i ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN & TRUYỀN THÔNG ĐINH ÚT ĐIỆP NGHIÊN CỨU BÀI TỐN TÍNH ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG THƠNG QUA CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG Chuyên ngành: KHOA HỌC MÁY TÍNH Mã số: 60 48 01 01 2014 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 2ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành chương trình cao học viết luận văn này, tơi nhận hướng dẫn, giúp đỡ góp ý nhiệt tình q thầy trường Đại học Cơng nghệ Truyền thông Thái Nguyên Trước hết, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Lê Quang Minh hướng dẫn thực luận văn Xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy cô giáo, người đem lại cho tơi kiến thức bổ trợ vơ có ích năm học vừa qua Cũng xin gửi lời cám ơn chân thành tới Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo sau đại học, Đại học Công nghệ Truyền thông Thái Nguyên tạo điều kiện cho q trình học tập Cuối tơi xin gửi lời cám ơn đến gia đình, bạn bè, người ln bên tơi, động viên khuyến khích tơi trình thực đề tài nghiên cứu Thái Nguyên, ngày tháng Đinh Út Điệp năm 2014 3ii LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, kết nghiên cứu có giúp đỡ lớn thầy hướng dẫn bạn bè Các nội dung nghiên cứu kết đề tài hoàn toàn trung thực Trong luận văn, tơi có tham khảo đến số tài liệu số tác giả liệt kê phần tài liệu tham khảo cuối luận văn Học viên Đinh Út Điệp iv MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Khái niệm độ tin cậy 1.1.1 Tổng quan 1.1.2 Định nghĩa độ tin cậy 1.1.3 Dạng chung xác suất an toàn 1.2 Chỉ số độ tin cậy hệ thống 1.2.1 Phần tử không phục hồi 1.2.2 Phần tử phục hồi 13 1.3 Phương pháp tính độ tin cậy hệ thống thơng qua cấu trúc hệ thống 16 1.3.1 Sơ đồ khối độ tin cậy phần tử nối tiếp 17 1.3.2 Sơ đồ khối độ tin cậy phần tử song song .19 1.4 Các biện pháp để nâng cao độ tin cậy hệ thống 21 1.5 Kết luận 22 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG QUA CẤU TRÚC HỆ THỐNG 23 2.1 Bài tốn tìm đường đồ thị hệ thống 24 2.1.1 Thuật toán chuyển đổi sơ đồ cấu trúc logic thành sơ đồ khối 24 2.1.2 Phân loại đỉnh cạnh đồ thị liên kết .24 iv 2.1.3 Thuật toán chuyển đổi sơ đồ cấu trúc logic sang đồ thị liên kết: .25 2.1.4 Thuật toán tìm tất đường ma trận liên kết 25 2.1.5 Thuật tốn tìm tất cảđường ma trận liên kết lý thuyết đồ thị 27 2.1.6 Kêt luận .32 2.2 Bài toán tối thiểu toán tử logic 32 2.2.1 Định nghĩa phép toán đại số Boole 32 2.2.2 Các phương pháp để tối thiểu hoá toán tử logic .34 iv 2.3 Bài toán xác định trực giao hoá toán tử logic 35 2.3.1 Các phương pháp giảm thiểu hàm đại số logic hình thức trực giao trực giao không lặp 36 2.3.2 Các quy tắc chuyển đổi hàm logic sang dạng xác suất dạng chuẩn tắc tuyển……… 38 2.3.3 Kết luận .39 CHƯƠNG THIẾT LẬP VÀ XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG MẠNG MÁY TÍNH, VÍ DỤ CỤ THỂ .40 3.1 Thiết lập toán .40 3.1.1 Viết chương trình để tìm đường ma