Повышение эффективности функционирования вычислительных систем на основе аналитических методов оценки влияния сбоев программного обеспечения

• Автор: Ключников, Константин Константинович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 105 с. : ил.

Содержание
Введение

1 Оценка времени работы программы с контрольными точками

1.1 Время работы программы при сбоях

1.2 Метод контрольных точек.

1.3 Оптимальный выбор контрольной точки

1.4 Дополненная модель

1.5 контрольных точек.

1.6 Старение работы программы, моделируемое распределением Вейбулла

2 Вероятностное распределение времени работы программы с контрольными точками

2.1 Модель с нулевым временем восстановления после сбоя . .

2.2 Модель с ненулевым временем восстановления после сбоя .
3 Готовность вебсервера с перезапуском
3.1 Величина готовности.
3.2 Оценка готовности всбсервера.
3.2.1 Математическая модель оценки готовности вебсервера без перезапуска.
3.2.2 Математическая модель оценки готовности всбсервера
с перезапуском
3.2.3 Численные результаты
Список литературы


Таким образом, по причине длительного времени распространения ошибки, восстановить и повторить действия пользователя, по причине которых началось распространение ошибки, оказывается сложной задачей. Все попытки повторить последовательность лишь нескольких последних действий пользователя, приведших к сбою, к его повторному возникновению приводят не всегда. ПО, то разумно было бы предположить, что основное количество сбоев, выявленных на этапе эксплуатации ПО, имеют случайную природу. Тем не менее, в работах исследователей проблем надежности ПО данные о распределении количества сбоев на детерминированные и случайные различаются. Например, в работе [] сказано, что случайный характер имеют % сбоев. В работе [] был проведен анализ характера возникновения сбоев и их классификация и показано, что 9% всех сбоев ПО я в л я ются слу чайными. По причине длительного времени распространение ошибки до момента сбоя, влиянию случайных сбоев в большей степени подвержены программы с длительным временем работы. Примерами таких программ являются приложения математического и статистического расчета и анализа, компьютерного моделирования, автоматизации инженерных расчетов. Данные программы (всюду далее аналитические программы), как правило, работают на выделенном сервере, к которому конечные пользователи имеют доступ через персональные компьютеры. Пользователь, имеющий доступ к серверу приложения, может запускать на нем аналитическую программу для решения возникшей задачи. Если случается сбой в работе аналитической программы, то возникает необходимость ее повторного запуска, и время работы программы до сбоя проходит безрезультатно. По этой причине сбои в работе аналитической программы могут существенно увеличить время ее работы. Одной из распространенных архитектур вычислительных систем, на которых исполняются перечисленные выше аналитические программы, является многоуровневая архитектура5 (см. Рис. В простейшей конфигурации физически сервер приложений может быть совмещен с базой данных на одном компьютере, к которому по сети подключается один или несколько терминалов. Рис. Если рассматривать данную вычислительную систему в целом, то сбои в ее работе могут также происходить по причине неполадок в аппаратном обеспечении сервера и персональных компьютеров, ошибок в сетевых протоколах. Методы их предотвращения отличаются от тех, которые применяются для программного обеспечения, поэтому в диссертации не рассматриваются. Поскольку случайные сбои происходят на этапе эксплуатации ПО, то возникает задача предотвратить их возникновение. В работе [] был рассмотрен метод, суть которого состоит в одновременном исполнении нескольких версий одной и той же программы, написанных разными разработчиками. Данные методы хоть и являются эффективными, но их реализация достаточно дорогостоящая. Другой метод, рассмотренный в работах [, ], заключался в исполнении одинакового кода программы на разных вычислительных системах. Существуют методы, для реализации которых не требуются дополнительные ресурсы. Перезапуск является эффективным методом для программ с длительным временем работы. Самый распространенный пример таковых программ это веб-сервер. Поскольку процесс распространения ошибки до момента сбоя длится достаточно долго, то с течением продолжительного времени вероятность сбоя веб-сервера возрастает. Чтобы предотвратить возникновение сбоя в веб-сервере осуществляют его перезапуск, который заключается в остановке веб-сервера и его повторном запуске. В большинстве случаев перезапуск сокращает количество сбоев при дальнейшей работе веб-сервера. Анализ случайных сбоев в известном HTTP-сервере APACHE6 с открытым исходным кодом был в подробности проведен в работе []. Предотвратить большинство случайных сбоев HTTP-сервера APACHE (см. Рис. Другим распространенным ПО, рассмотренным в работе [], является СУБД MySQL. По данным исследования компании Nctcraft является самым распространенным веб-серьером в мире. В мае г. APACHE работал на ‘% всех веб-серверов. Свободная система управления базами данных, используется как решение для малых и средних приложений. MySQL является собственностью компании Oracle, осуществляющей разработку и поддержку приложения.