Для тестов. I. Глоссарий

• Название: I. Глоссарий
• Дата: 30.07.2022
• Размер: 388.57 Kb.
• Имя файла: Для тестов.docx
• Тип: Документы; #638192
• страница: 6 из 6

_ij на интервале времени (0,t);

m_i - кратность резервирования элемента j -ой группы.

Запишем вероятность безотказной работы системы с поэлементным резервированием
(12л.3)
или

(12л.4)

Для равнонадежны элементов системы и m_i=m=const имеем
P_ij(t)=P(t); (12л.5)

P_c(t) =[1-[1-P(t)]^m+1]ⁿ. (12л.6)

Если

P_ij(t)=P_i(t), (12л.7)
то формула (12л.З) примет вид
. (12л.8)
При экспоненциальном законе надежности, когда P_i(t)=e^-it,
(12л.9)
В этом случае формула (12л.5) примет вид
(12л.10)
а среднее время безотказной работы системы определяется соотношением
(12л.11)

Подставляя (12л.9) в (12л.10),получим
(12л.12)
где _j=(j+1)/(m+1).

Контрольные вопросы:

1. 
   Как проводится поэлементное резервирование элементы системы?
   
2. 
   Как определить количественные характеристики надежности системы при поэлементное резервирование элементы системы?
   

Л.: [15] С. 37-39; [16] С. 39-42; [17] С. 39-42; [19] С. 38-39.

Лекция 13. Распределение средств для повышения надежности системы управления
План лекций

1. 
   Динамическое программирование
   
2. 
   Методы решения задач управления
   
3. 
   Методику применения динамического программирования в теории надежности.
   

Имеется техническое устройство S, состоящее из m элементов, или узлов Э₁, Э₂, …, Э_m. Безотказная работа каждого элемента, безусловно, необходима для работы устройства S в целом.

Элементы могут отказывать (выходить из строя), причем независимо друг от друга. Надежность (вероятность безотказной работы) всего устройства равна произведению надежностей всех элементов:

(13л.1)

где p_i - надежностьi-того элемента.

В нашем распоряжении имеются некоторые средства K₀ (в денежном, весовом или ином выражении), которые можно употребить на повышение надежностей элементов.

Количество средств X, вложенное в приспособления, повышающие надежность i-го элемента, доводит ее до значения
p_i = f_i(X). (13л.2)

Все функции f_i(X) - неубывающие.

Требуется определить оптимальное распределение средств по элементам, приводящее к наибольшей надежности устройства в целом.

Задача решается методом динамического программирования. Перед нами - задача с мультипликативным критерием. Выигрыш на i-том шаге p_i=f_i(X_i), где управление X_i - количество средств, вложенное в i-ый элемент.

Основное функциональное уравнение имеет вид:
(13л.3)

где P_i(K) - уловный оптимальный выигрыш, т.е. максимальная надежность устройства, составленного из всех элементов, начиная с i -го и до m-го, если после (i-1)-го шага, т.е. после обеспечения средствами всех предыдущих (i-1) элементов, в нашем распоряжении остались средства K. Условное оптимальное управление на i-том шаге x_i(K) -то количество средств, при котором достигается этот максимум.

Как и во всех задачах распределения ресурсов, где средства расходуются до конца, а выигрыш - неубывающая функция, оптимальное управление на последнем шаге состоит в том, чтобы выделить на этот шаг все оставшиеся средства:

x_m(K) = K. (13л.4)
При этом достигается условный оптимальный выигрыш, равный
P_m(K) = f_m(K). (13л.5)
Последовательным применением формулы (6.23) для i=m-1, m-2, …, 2, как всегда, находим условные оптимальные управления
x_m-1(K), x_m-2(K), …, x₂(K) (13л.6)
и условные оптимальные выигрыши
P_m-1(K), P_m-2(K), …, P₂(K). (13л.7)
Первый шаг в данном случае оптимизируется не условно, а безусловно, так как исходное количество средств K₀ задано:
(13л.8)
То управление x₁=x₁(K₀), при котором достигается максимум, и есть, безусловно, оптимальное управление на первом шаге, а P₁(K₀) - безусловно, оптимальный выигрыш, т.е. максимально достижимая данными средствами надежность устройства. Далее оптимальное управление строится по схеме:

x₁ (K^*₁)= K₀-x₁

x₂ (K₂^* )= K^*₁-x₂ …

………………….. (13л.5)x_m-1 (K^*_m-1) = K^*_m-2-x_m-1

x_m (K^*_m)= 0.
Контрольные вопросы:

1. 
   Что такое динамическое программирование?
   
2. 
   Что называется задачей управления?
   
3. 
   Какой показатель эффективности можно назвать аддитивным?
   
4. 
   Какие методы решения задач управления вы знаете?
   
5. 
   Назовите несколько примеров применения динамического программирования?
   
6. 
   Кратко опишите методику применения динамического программирования в теории надежности.
   

Л.: [15] С. 41-42; [16] С. 43-44; [17] С. 46-47; [19] С. 48-49.