trận liên kết 40 3.1.2 Xây dựng chương trình trực giao hoá hàm đại số logic .43 3.2 Các ví dụ sử dụng hàm xây dựng 46 3.3 Phát triển chức yêu cầu cần thiết bổ sung cho việc tính tốn50 3.4 Đặc tả hệ thống 59 3.5 Nghiên cứu thuật toán phát triển hàm: 62 3.6 Kết thu từ chương trình tính tốn độ tin cậy hệ thống 63 3.7 Kết luận 72 KẾT KUẬN 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO .76 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Xã hội đại ngày phát triển kéo theo đời sống người ngày lên, bên cạnh tồn thách thức khó khăn mà sống đại mang lại Phải kể đến công bùng nổ cách mạng khoa học kỹ thuật bắt đầu tạo hệ thống phức tạp khoa học máy tính, giao thơng vận tải, lượng ngành khác kinh tế Đây hệ thống có tính ứng dụng cao, tham gia vào tất lĩnh vực đời sống người Tuy nhiên, điều mà xã hội phải đối mặt với nguy thiết bị không sẵn sàng để hoạt động cách đắn, việc thao tác sai với sai lầm đáng tiếc trình thiết kế, chế tạo thiết bị, làm cho cấu trúc hệ thống bị phá vỡ, chức hệ thống hoạt động không xác Mà ta biết khơng đơn hệ thống đơn giản mà hệ thống bao gồm số lượng lớn yếu tố thành phần có cấu trúc phức tạp với chương trình điều khiển hoạt động Thấy quy tiềm tàng xảy hệ thống, ta hiểu rõ tầm quan trọng vấn đề liên quan đến độ tin cậy, khả sống sót việc phát triển nhanh chóng phương pháp để đảm bảo độ tin cậy cao hệ thống tất giai đoạn thiết kế, thử nghiệm, sản xuất hoạt động Trong hệ thống kỹ thuật đại không đảm bảo độ tin cậy hệ thống coi khơng tồn Chính điều đòi hỏi phải phát triển phương pháp đặc biệt để đảm bảo, tăng cường trì độ tin cậy hệ thống này, phương pháp tốn học dựa tính toán ưu tiên đánh giá thử nghiệm, phương pháp đánh giá dựa sở lý thuyết xác suất trình ngẫu nhiên, áp dụng đạt kết khả quan Việc đánh giá độ tin cậy hệ thống dựa cấu trúc hệ thống, thông qua độ tin cậy thành phần hệ thống toán khó, mà để giải cần đến cơng cụ lý thuyết xác suất, lý thuyết đồ thị, logic Vấn đề độ tin cậy tiếp tục chìa khóa để phát triển cơng nghệ đại Phương pháp đánh giá độ tin cậy hệ thống mang tính kinh tế cao, liên quan đến sản xuất lập trình dự tốn nào, chi phí bảo trì, chi phí tối thiểu cấu hình hệ thống, nói cách khác tổng số lợi nhuận dự kiến tối đa độ tin cậy hệ thống chọn theo công thức dựa tính tốn tuổi thọ thiết bị, dịch vụ đời sống thực tế thiết bị khơng hoạt động tốt Điều dẫn đến lựa chọn cấu hình chi phí tối thiểu đáp ứng mức độ dự phòng quy định Ta dễ dàng thấy độ tin cậy khả hoạt động an toàn hệ thống phụ thuộc vào cấu trúc (cấu trúc logic) độ tin cậy thành phần cấu thành bên hệ thống Vì vậy, hệ thống phức tạp, có hai cách để tăng độ tin cậy: tăng độ tin cậy yếu tố thành phần thay đổi chương trình Trong hai cách nâng cao độ tin cậy yếu tố thành phần phương pháp đơn giản để tăng độ tin cậy hệ thống để thực người ta sử dụng kỹ thuật phổ biến đơn giản bổ sung yếu tố dư thừa, hay gọi hệ thống có dự phòng Tuy nhiên lúc xây dựng hệ thống có dự phòng