Thạc Sĩ Các phương pháp dự phòng nâng cao tin cậy của hệ thống tính toán

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU . 1
CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT VỀ ĐỘ TIN CẬY HỆ THỐNG VÀ BÀI TOÁN
DỰ PHÒNG 4
1.1. Khái quát về độ tin cậy của hệ thống 4
1.1.1. Khái niệm về độ tin cậy của hệ thống 4
1.1.2. Chỉ số độ tin cậy của hệ thống 5
1.1.3. Vai trò độ tin cậy của hệ thống . 16
1.2. Bài toán dự phòng trong hệ thống . 17
1.2.1. Khái niệm 17
1.2.2. Các cách tiếp cận của dự phòng hệ thống . 17
CHƯƠNG 2 NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG TÍNH TOÁN . 20
2.1. Các bước tính toán độ tin cậy của hệ thống 20
2.1.1. Xây dựng sơ đồ logic theo cấu trúc hệ thống . 20
2.1.2. Thuật toán chuyển đổi sơ đồ cấu trúc logic sang đồ thị liên kết 21
2.1.3. Thuật toán tìm tất cả các đường đi trong ma trận liên kết: . 23
2.1.4. Thuật toán tìm tất cả đường đi của ma trận liên kết theo lý thuyết đồ thị
. 26
2.1.5. Tối thiểu hóa các toán tử logic . 28
2.1.6. Trực giao hóa các toán tử logic 29
2.1.7. Chuyển đổi mô hình logic sang giá trị đại số 31
2.2. Tính độ tin cậy của hệ thống có dự phòng 32
2.2.1. Hệ thống dự phòng nóng 32
2.2.2. Hệ thống dự phòng lạnh 33
2.2.3. Hệ thống dự phòng theo cơ chế bỏ phiếu (chập 3) . 37
2.2.4. Hệ thống dự phòng bảo vệ tích cực 38
2.3. Đảm bảo độ tin cậy của hệ thống 39
CHƯƠNG 3 THỬ NGHIỆM NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG
MÁY CHỦ NGÂN HÀNG . 43
3.1. Bài toán . 43
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/


3.2. Sử dụng các phương pháp dự phòng nâng cao độ tin cậy của hệ thống
và xây dựng công thức tính độ tin cậy . 46
3.2.1. Sử dụng các phương pháp dự phòng truyền thống . 46
3.2.2 Sử dụng phương pháp chủ động tích cực (Active Protection – AP) 48
3.2.3 Sử dụng kết hợp các phương pháp dự phòng truyền thống và
phương pháp dự phòng bảo vệ tích cực 51
3.3. Xây dựng chương trình thử nghiệm 52
3.3.1. Yêu cầu của chương trình thử nghiệm 52
3.3.2. Một số hình ảnh của chương trình 53
3.4. Nhận xét các phương án dự phòng . 55
KẾT LUẬN . 59
DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN
. 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 61


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/


DANH MỤC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tăt Từ tiếng Anh Từ hoặc cụm từ
AP Active Protection
Phương pháp dự phòng
chủ động
MTTF Mean Time To Failure
Thời gian hoạt động an
toàn trung bình
MTBF Mean Time Between Failure
Thời gian trung bình giữa
hai lần hỏng
MTTR Mean Time To Repair
Thời gian trung bình sửa
chữa sự cố


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Biểu diễn hàm mật độ phân phối xác 6
Hình 1.2: Biểu diễn hàm phân phối xác suất 7
Hình 1.3: Biểu diễn độ tin cậy của phần tử . 8
Hình 1.4: Biểu diễn hàm phân phối và độ tin cậy . 10
Hình 1.5: Biểu diễn cường độ hỏng hóc . 10
Hình 1.6: Các khoảng cách làm việc và khoảng cách phục hồi 12
Hình 1.7: Một kịch bản phát hiện lỗi và sửa lỗi 15
Hình 2.1: Sơ đồ của hệ các phần tử nối tiếp . 20
Hình 2.2: Sơ đồ của hệ các phần tử song song . 20
Hình 2.3: Hệ thống dự phòng nóng . 32
Hình 2.4: Hệ thống dự phòng lạnh 33
Hình 2.5: Hệ thống dự phòng chập 3 37
Hình 2.6: Hệ thống dự phòng tích cực 38
Hình 2.7: Cấu hình hệ thống dạng cây 40
Hình 3.1: Sơ đồ cấu trúc hệ thống ngân hàng . 44
Hình 3.2: Sơ đồ cấu trúc hệ thống mạng máy tính của ngân hàng . 44
Hình 3.3: Cấu hình hệ thống . 45
Hình 3.4: Cấu hình hệ thống với dự phòng . 46
Hình 3.5: Cấu hình hệ thống với AP . 48
Hình 3.6: Cấu hình hệ thống với AP và nhân bản. . 51
Hình 3.7: Đồ thị xác suất khả năng hoạt động không có sự thất bại của hệ
thống với cấu hình số 1, số 16, số 21, số 23 theo thời gian 56
Hình 3.8: Cấu hình hệ thống với AP và nhân bản dự phòng 3 . 57
Hình 3.9: Đồ thị xác suất khả năng hoạt động không có sự thất bại của hệ
thống với cấu hình số 1, số 21, số 24, số 25 theo thời gian 58 1

