Основные определения надежности ИС.Надежность - свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования (ГОСТ 27.002-83). Надежность является одной из важнейших характеристик качества объекта - совокупности свойств, определяющих пригодность его использования по назна- чению. Но в отличие от точечных характеристик качества (быстродействие, про- изводительность и т.д., которые измеряются для некоторого момента времени), надежность характеризует зависимость точечных характеристик качества либо от времени использования, либо от наработки объекта, т.е. надежность - характери- стика временная. Элемент – один или несколько однотипных устройств, предметов, испытуе- мых образцов, имеющих количественные характеристики надежности, учитывае- мые при расчете надежности всего соединения. Ячейка – отдельная конструкция, не имеющая самостоятельного функцио- нального назначения. Узел – несколько деталей, ячеек, объединенных для выполнения определен- ных функций, но не имеющих самостоятельного эксплуатационного назначения (регистр команд, регистр флагов). Устройство – соединение деталей, узлов, имеющее самостоятельное экс- плуатационное назначение (блок питания). Прибор – группа блоков, имеющая конструктивно самостоятельное назначе- ние. Установка – группа приборов. Система – устройство, состоящее из нескольких установок. Надежность его имеет самостоятельное значение. Различают системы восстанавливаемые (после отказа их можно ремонтировать) и невосстанавливаемые. Системы могут быть однократно и многократно использованы. Надежность - это сложное свойство, включающее в себя более простые свой- ства объекта, которые называются сторонами надежности. Сторонами надежности являются: 1. Безотказность - свойство объекта непрерывно u1089 сохранять работоспособ- ность в течение некоторого времени или некоторой наработки. Наработка - время работы объекта до первого отказа. 2. Ремонтопригодность - свойство объекта, заключающееся в приспособ- ленности его к предупреждению и обнаружению отказов и восстановлению рабо- тоспособности объекта либо путем проведения ремонта, либо путем замены отка- завших элементов. 3. Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособность до насту- пления предельного состояния при установленном режиме технического обслу- живания и ремонта. 4. Сохраняемость - свойство объекта сохранять работоспособность в течение и после его хранения и (или) транспортирования. 5. Работоспособность - такое состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, удовлетворяя требованиям нормативно- технической документации. Работоспособность - это характеристика состояния объекта в некоторый момент времени. Для оценки надежности ИС находят применение дополнительные стороны надежности: 1. Живучесть - свойство объекта или системы сохранять работоспособность (полностью или частично) в условиях неблагоприятных воздействий, не преду- смотренных нормативными условиями эксплуатации. 2. Сбой - кратковременное нарушение работоспособности системы, после ко- торого работоспособность восстанавливается оператором без проведения ремонта или самовосстанавливается. 3. Ошибка - проявление сбоя или отказа компонента ИС. 4. Достоверность информации - свойство системы выдавать достоверную информацию при возникновении в ней сбоев. 5. Отказоустойчивость - свойство системы продолжать выполнение задан- ных функций после возникновения одного или нескольких сбоев или отказов от- дельных элементов. 6. Конфигурация - совокупность и способ взаимодействия программных и аппаратных средств системы, направленных на выполнение рабочего задания. 7. Реконфигурация - изменение состава и способа взаимодействия программ- ных и аппаратных средств системы u1089 с целью исключения отказавших элементов. 8. Ремонт - восстановление работоспособности системы с помощью специа- листов. 9. Избыточность - дополнительные программные и аппаратные средства, возможности алгоритма для выполнения дополнительных функций, предназна- ченных для повышения надежности ИС. Алгоритмическая избыточность - спо- собность обеспечить правильный результат, несмотря на возможные отдельные ошибки в ходе вычислений. Информационная избыточность - некоторое повто- рение информации в той или иной форме, позволяющее восстанавливать исход- ные данные в случае каких-либо нарушений в работе системы. Характерным спо- собом введения избыточности является резервирование - использование дополни- тельных средств и возможностей с целью сохранения работоспособности системы при отказе одного или нескольких ее элементов. Различают статическую и дина- мическую избыточность. Статическая избыточность реализуется автоматически сразу после возникновения отказа: система построена так, что после отказа ее не- нарушенная часть позволяет продолжить выполнение задания. Динамическая из- быточность реализуется только после некоторой перестройки работы системы, получившей сигнал об отказе от устройства контроля. 