Лекция 14. Надежность и эффективность вычислительных комплексов
План лекций

1. 
   Консолидация серверов
   
2. 
   Эффективность управления
   
3. 
   Повышение надежности вычислительных комплексов
   

Скорость обработки заказов, история отношений с клиентами, и управление производственными линиями, и, наконец, учет движения денежных средств - все это кардинально изменилось с помощью IT.

Платой за стремительный рост эффективности бизнес-процессов стало существенное повышение требований к обеспечению непрерывности ведения бизнеса.

Цена 1 минуты простоя для многих бизнесов уже исчисляется десятками и даже сотнями тысяч долларов, а утрата архивов может просто привести к краху компании.

Это привело к необходимости переосмысления организации рабочих мест и их обслуживания, технологий доставки, обработки и хранения информации, а также технической базы обеспечения бизнеса. В первую очередь это касается IT.

В области систем обработки информации это привело с одной стороны к необходимости консолидации серверов на предприятии и повышению эффективности управления ими, а с другой к необходимости повышения их надежности.

Консолидация серверов. Объединение десяти или даже ста серверов в один может обеспечить значительные преимущества. При этом само по себе число серверов не служит четкой мерой издержек или сложности среды. Жизненно важные параметры в определении общей стоимости оборудования и эффективности серверной среды - распределение серверов, их использование и управление ими.

Консолидация подразумевает упрощение развертывания серверных систем масштаба предприятия путем сокращения количества серверов и локализации их установки (Рисунок 14л.1).

Процесс консолидации включает в себя несколько этапов:

Первый этап - централизация. Это означает консолидацию географически распределенных серверов в пределах централизованного центра данных - одного или более.

Второй этап - консолидация данных. Имеется в виду консолидация баз данных и/или устройств хранения для того, чтобы сделать данные более доступными и управляемыми.

Третий этап - физическая консолидация, укрупнение за счет объединения серверов, работающих под управлением одинаковых ОС и выполняющих одинаковые приложения в одну, более мощную систему.

Четвертый этап - консолидация приложений. Под ней подразумевается размещение различных приложений на нескольких разделах одного большого сервера или на мэйнфрейме.

Рисунок 14л.1 – Консолидация серверов
Весьма важна последовательность этих шагов. Вначале перечислены наиболее эффективные и характеризуемые меньшим риском меры, за ними следуют опции, обычно требующие более масштабных инвестиций и отличающиеся меньшей окупаемостью. По сведениям аналитиков компании Meta Group значительные преимущества достигаются за счет реализации первых трех шагов. Так, при централизации вычислительных мощностей уже установленные серверы размещаются на меньшем пространстве, что дает возможность обслуживать серверы меньшим количеством "физических" ресурсов.

При консолидации данных на одном сервере интегрируются отдельные приложения предприятия, каждое из которых имеет собственную базу данных. Такой подход упрощает резервное копирование данных, повышает степень их связанности и снижает количество дублирующихся единиц информации. Кроме того, упрощается хранение данных с использованием технологий SAN и NAS.

Физическая консолидация подразумевает перемещение приложений с нескольких разных серверов на один большой сервер с последующим изъятием высвобожденной техники. Данный тип консолидации обеспечивает снижение объема незадействованных ресурсов сервера, обеспечивающих ему запас производительности, а также упрощает управление операционной системой и приложениями.

При интеграции приложений осуществляется перенос нескольких приложений с нескольких серверов на один. В этом случае снижается объем неиспользуемых ресурсов, необходимых для обеспечения запаса производительности для каждого отдельного приложения (доля таких ресурсов в отдельных серверах может достигать 50%).

Эффективность управления. Эффективное управление не только снижает затраты, но и улучшает целостность и отклик инфраструктуры. Централизованный штат IT -сотрудников может обеспечивать управление географически удаленными системами и приложениями, уменьшая тем самым потребность в поддержке на местах. Эксплуатационные расходы меньше зависят от числа серверов. В результате IT -руководители могут более гибко расширять инфраструктуру предприятия в соответствии со специфическими требованиями бизнеса и приложений при жестком контроле за общими затратами.

Повышение надежности. Кластерная технология применяется уже более 20 лет, традиционно она использовалась для повышения надежности, готовности и удобства в обслуживании, эксплуатации и управлении. Но хотя при использовании таких функций, как горячее резервирование и переключение при отказе, кластерная технология и позволяла повысить надежность и готовность малых систем до уровня больших комплексов, весь потенциал производительности кластеров из-за ограничений программного обеспечения реализовать все равно не удавалось.

Объединение в кластеры позволяет создавать высокопроизводительные и надежные системы с использованием стандартных структурных компонентов. Распространение кластеров было обусловлено ростом популярности Интернета - стандартные серверные процессоры и системы, рассчитанные на обработку больших объемов данных, начали использоваться для обслуживания внешних приложений (хотя каждая система, как правило, управлялась отдельно, имела собственную операционную систему и прикладное ПО), что обеспечивало более высокую надежность.