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/



MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Việc đánh giá độ tin cậy của hệ thống dựa trên cấu trúc của hệ thống,
thông qua độ tin cậy của từng thành phần hệ thống là một bài toán phức
tạp, để giải nó cần đến các công cụ như lý thuyết xác suất, lý thuyết đồ thị,
logic. Phương pháp đánh giá độ tin cậy của hệ thống dựa trên cơ sở lý
thuyết xác suất và quá trình ngẫu nhiên đã được áp dụng và đạt được những
kết quả khả quan.
Dự báo được độ tin cậy của hệ thống có thể sẽ có hiệu quả cao, liên
quan đến quá trình sản xuất và lập trình dự toán như thế nào, chi phí bảo
trì, các chi phí tối thiểu cấu hình hệ thống, hoặc cách khác, tổng số lợi
nhuận dự kiến sẽ được tối đa nếu độ tin cậy hệ thống được chọn theo một
công thức dựa trên tính toán tuổi thọ của thiết bị, dịch vụ đời sống thực tế
của thiết bị cho đến khi nó không hoạt động tốt. Để nâng cao độ tin cậy của
các yếu tố thành phần, người ta đã sử dụng một kỹ thuật là bổ sung các thành
phần dư thừa, hay còn gọi là hệ thống có dự phòng. Việc sử dụng các thành
phần dự phòng không còn là những hướng nghiên cứu mới, tuy nhiên việc đề
xuất sử dụng chúng trong các hệ thống có cấu trúc khác nhau, như hệ phân
tán, tính toán song song hiện nay vẫn còn được nhiều nghiên cứu tập trung
phát triển.
Với mục tiêu tìm hiểu về việc nâng cao độ tin cậy của hệ thống, đặc biệt
là việc sử dụng các phương pháp dự phòng, tôi đã lựa chọn đề tài “Các
phương pháp dự phòng nâng cao độ tin cậy của hệ thống tính toán” làm
đề tài cho luận văn tốt nghiệp 2

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/


2. Mục đích nghiên cứu
Mục đích nghiên cứu của đề tài là đưa ra cácphương pháp dự phòng để
nâng cao độ tin cậy của hệ thống tính toán qua cấu trúc hệ thống tính toán.
Nhằm tránh được các sự cố lỗi có thể xảy ra đối với hệ thống.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
Xuất phát từ mục đích trên, nhiệm vụ của đề tài đặt ra như sau:
- Tìm hiểu các khái niệm liên quan đến độ tin cậy của hệ thống, phương
pháp tính độ tin cậycủa hệ thống tính toán.
- Các phương pháp dự phòng nâng cao độ tin cậy của hệ thống tính toán;
- Ứng dụng các phương pháp dự phòng để nâng cao độ tin cậy của hệ
thống vào ví dụ hệ thống phân tán cụ thể (dạng tree).
4. Phương pháp nghiên cứu
Sử dụng phối hợp các phương pháp:
- Phương pháp phân tích, tổng hợp lý luận: Nghiên cứu, tìm hiểu, phân
tích các tài liệu có liên quan đến độ tin cậy của hệ thống cũng như các phương
pháp tính, đánh giá độ tin cậy của hệ thống.
- Phương pháp sử dụng toán học: Sử dụng phương pháp xác suất thống
kê, xử lý các kết quảvà xây dựng đồ thị trực quan.
5. Cấu trúc luận văn
Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn gồm có3 chương:
Chương 1: KHÁI QUÁT VỀ ĐỘ TIN CẬY HỆ THỐNG VÀ BÀI
TOÁN DỰ PHÒNG
1.1. Khái niệm về độ tin cậy của hệ thống
1.2. Bài toán dự phòng


3

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/


Chương 2: NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG TÍNH TOÁN
2.1. Các bước tính toán độ tin cậy của hệ thống
2.2. Tính độ tin cậy của hệ thống có dự phòng
2.3. Đảm bảo độ tin cậy của hệ thống
Chương 3:THỬ NGHIỆM NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ
THỐNG MÁY CHỦ NGÂN HÀNG
3.1. Bài toán
3.2. Sử dụng các phương pháp dự phòng nâng cao độ tin cậy của hệ
thống và xây dựng công thức tính độ tin cậy.
3.3. Xây dựng chương trình thử nghiệm
3.4. Nhận xét các phương án dự phòng
Phần kết luận: Tóm tắt các kết quả đạt được.