Анотація до роботи:

Одарущенко О. Б. Моделювання відмовостійких комп'ютерних систем з урахуванням зміни параметрів потоків відмов і відновлень програмних засобів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 01.05.02 – математичне моделювання і обчислювальні методи. – Національний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковского «Харківський авіаційний інститут», Харків, 2007.

Дисертація присвячена розробці та вдосконаленню методів й інструментальних засобів моделювання та оцінки надійності відмовостійких комп‘ютерних систем з урахуванням зміни параметрів потоків відмов та відновлень програмних засобів.

Науковими результатами є: 1)метод математичного опису станів відмовостійких комп’ютерних систем, який, на відміну від існуючих, враховує дискретну зміну одного або декількох параметрів і дозволяє отримувати адаптивні макромоделі, які складаються з наборів фрагментів, що повторюються, та зменшувати витрати часу на їх розробку за рахунок направленого вибору залежно від варіантів зміни параметрів потоків відмов і відновлень програмних засобів ; 2) марковські моделі надійності відмовостійких комп‘ютерних систем, які базуються на їх багатофрагментному представленні і враховують зміну інтенсивностей відмов і відновлень програмних засобів, що дозволяє підвищити точність моделювання і оцінки показників надійності; 3) модифікований експоненціальний метод чисельного рішення жорстких систем диференціальних рівнянь Колмогорова, який базується на застосуванні процедури обчислення кроку інтеграції залежно від максимального значення елементу матриці коефіцієнтів і вибраної константи, що дозволяє зменшити витрати машинного часу при розрахунку показників надійності відмовостійких комп‘ютерних систем.

Запропоновані методи реалізовані у вигляді розрахункових моделей, інженерних методів, алгоритмів оцінювання надійності, які є інструментарієм інформаційної технології моделювання і оцінки надійності (готовності) відмовостійких комп‘ютерних систем з урахуванням зміни параметрів потоків відмов і відновлень програмних засобів.

1. Надійність ВКС є визначальною властивістю комплексів критичного і бізнес-критичного застосування, що дозволяє мінімізувати економічні втрати, пов'язані з простоями цих систем. Останнім часом на надійність ВКС істотно впливають відмови ПЗ, причинами яких є дефекти, внесені на етапах проектування і невиявлені при тестуванні. Усунення дефектів - причин таких відмов викликає зміну параметрів потоків відмов і відновлень, неурахування яких суттєво знижує точність моделювання та оцінювання показників надійності ВКС. Врахування зміни параметрів можливе при напівмарковському моделюванні і, як окремий випадок НМП, при побудові ВЛМ. При цьому зростає розмірність графів і СДР, які описують поведінку ВКС. У зв'язку з цим розв‘язок питань, пов'язаних з вдосконаленням (розробкою і модифікацією) методів і засобів моделювання і оцінювання надійності ВКС з інтенсивним використанням програмних засобів, має важливе значення.

В дисертації поставлена та вирішена актуальна науково-технічна задача вдосконалення (розробки і модифікації) методів і засобів моделювання відмовостійких комп’ютерних систем з урахуванням зміни параметрів потоків відмов і відновлень програмних засобів.

2. Вперше розроблено метод математичного опису станів відмовостійких комп’ютерних систем, який, на відміну від існуючих, враховує дискретну зміну одного або декількох параметрів і дозволяє отримувати адаптивні макромоделі, які складаються з наборів фрагментів, що повторюються, та зменшувати витрати часу на їх розробку за рахунок направленого вибору залежно від варіантів зміни параметрів потоків відмов і відновлень програмних засобів (розділ 2). Застосування даного методу дає можливість понизити витрати часу на розробку моделей надійності ВКС на 5-15%.

3. Вдосконалено марковські моделі надійності відмовостійких комп’ютерних систем, які базуються на їх багатофрагментному представленні і враховують зміну інтенсивностей відмов і відновлень програмних засобів, що дозволяє підвищити точність моделювання і оцінки показників надійності (розділ 3). Оцінювання надійності ВКС з урахуванням зміни інтенсивностей відмов і відновлень ПЗ дозволяє підвищити точність оцінювання показника надійності ВКС на початкових етапах тестування, верифікації і валідації на 3-7%.

4. Дістало подальший розвиток експоненціальний метод чисельного рішення жорстких систем диференціальних рівнянь Колмогорова, який базується на застосуванні процедури обчислення кроку інтегрування залежно від максимального значення елементу матриці коефіцієнтів і вибраної константи, що дозволяє зменшити витрати машинного часу при розрахунку показників надійності відмовостійких комп’ютерних систем, що дозволяє зменшити витрати машинного часу при розрахунку показників надійності ВКС на 25-45% (розділ 3).