Очень часто в кластеры объединяют серверы, которые обслуживают внешние приложения (Web-серверы, межсетевые экраны и прокси-серверы), а в последнее время - также серверы среднего уровня (обслуживающие приложения для бизнеса).
Контрольные вопросы:

1. 
   Как проводится консолидация серверов?
   
2. 
   Как разрабатывается эффективность управления?
   
3. 
   Как повышается надежности вычислительных комплексов?
   

Л.: [5] С. 51-52; [6] С. 53-54; [7] С. 56-57; [9] С. 58-59.
Лекция 15. Надежность системы управления
План лекций

1. 
   Факторы, определяющие надежности системы управления
   
2. 
   Вероятность отсутствия отказов системы управления
   
3. 
   Надежность функционирования системы управления
   

1. Факторы, определяющие надежности системы управления
Технические факторы
Структура объекта и рабочие режимы.

Резервирование.

Контроль и восстановление.

Характеристики элементов, входящих в систему.

Качество технологического процесса.

Защита от неблагоприятных воздействий.

Степень приспособленности аппаратуры для эксплуатации.
Программные факторы
Точность математической формализации.

Полнота и обоснование требований при выдаче заданий на разработку.

Степень отлаженности программ.

Степень безошибочности выполнения задания.

Качество структуры общего алгоритма и степень согласованности программ.
Эксплуатационные факторы

1. 
   Качество организации обслуживания (профилактик).
   
2. 
   Своевременное восстановление работоспособности.
   
3. 
   Обеспеченность запасными частями.
   

Надежность АУ - это свойство выполнять присущие системе функции, сохраняя эксплуатационные показатели в заданных пределах в течении (0, t) и заданного промежутка времени или заданной наработке.

Основные функции АУ - формирование и выдача информации, необходимой для управления во всей полноте, в установленный срок и без ошибок.

Реализация этих функций не всегда зависит от работоспособности каждого элемента. Чем меньше связь между элементами, тем выше надежность.

Причины неработоспособности АУ:

Нарушение календарного регламента решения задачи и несвоевременное поступление информации службам управления (отказы технических средств и отсутствие входной информации).

Недостоверность показателей, расчитываемых (вычисляемых) автоматизи-рованной системой (недостаточная входная информация, несоблюдение процедур приемки и оформления и отказы КТС).
2. Вероятность отсутствия отказов АУ
Р_са - Р_сс * Р_со, (15л.1)
где Р_сс – вероятность соблюдения календарьных сроков, своевременное получение входной информации;

Р_со – вероятность отсутствия ошибок в информации.
Р_са = Р_ис*Р_ос*Р_оо*Р_тс*Р_оп*Р_ио*Р_ик, (15л.2)
где Р_ис – вероятность своевременного поступления информации;

Р_ос – вероятность отсутствия ошибок в информации;

Р_оо – вероятность соблюдения организационных и контрольных процедур;

Р_тс – вероятность безотказной работы технических средств;

Р_оп – вероятность безошибочной работы операторов ТС;

Р_ио вероятность комплектности входной информации;

Р_ик – вероятность комплектности полноты выходной информации.
Р_ос - (К_оп.в - К_оп.н)/(К_оп.в) = 1 - (К_оп.н)/(К_оп.в) (15л.3)
Внедрение прогрессивных методов планирования и учета позволяют максимально сократить отказы в информации, поступающей па автоматизированную обработку важнейшее условие создания АУ.

АУ - человеко-машинная система, поэтому ряд организационных процедур выполняет человек (фиксирует итоговые показатели, переносит информацию в учетные журналы, организует хранение перфокарт и т.д.).

1. 
   Ошибки производственного персонала, обслуживающего АУ, трудно прогнозируемы, но есть зависимость числа ошибок от квалификации.
   
2. 
   Для ВТ ВБР - ­часто экспоненциальная функция надежности. Для N -однотипных устройств
   

(15л.4)
ВБР КТС АУ функционирует в замкнутом цикле при последовательном методе передачи информации
(15л.5)
где время функционирования 1-го устройства.

Надо учитывать не только по времени связанной с ликвидацией отказов, т.е. К_Г.
(15л.6)
3. В АУ надежность функционирования КТС зависит от работы оператора и его ошибок. Можно считать, что надежность оператора

(15л.7)
где – среднее число ошибок за единицу времени;

– период, характеризующий время работы оператора.

Решение задачи возможно тогда, когда к началу обработки
информации имеется вся входная информация (иначе – отказ)
(15л.8)
где - число всех видов информации.

К функциям АУ относится подготовка УР (управляющего решения), принимаемого всеми СУ, т.е. подготовка комплекта выходной информации (документы), так как принятие УР невозможно в случае неполноты, то отказ АУ.
Контрольные вопросы:

1. 
   Какие факторы определяет надежность АУ?
   
2. 
   Как вычисляется вероятность отсутствия отказов АУ?
   
3. 
   Расскажите о надежности функционирования АУ?