|
3.2.1. Кластерные решения как способ повышения надёжности Как указано в работах [18,27], возможны два способа повышения доступности ресурсов программно-информационных технологий распределенных структур АСУ ССС: увеличение индивидуальной надежности серверов и улучшение общесистемной отказоустойчивости. В первом случае увеличивается надежность каждого элемента системы, что позволяет строить конфигурации высокой доступности из небольшого количества компонентов. Для построения надежной распределенной системы в рамках АСУ ССС обычно используется большое количество не очень надежных компонентов, а высокая надежность всей системы достигается многократным дублированием. Известны методы увеличения аппаратной надежности [15]. Используя резервирование, увеличивают отказоустойчивость компьютеров по отношению к сбоям внутренних компонентов: блоков питания, дисков, процессоров и т.п. При использовании резервирования главное вовремя заметить сбой и перевести систему на работу с резервным аналогом выходящего из строя компонента. При этом для резервирования, например, блоков питания не требуется программной поддержки, в то время как для памяти, жестких дисков и процессора часто приходится менять и ПО. В результате решение становится не универсальным, и его нельзя применить для других серверов. Вместе с дублированием горячая замена позволяет выполнять ремонт серверов без прекращения их работы, что увеличивает доступность, но уменьшает отказоустойчивость и надежность компьютера во время смены блока. Наиболее сложно обеспечить горячую замену процессоров, памяти и жестких дисков, поскольку для этого нужно реализовать динамическую перестройку операционной системы. Кроме того, необходимо правильно спроектировать корпус сервера, который позволял бы менять внутренние элементы, не вынимая весь сервер из монтажной стойки. 82 |
1.2.4. Повышение надежности информационных систем Имеется два способа повышения доступности ресурсов: увеличение индивидуальной надежности серверов и улучшение общесистемной отказоустойчивости. В первом случае увеличивается надежность каждого элемента системы, что позволяет строить конфигурации высокой доступности из небольшого количества компонентов. Для построения надежной распределенной системы обычно используется большое количество не очень надежных компонентов, а высокая надежность всей системы достигается многократным дублированием. Рассмотрим методы увеличения аппаратной надежности. Резервирование. Таким способом увеличивается отказоустойчивость компьютеров по отношению к сбоям внутренних компонентов: блоков питания, дисков, процессоров и т.п. Резервирование применение дополнительных средств и (или) возможностей с целью сохранения работоспособности (повышения надежности) объекта [28]. Виды резервирования: 1. Структурное резервирование резервирование с применением резервных элементов структуры объекта. Структурное резервирование реализуется введением в систему резервных (избыточных) элементов, которые при абсолютной надежности элементов исходной системы не являются функционально необходимыми. При структурном резервировании элементов (или цепей) системы показатели надежности повышаются дискретно (скачками). 2. Функциональное резервирование резервирование с применением функциональных резервов. При этом способе резервирования система строится таким образом, что заданная функция может выполняться различными способами и (или) техническими средствами. Например, в некоторых устройствах ЧПУ станками функция интерполяции траекторий движения рабочих органов может выполняться программными средствами и аппаратно, с помогцыо специального устройства интерполятора (линейно-кругового, параболического и др.). 3. Временное резервирование резервирование с применением резервов времени. Резервы времени могут быть использованы для устранения отказов, технического обслуживания и пр. Резерв времени в технологических системах может быть обеспечен различными способами: а) увеличением оперативного времени (за счет уменьшения времени на обслуживание, планируемых простоев, повышения сменности работы и др.); б) созданием запаса производительности; 29 в) приданием системе свойства функциональной инерционности. Функциональная инерционность свойство системы, характеризующее ее способность допускать перерывы в работе без потери выходного эффекта. Функциональная инерционность технологической системе может быть придана применением межоперационных накопителей (буферирование). 