5. Розроблено імітаційну модель процесу функціонування ВКС із урахуванням зміни в часі параметрів прояву ДП ПЗ. За результатами обчислювального експерименту з імітаційною моделлю зроблена оцінка достовірності результатів, отриманих у ході застосування аналітичних методів оцінки надійності, яка дала позитивний результат (розділ 4).

6. Достовірність отриманих результатів підтверджується обґрунтованістю допущень, що приймаються при розробці структурних схем і аналітичних моделей оцінки надійності, виходячи з досвіду проектування і експлуатації ВКС і експериментальних даних відомих фірм про відмови їх бази апаратних і програмних компонент; збігом результатів експериментальних досліджень, результатів імітаційного моделювання і теоретичних результатів, отриманих з використанням аналітичних виразів; результатами практичного використання розроблених моделей і методів при проектуванні і експлуатації ВКС цифрових АТС, систем зв'язку і комп'ютеризованих авіаційних систем.

7. Результати дисертаційної роботи можуть бути використані при моделюванні і оцінюванні надійності ВКС бізнес-критичних застосувань, телекомунікаційних систем та ін.; при визначенні кінця етапу приробки ВКС типового проектування; при проведенні науково-дослідних і дослідно-конструкторських робіт для перспективних АСУ; при вивченні дисциплін, що включають розділи, присвячені моделюванню і надійності ВКС у вищих навчальних закладах України.

8. Подальші дослідження доцільно спрямувати на дослідження статистичних властивостей і розробку гіпотез про закони і параметри розподілу часу між відмовами ВКС, викликаними різними класами ДП ПЗ; удосконалення моделей надійності з урахуванням відмов і відновлень операційних систем і прикладних програм; розробку напівмарковських моделей оцінки показників надійності ВКС з урахуванням відмов, які моделюються потоками з неекспоненціальним розподілом часу між подіями.

Публікації автора:

1. Поночовный Ю.Л., Одарущенко Е.Б. Имитационное моделирование процесса оценки надежности отказоустойчивых компьютерных систем информационно-управляющих комплексов // Радіоелектронні і комп’ютерні системи. – 2007. – № 7 (26). – С. 68-74.

2. Одарущенко О.Н., Одарущенко Е.Б., Медведь Ю.Г. Методика разработки многофрагментных марковских моделей оценки надежности отказоустойчивых компьютерных систем // Інформаційні технології та комп'ютерна інженерія. – 2007. – № 1 (8). – С. 57-63.

3. Харченко B.C., Одарущенко О.Н., Одарущенко Е.Б. Базовые многофрагментные макромодели оценки надежности отказоустойчивых компьютерных систем информационно-управляющих комплексов // Радіоелектронні і комп’ютерні системи. – 2006. – № 5 (17). – С. 62-70.

4. Одарущенко О.Н., Поночовный Ю.Л., Одарущенко Е.Б. Терминологические аспекты теории надежности программных средств // Радіоелектронні та комп’ютерні системи. – 2004. – № 2 (6). – С. 88-94.

5. Поночовный Ю.Л., Одарущенко Е.Б. Моделирование надежности обновляемых программных средств нерезервированных информационно-управляющих систем постоянной готовности // Радіоелектронні і комп’ютерні системи. – 2004. – № 4 (8). – С. 93-97.

6. Одарущенко О.Н., Одарущенко Е.Б., Поночовный Ю.Л. Применение численных методов для решения жестких систем линейных дифференциальных уравнений в задачах оценки надежности обслуживаемых систем // Авиационно-космическая техника и технология. – Харьков: Национальный аэрокосмический университет „ХАИ”, 2002. – Вып. 35. – С. 187-191.

7. Тыртышников А.И., Никулин Н.Б., Одарущенко Е.Б. Алгоритм расчета амплитудно-частотной характеристики цифрового фильтра с комплексными весовыми коэффициентами // Системи обробки інформації. – Харків: ХУПС, 2005. – Вип.4 (44). – С. 152-155.

8. Никулин Н.Б., Тыртышников А.И., Одарущенко Е.Б. Методика расчета разрядности цифрового демодулятора сложных сигналов параллельной структуры // Системи обробки інформації. – Харків: Харківський військовий університет, 2004. – Вип.12 (40). – С.136-142.

9. Оценка надежности программно-технических комплексов на основе многофрагментных марковских моделей / Е. Б. Одарущенко, О. Н. Одарущенко, А. В. Стороженко, П. Н. Гроза // Системи обробки інформації. Вип.3(13). – Харьков: Харківський військовий университет, 2001. – С. 110-116.

10. Одарущенко Е.Б. Оценка надежности восстанавливаемых цифровых систем на основе многофрагментных марковских моделей // Системи обробки інформації. – Харків: ХВУ, 2000. – Вип.4 (10). – С. 118-120.