Thật vậy, ngày nhờ phát triển khoa học kỹ thuật mà chất lượng thành phần nâng cao đáng kể dẫn đến chất lượng hệ thống nâng cao Việc xem xét làm để đảm bảo độ tin cậy yếu tố kỹ thuật hệ thống tùy thuộc vào khoa học cơng nghệ, vật lý hóa học đặc biệt, vượt phạm vi lý thuyết độ tin cậy đề cập luận văn Việc đảm bảo độ tin cậy hoạt động an toàn cho hệ thống trở thành vấn đề giới quan tâm bàn luận, vấn đề mẻ Việt Nam Tơi chọn đề tài “Nghiên cứu tốn tính độ tin cậy hệ thống thông qua cấu trúc hệ thống” để nghiên cứu Thông qua luận văn muốn tập trung sâu vào nghiên cứu sở lý thuyết thông số ảnh hưởng đến độ tin cậy hệ thống, phát triển thuật tốn xây dựng chương trình để tính tốn độ tin cậy hệ thống đơn giản Bước nghiên cứu thuật toán chuyển từ sơ đồ cấu trúc logic hệ thống sang sơ đồ khối, sau sử dụng đồ thị ma trận liên kết lưu trữ kết trung gian làm sở để tính tốn, thuật tốn tối thiểu hàm logic, thuật toán trực giao hoá tốn tử logic chuyển từ mơ hình logic sang mơ hình đại số để tính giá trị xác suất có liên quan Và để chứng minh hệ thống xây dựng hoạt động đắn xét ví dụ hệ thống máy chủ, từ đưa kết để chứng minh lập luận 34 Hy vọng luận văn tài liệu tham khảo có ích tất bạn sinh viên, thầy cô nghiên cứu lĩnh vực Mục đích nghiên cứu Mục đích nghiên cứu đề tài nghiên cứu tốn tính độ tin cậy hệ thống thông qua cấu trúc hệ thống xây dựng thành công phần mềm đánh giá độ tin cậy hệ thống Khi biết độ tin cậy hệ thống lên kế hoạch bảo trì, lên kế hoạch dự phòng, nâng cao độ tin cậy, tránh cố lỗi gây Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng thành công phần mềm đánh giá độ tin cậy hệ thống có sử dụng phương pháp đánh giá độ tin cậy cách đắn sở, tảng cho đời phần mềm đánh giá độ tin cậy hệ thống phức tạp sau Nhiệm vụ nghiên cứu Xuất phát từ mục đích trên, nhiệm vụ đề tài đặt sau: - Nghiên cứu khái niệm liên quan đến độ tin cậy hệ thống, phương pháp tính độ tin cậy qua cấu trúc hệ thống - Phương pháp đánh giá độ tin cậy hệ thống qua cấu trúc hệ thống - Thiết lập xây dựng chương trình tính độ tin cậy hệ thống mạng máy tính - Sử dụng chương trình tính độ tin cậy xây dựng để tính độ tin cậy khả hệ thống hoạt động an tồn thơng qua ví dụ cụ thể Phương pháp nghiên cứu Sử dụng phối hợp phương pháp: - Phương pháp phân tích, tổng hợp lý luận: Nghiên cứu, tìm hiểu, phân tích tài liệu có liên quan đến độ tin cậy hệ thống phương pháp tính, đánh giá độ tin cậy hệ thống - Phương pháp sử dụng toán học: Sử dụng phương pháp xác suất thống kê, xử lý kết quảvà xây dựng đồ thị trực quan Đóng góp luận văn 44 - Hệ thống hoá sở lý luận việc đánh giá độ tin cậy hệ thống - Xây dựng thành cơng phần mềm tính tốn độ tin cậy hệ thống, sở, tảng cho việc nghiên cứu xây dựng phần mềm tính tốn độ tin cậy cho hệ thống phức tạp tinh vi sau Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu kết luận, luận văn gồm có chương: CHƯƠNG I KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐỘ TIN CẬY Đưa