10. Отказ - событие, заключающееся в том, что система полностью или час- тично теряет свойство работоспособности. В непосредственной связи с понятием «надежность» находится понятие «эф- фективность». Эффективностью системы называется свойство выдавать некото- рый полезный результат (эффект) при использовании ее по назначению. Надежность и эффективность – взаимосвязанные понятия. Чем выше надеж- ность, тем выше и эффективность системы, но до определенного уровня, так как дальнейшее повышение надежности сопряжено с существенными экономически- ми затратами. Различают эффективность номинальную, реальную, техническую, экономи- ческую. Эффективность номинальная - это эффективность системы u1087 при безотказном ее состоянии. Эффективность реальная - это эффективность реальной системы, т.е. не об- ладающей идеальной надежностью. Эффективность техническая - это технический эффект, полученный при использовании объекта (количество переданной информации, снижение затрат времени и т.п.). Эффективность экономическая - степень выгодности экономических затрат при использовании системы. Слияние показателей надежности и показателей эффективности в комплекс- ный показатель позволяет получить - коэффициент сохранения эффективности: Рассмотренные определения позволяют сделать вывод о том, что надежность можно характеризовать как способность системы работать безотказно в заданных условиях эксплуатации. В наиболее общих случаях надежность ИС и вычисли- тельных машин определяется как сочетание безотказности, ремонтопригодности и долговечности. 3. Стандартизация сетей (ISO, OSI, ЭМВОС – эталонная модель взаимодействия открытых систем; TCP/IP).
Модель OSI Модель OSI получила название «Семиуровневая модель сетевого обмена» или ВОС (взаимодействие открытых систем). Модель состоит из семи уровней (рис.7), каждый из которых определяет конкретные функции сети: адресацию, поток управления, контроль ошибок, инкапсуляцию (инкапсуляция - скрытие описания реализации объекта, например, типа данных, от использующих его модулей), надежную передачу сообщений и сетевое управление. Каждый уровень выполняет обслуживание вышележащего уровня путем запроса обслуживания от нижележащего. Взаимодействие между системами выполняется с помощью одноранговых связей внутри согласованных уровней OSI. Два нижних уровня реализуются с помощью аппаратных и программных средств, в то время как пять верхних реализуются исключительно программным образом. Однако модель не предписывает способы реализации каких-либо определенных в ней функций. В модели объединяются два способа взаимодействия: горизонтальный (протокол), определяющий одноранговые связи, и вертикальный (интерфейс), предназначенный для межуровневых взаимодействий на одной машине. Первый уровень, физический, непосредственно связан с физическим каналом передачи между системами. Этот уровень отвечает за передачу и прием потока битов по физическому каналу, обеспечивая физическое соединение двух систем, управление физическим каналом, а также определяет скорость передачи данных, топологию сети. Он также задает электрические характеристики интерфейса, например, напряжение в сети, сила тока, число контактов на разъёмах, электрические, механические, функциональные и процедурные параметры для физической связи в системах. В качестве физической среды передачи данных используют трёхжильный медный провод (экранированная витая пара), коаксиальный кабель, оптоволоконный проводник и радиорелейную линию. Канал может быть параллельным (передавать несколько бит сразу) или последовательным. Второй уровень, канальный, управляет потоком данных и выполняет обнаружение ошибок и их коррекцию. Короче говоря, этот уровень из данных, передаваемых 1-м уровнем, создает пакеты, соответствующие сетевой архитектуре и используемой топологии. Каждый пакет содержит адреса источника и места назначения, а также средства обнаружения ошибок. Фактически этот уровень разделен на два подуровня - управления логическим соединением и управления доступом к среде. К канальному уровню отнесены протоколы, определяющие соединение, - протоколы взаимодействия между драйверами устройств и устройствами, с одной стороны, а с другой стороны, между операционной системой и драйверами устройств. Третий - Сетевой уровень управляет маршрутизацией в случае отсутствия непосредственного соединения двух оконечных систем и находит промежуточные системы (одну или несколько), которые могут передать сообщение к точке назначения. То есть он