Включение резервного оборудования замещением. Холодное и горячее резервирование.

Обеспечение надежности систем Автоматизации.

Сравнительный анализ методов.

Резервирования.

Методические указания к Лабораторным работам N1-7

Один из важнейших аспектов защиты информации – создание высоконадежных в пределе отказоустойчивых систем, обеспечивающих сохранение целостности и доступности информации.

Особенно такая защита информации важна при управлении критическими системами. Утрата доступности или целостности информации управления приводит к тяжелым экономическим последствиям, ущербу экологии или гибели людей.

Цель работы.

1. Определить по исходным данным задания значения интенсивности отказов узлов оборудования.

2. Составить надежностную схему заданной системы.

3. Провести расчет ВБР, как функции времени для нерезервированной и резервированной систем по предложенным вариантам резервирования.

4. Описать преимущества и недостатки предложенных методов резервирования.

5. Провести сравнительный анализ различных методов резервирования.

Описание работы.

Имеется система, состоящая из двух крупных узлов бортовой вычислительной системы. Например, ЦВМ и устройство ввода-вывода. Заданы ВБР этих узлов Р_ЦВМ и Р_УВВ. Отказ любого из этих узлов – отказ системы. Поэтому надежностная схема системы последовательная.

Система может быть резервирована методом горячего или холодного замещения в дублированном или троированном варианте. Система также может резервироваться троированием с мажоритарными элементами (МЭ). Вариант резервирования задан в задании.

Кроме того, резервные узлы могут составлять «резервный канал» целиком.

Возможно резервировать систему раздельно по узлам.

Это касается также и схемы резервирования с МЭ.

Возможен вариант резервирования с МЭ целиком «каналами».

Возможен вариант резервирования с МЭ, при котором МЭ также резервированы.

Задание для работы.

Задана схема резервирования (табл.2). Заданы экспериментально полученные на интервале 1 год Рцвм и Рувв.

Необходимо для заданных вариантов резервирования системы определить ВБР системы как функцию времени t и «относительного времени» λt  - (Р(t) и Р(λt)). Интервал работ системы – 2 года. Шаг точек расчетов ВБР брать 3 месяца.

 Рассчитанные ВБР резервированной системы сравнить с ВБР нерезервированной системы на одном графике. Туда же привести результаты расчета ВБР, переданные по выполнению других вариантов из задания.

Номер задания состоит из двух частей, разделенных точкой. Первая часть номера задания указывает на перечень вариантов из таблицы 2. Перечень вариантов, входящих в каждое задание приведен в таблице 3. Во второй части номера задания через точку приведен номер подварианта исходных данных из таблицы 1. Всего подвариантов 4.

Таблица 1.

Y=1-8.

Для всех вариантов таблицы 1 Р_МЭ =0,999 за один год.

Таблица 2.

В каждое задание к лабораторным работам входит шесть вариантов таблицы2.

Таблица 3.

Лабораторные работы.

Лабораторная работа №1 Определение интенсивностей отказов структурных элементов по заданию.

Лабораторная работа №2 Определение надежности нерезервированных систем

Лабораторная работа №3 . Определение надежности систем, поканально резервированных с различной кратностью и холодным резервом

Лабораторная работа №4. Определение надежности раздельно поэлементно резервированных систем с холодным резервом различной кратности

Лабораторная работа №5. Определение надежности систем, поканально резервированных с различной кратностью и горячим резервом.

Лабораторная работа №6. Определение надежности раздельно поэлементно резервированных систем с горячим резервом различной кратности

Лабораторная работа №7. Определение надежности резервированных систем методом трехкратного горячего резервирования с мажоритарными элементами. Сравнительный анализ использованных методов резервирования.

Требования к отчету.

1. Описание работы системы. Этот раздел выпускается на все лабораторные работы.

2. Конкретное описание задания, исходные данные, расчетные формулы и надежностные схемы покаждому из вариантов заданий.

3. Расчет λ_ЦВМ и λ_УВВ.

4. График  Р(t) и Р(λt) для нерезервированной системы до t=2 года с шагом 3 месяца.

5. График  Р(t) и Р(λt) для заданных вариантов резервирования до t=2 года с шагом 3 месяца.

6. Сравнительный анализ качества методов резервирования, их недостатки и выводы.

ПРИЛОЖЕНИЕ         

Включение резервного оборудования замещением. Холодное и горячее резервирование.

При вариантах «холодного» резервирования резервное оборудование находится в выключенном состоянии и включается только при подключении резерва в работу. До включения резервного оборудования его ресурс не расходуется, и «холодное» резервирование дает самую большую ВБР.

Недостаток холодного резервирования – включение резервной аппаратуры проходит за некоторое время, в течение которого система не управляется или неработоспособна. На этом интервале ввода в строй «холодной» резервной аппаратуры источники питания выходят на режим, аппаратура тестируется, прогревается. В нее загружается необходимая информация.

В случае «горячего» резервирования все резервные элементы включены и готовы сразу после команды включиться в работу. Это может обеспечить меньшее время переключения на резерв. Однако ресурс включенной резервной «горячей» аппаратуры расходуется и достижимая ВБР в этом методе меньше, чем в случае «холодного» резервирования.       Время переключения на резерв – важный параметр, и допустимые его значения определяются конкретной прикладной задачей.

Для системы дублированной замещением с холодным резервом ВБР равна:

Данное приближение справедливо для ВБР . Для системы троированной замещением с холодным резервом ВБР равна:

Для системы дублированной замещением с горячим резервом ВБР равна:

Для системы троированной замещением с горячим резервом ВБР равна:

На графике приведены изменения Р(t) для трех случаев:

1) нерезервированная система

2) система дублированная с холодным резервом

3) система дублированная с горячим резервом

Изменение ВБР представлены в относительном времени . Это удобно, так как графики справедливы для любого . Здесь  – интенсивность отказов системы

Для последовательной надежностной схемы.

интенсивность отказа элементов, составляющих систему.