момент отказа системы. Следует отметить, что методы повышения надежности современных аппаратных средств СВГ позволяют обеспечить наработку до отказа около n×10⁵ часов без применения резервирования. Для ПС средняя наработка до отказа составляет n×10³ часов [25]. Однако при этом средняя длительность восстановления АС составляет несколько десятков часов, а средняя длительность восстановления ПС (методом перезапуска) – от нескольких минут до нескольких часов [26]. Следует отметить, что во многих случаях пользователей вполне может устроить даже небольшое время простоя в обмен на меньшую стоимость системы по сравнению со значительно более высокой стоимостью обеспечения режима непрерывной готовности.

Время простоя при переключении системы на резерв для СВГ может меняться в диапазоне от нескольких секунд до 20 и более минут. Процедура переключения на резерв включает в себя следующие этапы: резервная машина обнаруживает отказ основной и затем следует предписаниям управляющей программы (скрипта), которая вероятнее всего включает перезапуск системы, передачу адресов пользователей, получение и запуск необходимых приложений, а также выполнение определенных шагов по обеспечению корректного состояния данных. Время восстановления зависит главным образом от того, насколько быстро вторая машина сможет получить и запустить приложения, а также от того, насколько быстро операционная система и приложения, такие как базы данных или мониторы транзакций, смогут получить приведенные в порядок данные. В общем случае аппаратное переключение на резерв занимает по порядку величины одну – две минуты, а система перезагружается за следующие одну – две минуты. В большинстве случаев от 5 до 20 минут требуется на то, чтобы получить и запустить приложение с полностью восстановленными данными.

При указанных временных характеристиках отказов и восстановлений АС и ПС СВГ, значения коэффициента готовности будут приближаться к единице. Принято выделять классы или уровни готовности системы, как показано в таблица 1.2.

В связи с тем, что значения показателя К_Г современных СВГ могут соответствовать пяти и более «девяткам», для удобства представления как показатель надежности можно использовать коэффициент неготовности, обозначенный как U(t), который определяется из выражения U(t) = 1 – K_Г(t).

Высокие требования, предъявляемые к показателям готовности современных СВГ, в свою очередь обуславливают требования к точности моделирования этих систем на этапах проектирования, производства и приработки. Так, при определении К_Г для СВГ пятого уровня (0,99999), точность результатов моделирования системы должна быть порядка 10^-6.