số khái niệm độ tin cậy số liên quan đến chúng Phương pháp tính độ tin cậy hệ thống qua cấu trúc nối tiếp song song CHƯƠNG II PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG QUA CẤU TRÚC HỆ THỐNG Đưa số toán bản, thuật toán phương pháp để giải chúng CHƯƠNG III ĐỘ TIN CẬY VÀ KHẢ NĂNG HOẠT ĐỘNG AN TOÀN CỦA HỆ THỐNG QUA VÍ DỤ CỤ THỂ Thiết lập toán đưa hàm chức cần thiết để xây dựng giải toán đánh giá độ tin cậy hệ thống mạng máy tính Đặc tả hệ thống mạng máy tính, xét trường hợp xảy xây dựng hệ thống dựa hàm phát triển Chạy chương trình phân tích kết đạt Ngồi việc sử dụng tính chất kết hợp đại số Boole để tính cách nói sử dụng thuật tốn khác để việc tính tốn nhanh Thuật tốn mơ tả sau: Cơng thức: F= f1,15 ˅f2,15˅f3,15 tương đương với F= f0,15 X0 lúc phải hoạt động truyền liệu có X1, X2 X3 truyền liệu, nên xác suất sử dụng X0 luôn trường hợp thứ tương ứng với việc tìm tất đường thành công từ đỉnh đến đỉnh 15 Trong chương xây dựng hàm cộng nhân logic nên biến đổi công thức (2) để sử dụng hàm F= f1,15 ˅f2,15˅f3,15 = (f1,15 *f2,15)˅(f1,15 *f3,15)˅(f2,15*f3,15) (3) Đối với (3) ta tiến hành thuật tốn sau: Tìm f1,15 , f2,15, f3,15 cách tìm tất đường từ đỉnh 1, 2, đến đỉnh 15 Đặt F1 = f1,15 *f2,15 ,F2 = f1,15 *f3,15, F3 = f2,15*f3,15 sử dụng phép nhân logic Tính F4 = F1 ˅ F2 sau tính tiếp F = F3˅ F4 sử dụng phép cộng logic Như ta tính tính (3) có sử dụng hàm chức thiết kế 3.6 Kết thu từ chương trình tnh tốn độ tin cậy hệ thống Nút 15 nhận tín hiệu từ ba máy chủ thứ cấp số 1, số số 3, hiệu suất tổng có dạng sau:F= f1,15 ˅f2,15˅f3,15 Sử dụng hàm chức xây dựng chương chương trình mơ tả chi tiết phụ lục 2, ta thu kết sau: F(0 => 15) = x15*(x1*x6*x9 + x3*x8*x10 + x2*x7*x8*x10 + x2*x6*x7*x9 + x2*x4*x6*x7*x9 + x2*x5*x7*x8*x10 + x1*x6*x7*x8*x10 + x3*x6*x7*x8*x9 + x1*x4*x6*x7*x8*x10 + x1*x5*x6*x7*x8*x10 + x3*x5*x6*x7*x8*x9 + x3*x4*x6*x7*x8*x9 + x1*x4*x5*x6*x7*x8*x10 + x3*x4*x5*x6*x7*x8*x9 ) Sau trực giao hoá ta thu kết sau: F(0 => 15) = x15*( x1*x6*x9 + x3*x8*x10*x'1 + x1*x3*x8*x10*x'6 + x1*x3*x6*x8*x10*x'9 + x2*x7*x8*x10*x'3*x'1 + x1*x2*x7*x8*x10*x'6*x'3 + x2*x6*x7*x9*x'8*x'3*x'1 + x2*x3*x6*x7*x9*x'8*x'1 + x1*x2*x6*x7*x8*x10*x'9*x'3 + x2*x6*x7*x8*x9*x'10*x'3*x'1 + x2*x3*x6*x7*x8*x9*x'10*x'1 + x1*x6*x7*x8*x10*x'9*x'3*x'2 + x3*x6*x7*x8*x9*x'10*x'2*x'1 ) Theo yêu cầu đặt toán ta cần tính P(t) THD biết cường độ hỏng hóc phần tử hệ thống + Tính P(t): Ta xử lý tiếp kết thu sau sử dụng hàm trực giao hoá cách thay Xi Pi = exp(-λi *t) X’i Qi = - exp(-λi *t) Như ta tính giá trị P(t) 65 + Tính thời gian hoạt động an tồn trung bình (hay gọi thời gian hoạt động an tồn trung bình đến lần hư hỏng – MTTF): Theo lý thuyết trình bày chương I, ta có: Với cường độ hỏng hóc cho ta tính THD=5504,3 (giờ) Các kết P(t), Q(t) phụ thuộc vào thời gian t thể hình 3.8 đây: F =f(1,15) t 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 v f(2,15) v f(3,15) P(t) 0.948342144 0.893899679 0.837559283 0.780246913 