4. Информационное резервирование резервирование с применением резервов информации. Реализуется введением избыточных кодов и символов при передаче, обработке и отображении информации (например, дополнительные единицы информации, позволяющие обнаруживать и устранять ошибки в передаче информации: корректирующие коды, контрольные суммы, проверки на четность и дрО5. Нагрузочное резервирование резервирование с применением нагрузочных резервов. Суть принципа нагрузочного резервирования (параметрической избыточности) состоит в расширении области работоспособности объекта; при этом область состояний объекта удаляется от границ области работоспособности, определяемых предельными допустимыми значениями выходных параметров объекта. Это реализуется за счет создания запасов прочности, износостойкости (увеличение допусков на износ, увеличение площади опорных поверхностей, применение износостойких материалов и др.), жесткости, виброустойчивости, теплостойкости и т.п. Нагрузочное резервирование позволяет непрерывно повышать надежность систем до необходимого уровня за счет повышения работоспособности и устойчивости к отказам отдельных элементов систем. В системах со связанной или комбинированной структурой для установления этого уровня необходимо рассматривать работу всей системы с учетом взаимодействия ее элементов и подсистем и участия отдельных элементов и подсистем в формировании выходных параметров системы в целом. При использовании резервирования главное вовремя заметить сбой и перевести систему на работу с резервным аналогом выходящего из строя компонента. При этом для резервирования, например, блоков питания не требуется программной поддержки, в то время как для памяти, жестких дисков и процессора часто приходится менять и ПО. В результате решение становиться не универсальным, и его нельзя применить для других серверов [22]. Горячая замена. Вместе с дублированием горячая замена позволяет выполнять ремонт серверов без прекращения их работы, что увеличивает доступность, но уменьшает отказоустойчивость и надежность компьютера во время смены блока. Наиболее сложно обеспечить горячую замену процессоров, памяти и 30 В данной работе рассматривается проблема повышения устойчивости кластерных информационных технологий к сбоям в работе, на примере системы кластеров, путём управления развитием их инфраструктуры. Рассматривается формализация задачи планирования очередности и этапности создания сложных кластерных систем обработки информации, модели и методы, позволяющие определить моменты начала и окончания разработки взаимосвязанных объектов кластерных структур, распределение ресурсов между ними на этапе планирования. Разрабатываемый подход, модели и методы могут быть использованы для решения задач инвестиционного планирования создания крупномасштабных катастрофоустойчивых кластерных систем обработки информации на базе современных вычислительных сетей. 2.2.1. Кластерные решения как способ повышения надёжности Как указано в работах [18,27], возможны два способа повышения доступности ресурсов программно-информационных технологий корпоративных структур: увеличение индивидуальной надежности серверов и улучшение общесистемной отказоустойчивости. В первом случае увеличивается надежность каждого элемента системы, что позволяет строить конфигурации высокой доступности из небольшого количества компонентов. Для построения надежной распределенной системы в рамках корпорации обычно используется большое количество не очень надежных компонентов, а высокая надежность всей системы достигается многократным дублированием. Известны методы увеличения аппаратной надежности [15]. Используя резервирование, увеличивают отказоустойчивость компьютеров по отношению к сбоям внутренних компонентов: блоков питания, дисков, процессоров и т.п. При использовании резервирования главное вовремя заметить сбой и перевести систему на работу с резервным аналогом выходящего из строя компонента. При этом для резервирования, например, блоков питания не требуется иршраммной поддержки, в то время как для памяти, жестких дисков и процессора часто приходится менять и ПО. В результате решение становится не универсальным, и его нельзя применить для других серверов. Вместе с дублированием горячая замена позволяет выполнять ремонт серверов без прекращения их работы, что увеличивает доступность, но уменьшает отказоустойчивость и надежность компьютера во время смены блока. Наиболее сложно обеспечить горячую замену процессоров, памяти и жестких дисков, поскольку для этого нужно реализовать динамическую перестройку операционной системы. Кроме того, необходимо правильно спроектировать корпус сервера, 72 |