11. Одарущенко О.Н., Одарущенко Е.Б. Оценка надежности восстанавливаемых управляющих и вычислительных систем с учетом характеристик средств контроля в условиях дефектов программных и аппаратных средств // Тези доповідей науково-технічної конференції. – Харків: ХВУ, 1999. – Вип. 3. – С. 38-39.

12. Одарущенко О.Б. Про один підхід до проектування високонадійних автоматизованих систем екологічного моніторінгу // Матеріали науково-практичної конференції «Екологічні проблеми регіону: суть і шляхи вирішення». – Полтава: Полтавський кооперативний інститут, 1999. – С. 107.

13. Поночовный Ю.Л., Одарущенко Е.Б. Об одном подходе к оценке надежности отказоустойчивых вычислительных систем // Праці першої міжнародної другої всеукраїнської наукової конференції студентів та молодих учених «Управління розвитком соціально-економічних систем: глобалізація, підприємництво, стале економічне зростання». – Донецьк: ДонНУ, 2001. – Частина 3. – С. 26-28.

14. Одарущенко О.Н., Одарущенко Е.Б., Харыбин А.В. О вопросе применения моделей надежности программных средств на этапе проектирования вычислительных устройств // Мат. 7-й Международной конференции «Теория и техника передачи, приема и обработки информации». – Харьков: ХТУРЭ, 2001. – С. 319-320.

15. Поночовный Ю.Л., Одарущенко Е.Б. Учет изменения надежностных характеристик программ при моделировании процесса функционирования цифровых систем // Мат. 6-го Международного молодежного форума «Радиоэлектроника и молодежь в ХХІ веке». – Харьков: ХНУРЭ, 2002. – Ч. 2. – С. 227-228.

16. Одарущенко О.Н., Одарущенко Е.Б., Яковлев В.И. Оценка надежности вычислительных систем с учетом изменения параметров отказов и восстановлений их программных средств // Мат. 8-й Международной конференции «Теория и техника передачи, приема и обработки информации» (Интегрированные информационные системы, сети и технологии). – Харьков: ХНУРЭ, 2002. – С. 269-271.

17. Одарущенко О.Н., Одарущенко Е.Б., Поночовный Ю.Л. Сегментация многомерного пространства входных данных программного обеспечения // Труды четвертой международной научно-практической конференции «Современные информационные и электронные технологии». – Одесса: Одесский национальный политехнический университет, 2003. – С. 110.

18. Одарущенко Е.Б. Анализ рынка отказоустойчивых вычислительных систем // Збірник матеріалів міжвузівської науково-технічної конференції «Факультету «Телекомунікації» 5 років!». – Полтава: ПВІЗ, 2004. – С. 27-28.

19. Поночовный Ю.Л., Одарущенко Е.Б. Моделирование надежности программных средств информационно-управляющих систем с учетом отказов, вызванных дефектами взаимодействия // Мат. конф. аспірантів і студентів «Інженерія програмного забезпечення 2005». – К.: НАУ, 2005. – С. 151-156.

20. Одарущенко Е.Б. Метод определения параметров интенсивности отказов и восстановления программных средств вычислительных систем // Мат. Міжнар. науково-техн. конф. «Інтегровані комп‘ютерні технології в машинобудуванні – ІКТМ-2005». – Харків: Національний аерокосмічний університет «ХАІ», 2005. – С. 330.

21. Харченко В.С., Одарущенко О.Н., Одарущенко Е.Б. Базовые многофрагментные макромодели оценки надежности отказоустойчивых компьютерных систем // Мат. 1-ої Міжнар. науково-техн. конф. „Гарантоспроможні (надійні та безпечні) системи, сервіси та технології - DESSERT-2006”. – Полтава: Полтавський військовий інститут зв’язку, 2006. – С. 12.

22. Одарущенко О.Н., Одарущенко Е.Б., Медведь Ю.Г. Многофрагментные марковские модели оценки надежности отказоустойчивых компьютерных систем // Мат. Міжнар. науково-техн. конф. «Інтегровані комп‘ютерні технології в машинобудуванні – ІКТМ-2006». – Харків: Національний аерокосмічний університет «ХАІ», 2006. – С. 310.

23. Поночовный Ю.Л., Одарущенко Е.Б., Одарущенко О.Н. Имитационное моделирование отказоустойчивых компьютерных систем с дискретно изменяющимися параметрами потоков отказов и восстановлений: принципы, алгоритмы, результаты // Мат. 2-ої Міжнар. науково-техн. конф. „Гарантоспроможні (надійні та безпечні) системи, сервіси та технології - DESSERT-2007”. – Кіровоград: ЗАТ «Радій», 2007. – С. 9.