Асідех Фатхі Алі. Моделі та методи підвищення надійності інформаційно-управляючих систем критичного застосування з використанням багатоканального дублювання

Короткий опис

Асідех Фатхі Алі. Моделі та методи підвищення надійності інформаційно-управляючих систем критичного застосування з використанням багатоканального дублювання: дис... канд. техн. наук: 05.13.06 / Національний аерокосмічний ун-т ім. М.Є.Жуковського "Харківський авіаційний ін-т". - Х., 2005. , табл.

Асідех Фатхі Алі.Моделі та методи підвищення надійності інформаційно-управляючих систем критичного застосування з використанням багатоканального дублювання. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 автоматизовані системи управління та прогресивні інформаційні технології. Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут», Харків, 2005.
Дисертація присвячена розробці моделей надійності, методів багатоканального дублювання та відновлення інформаційно-управляючих систем критичного застосування (КІС з БДА), елементів інформаційної технології підтримки прийняття рішень при створенні комп'ютеризованих систем гарантованої готовності. Розроблені модель КІС з БДА, що визначає системні зв’язки функціональних та надійнісних ознак відмовостійких архітектур і дозволяє синтезувати їх з урахуванням кількості та розподілу по каналах програмних версій, повноти дублювання, здатності до адаптації; метод адаптації до відмов АЗ і ПЗ, що базується на динамічній реконфігурації та послідовному аналізі синдромів і забезпечує збереження працездатності при відмовах двох довільних каналів; сукупність марковських моделей готовності відновлюваних КІС з БДА, які ураховують параметри стратегій відновлення, варіанти введення версійної надмірності та міжпідсистемного контролю, і забезпечують можливість розрахунку показників надійності одно- та багатоверсійних систем; комплекс стратегій відновлення КІС, які ураховують моменти початку, обсяг і пріоритетність відновлюваних елементів після відмов АЗ і ПЗ і дозволяють визначати множину варіантів відновлення систем; метод вибору архітектур і стратегій відновлення КІС з БДА, що забезпечує спрямований пошук раціональних структурних та експлуатаційних параметрів за критеріями готовності та відмовостійкості, дозволяє скоротити час відновлення та терміни проектування в умовах певних обмежень. Запропоновані методи дозволяють підвищити відмовостійкість та готовність за рахунок комплексного використання процедур адаптації, багатоверсійних технологій та стратегій відновлення, а також автоматизувати процеси прийняття рішень при розробці.

1. Надійність інформаційно-управляючих систем є визначальною властивістю комплексів критичного і бізнес-критичного застосування. Збільшення кількості і важливості функцій цих системам ускладнило виконання зростаючих вимог до надійності й безпеки. Задоволення цих вимог в умовах розширення спектра дефектів програмних й апаратних засобів, що викликають порушення працездатності, може забезпечуватися за рахунок адекватного розвитку базових архітектур і технологій. Аналіз відомих методів підвищення рівня цих властивостей дозволив обґрунтувати доцільність використання в якості базових багатоканальних дубльованих архітектур, що представляються НА- і СА-технологіями. Для таких систем характерні обмеження, пов'язані з недостатньою їх захищеністю від кратних відмов і збоїв, дефектів програмних засобів, невиявлених при розробці та верифікації, а також недоліками відомих моделей та методів оптимізації їхнього технічного обслуговування й ремонту. У дисертації поставлена і вирішена актуальна наукова задача розробки моделей надійності методів резервування та відновлення комп'ютеризованих інформаційних й інформаційно-управляючих систем з багатоканальною дубльованою архітектурою з урахуванням відмов апаратних і програмних засобів. 2.
У роботі запропоновані:
- модель КІС з БДА, що визначає системні зв'язки функціональних та надійнісних ознак відмовостійких архітектур і дозволяє синтезувати їх систематизовану множину з урахуванням кількості та розподілу по каналах програмних версій, повноти дублювання, здатності до адаптації;
- метод адаптації КІС з БДА до відмов АЗ і ПЗ, який базується на динамічній реконфігурації та процедурі послідовної фіксації та аналізі синдромів відмов і забезпечує збереження працездатності при відмовах двох довільних каналів;
3. Удосконалені:
- сукупність марковських моделей готовності відновлюваних КІС з БДА, які ураховують параметри стратегій відновлення, варіанти введення версійної надмірності та організації міжпідсистемного контролю, і забезпечують можливість розрахунку показників надійності одно- та багатоверсійних систем;
- комплекс стратегій відновлення КІС з БДА, які ураховують моменти початку, обсяг і пріоритетність відновлюваних елементів після відмов АЗ і ПЗ і дозволяють визначати множину варіантів обслуговування та ремонту систем;
4. Набув подальший розвиток метод вибору архітектур і стратегій відновлення КІС з БДА, що забезпечує частково спрямований пошук раціональних структурних та експлуатаційних параметрів за критеріями готовності та відмовостійкості, дозволяє скоротити час відновлення і терміни проектування в умовах певних обмежень.
5. Практичне значення отриманих результатів полягає в розробці та удосконаленні: принципів і патентоспроможних засобів системотехнічної реалізації нового класу відмовостійких КІС з використанням методу багатоканального дублювання, що дозволяють створювати високонадійні системи; методик оцінки надійності (відмовостійкості та готовності) різних типів КІС з БДА, що базуються на запропонованих моделях і дозволяють визначити показники залежно від параметрів каналів, числа версій, стратегій відновлення; елементів інформаційної технології підтримки вибору параметрів відновлюваних і невідновлюваних КІС з БДА з гарантованою готовністю залежно від вимог та обмежень, обумовлених сферою їх використання. Рішення дисертаційних задач дозволило на 25-40 відсотків знизити ймовірність відмов, а також підвищити готовність відновлюваних систем на 5-10 відсотків. Використання запропонованих засобів контролю й реконфігурації забезпечує підвищення глибини діагностування та відмовостійкості ІУС.
6. Результати досліджень впроваджені в Сертифікаційному центрі АСУ Держцентрякості Державного комітету ядерного регулювання України (при розробці проектів інструментальних систем і нормативних документів, що регламентують методики оцінки критичних ІУС); ЗАТ "Радій" (при розробці варіантів побудови автоматизованих систем управління, важливих для безпеки АЕС); навчальному процесі Національного аерокосмічного університету ім. М.Є. Жуковського "ХАІ".
7. Подальше використання результатів можливе і доцільне при розробці інформаційних технологій підтримки проектування й вибору варіантів відмовостійких рішень ІУС критичного застосування (АЕС, аерокосмічних і транспортних систем, нафтогазових комунікацій), а також при створенні та експлуатації систем високої готовності для бізнес-критичних застосувань.
8. Далі дослідження доцільно проводити в напрямку розвитку інформаційної технології гарантованої готовності для корпоративних і глобальних мереж, удосконалювання гнучких стратегій управління експлуатацією, застосування принципів адаптивності та багатоверсійності для веб-додатків, інтеграції методів і засобів забезпечення відмовостійкості та безпеки (захисту інформації).