устанавливает связь в вычислительной сети между двумя абонентами. Для выполнения функции маршрутизации необходимо наличие сетевого адреса в пакете. Сетевой уровень должен также обеспечивать обработку ошибок, мультиплексирование, управление потоками данных. Маршрутизаторы (Router) определяют, для какой сети предназначено то или иное сообщение, и направляют эту посылку в заданную сеть. Для определения абонента внутри сети используется адрес узла. Для определения пути передачи данных между сетями на маршрутизаторах строятся таблицы маршрутов (Routing Tables), содержащие последовательность передачи данных через маршрутизаторы. Каждый маршрут содержит адрес конечной сети, адрес следующего маршрутизатора и стоимость передачи данных по этому маршруту. На этом уровне выполняются такие протоколы разрешения адреса и маршрутизации, как CLNP, IGP, IPX и Х.25, которые отвечают за отправку и получение данных, где определяется отправитель и получатель и необходимая информация для доставки пакета по сети. Четвёртый - транспортный уровень отвечает за контроль качества обслуживания, которое удовлетворило бы обе оконечные системы. Под качеством обслуживания имеется ввиду качество транспортировки, безошибочность передачи, независимость вычислительных сетей, сервис транспортировки из конца в конец, минимизация затрат и адресация связи. В определенном отношении этот уровень является ключевым, поскольку он располагается между верхними уровнями (зависящими от приложения) и нижними (которые зависят от сети, топологии и технологии). Он как бы разделяет средства формирования данных в сети от средств их передачи. Здесь осуществляется разделение информации по определённой длине и уточняется адрес назначения. Транспортный уровень позволяет мультиплексировать передаваемые сообщения или соединения, то есть передавать сообщения одновременно по нескольким линиям связи, а мультиплексирование соединений - передаёт в одной посылке несколько сообщений для различных соединений. Транспортный уровень отвечает за выбор соответствующего протокола, обеспечивающего требуемое качество обслуживания на сети. А также отвечает за надёжность доставки данных: после проверки контрольной суммы принимается решение о сборке сообщения в одно целое. Если сетевой уровень определяет только правила доставки информации, то транспортный уровень отвечает за целостность доставляемых данных. Для организации, связи на верхних уровнях необходимо использовать какие-либо маршрутизаторы, мосты или шлюзы, подходящие к конкретному случаю. На этом уровне одноранговых соединений определены пять классов протоколов, известных под именами ТРО,ТР1, ТР2, ТРЗ и ТР4. Пятый уровень, называемый сеансовым (уровень сессии), отвечает за соглашения о диалоге. В своем одноранговом диалоге сеансовый уровень достигает договоренности о том, каким образом должны пересылаться данные и т. д. То есть на этом уровне осуществляется управление сеансами (сессиями) связи между двумя взаимодействующими прикладными пользовательскими процессами (пользователями). Определяется начало и окончание сеанса связи: нормальное или аварийное; определяется время, длительность и режим сеанса связи, точка синхронизации для промежуточного контроля и восстановления при передаче данных, восстанавливается соединение после ошибок во время сеанса связи без потерь данных. Кроме того, сеансовый уровень содержит дополнительно функции управления паролями, подсчёта платы за пользование ресурсами сети, управления диалогом, синхронизации и отмены связи в сеансе передачи после сбоя из-за ошибок в нижерасположенных уровнях. На этом уровне происходит преобразование данных из кадров, используемых для передачи данных, в экранный формат или формат для печатающего устройства оконечной системы. Уровень представления, шестой уровень (уровень обмена данными с прикладными программами), определяет наборы используемых знаков и символов, а также другие общие формы представления, например языки или алфавиты и осуществляет - управление представлением данных в необходимой для программы пользователя форме, - кодирование/декодирование данных, в том числе компрессию и декомпрессию данных (преобразование данных из промежуточного формата сеанса в формат данных приложения) и т.д. Наконец, седьмой прикладной уровень (уровень прикладных программ или приложений) зависит от приложения, однако он не является самим приложением. Уровень определяет протоколы обмена данными этих прикладных программ - в его ведении находятся
ISO в несла большой вклад в стандартизацию сетей. Модель управления сети этой организации является основным средством для понимания главных функций систем управления сети. Эта модель состоит из 5 концептуальных областей:
|