0.722854137 0.666188836 0.610947549 0.557702601 0.50690037 0.458868474 0.413825184 0.371894419 0.333119988 0.297479153 0.264897197 0.235259399 0.208421603 Q(t) 0.051657856 0.106100321 0.162440717 0.219753087 0.277145863 0.333811164 0.389052451 0.442297399 0.49309963 0.541131526 0.586174816 0.628105581 0.666880012 0.702520847 0.735102803 0.764740601 0.791578397 Hình 3.8 Bảng giá trị xác suất P(t) Q(t) 66 Sơ đồ hình 3.9 thể liên quan P(t) thời gian t: 1,2 P(t) 0,8 0,6 0,4 0,2 0 5000 10000 15000 20000 25000 t(giờ) Hình 3.9 Sự phụ thuộc P(t) vào thời gian t + Trong trường hợpnày ta xét thêm trường hợp hệ thống hoạt động bình thường nút 15 khơng nhận tín hiệu phản hồi từ máy chủ số (máy chủ số bị hỏng) mà nhận tín hiệu phát từ máy chủ số máy chủ số Sử dụng hàm chức xây dựng chương trình mơ tả chi tiết phụ lục 2, ta thu kết sau trực giao hoá sau: F(0 => 15) = x0*x15*( x1*x6*x9 + x2*x6*x7*x9*x'1 + x2*x7*x8*x10*x'6*x'1 + x1*x2*x7*x8*x10*x'6 + x2*x6*x7*x8*x10*x'9*x'1 + x1*x2*x6*x7*x8*x10*x'9 + 67 x1*x6*x7*x8*x10*x'9*x'2 ) Vậy ta phải tính xác suất hệ thống hoạt động an toàn máy chủ số hỏng, ký hiệu là: P12(t) thời gian hoạt động trung bình an tồn T12 Hình 3.10 thể giá trị xác suất hệ thống phần trăm giá trị thiệt hại hệ thống máy chủ số bị hỏng: t P(t) 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 P12(t) 0.948342144 0.893899679 0.837559283 0.780246913 0.722854137 0.666188836 0.610947549 0.557702601 0.50690037 0.458868474 0.413825184 0.371894419 0.333119988 0.297479153 0.945594013 0.884699643 0.820274651 0.754639745 0.689568639 0.626375318 0.565994442 0.50905329 0.45593515 0.406833231 0.361794919 0.320759833 0.283589751 0.250092685 (P12(t) - P(t))*100/P(t) 0.29 1.03 2.06 3.28 4.6 5.98 7.36 8.72 10.05 11.34 12.57 13.75 14.87 15.93 Hình 3.10 Bảng giá trị xác suất P(t), P12(t) giá trị thiệt hại hệ thống máy số bị hỏng Sơ đồ hình 3.11 thể liên quan P(t), P12(t) thời gian t: 1.2 P(t) 0.8 0.6 P(t) P12(t) 0.4 0.2 0 5000 10000 15000 t(giờ) 20000 25000 Hình 3.11 Sự phụ thuộc P(t) P12(t) vào thời gian t Dựa vào biểu đồ ta thấy máy phát số bị hỏng xác suất hệ thống hoạt động an toàn giảm so với trường hợp máy không bị hỏng Điều với thực tế kỳ vọng Thời gian hoạt động trung bình an tồn hệ thống máy phát số bị hỏng tính theo cơng thức: là: T12 = 5016,5 (giờ) Ta thấy trường hợp máy chủ số khơng bị hỏng THD = 5504,3 (giờ), trường hợp máy chủ số bị hỏng T12 = 5016,5 (giờ) Vậy THD> T12 điều chứng tỏ trường hợp máy chủ số không bị hỏng thời gian hệ thống hoạt động an toàn lâu trường hợp máy chủ số bị hỏng, đồng nghĩa với việc hệ thống hoạt động tốt hay khơng phụ thuộc vào phần tử hoạt động tốt hay không Ta xét trường hợp cụ thể sau: Giả sử hệ thống hoạt động tốt 3000 đầu, sau máy chủ số bị hỏng Khi xác suất hệ thống hoạt động an tồn thể theo sơ đồ hình 3.12 đây: 1.2 P(t) 0.8 0.6 0.4 0.2 0 5000 10000 15000 20000 t(giờ) Hình 3.12 Sự phụ thuộc P(t) vào thời gian t 25000 Vào thời điểm hệ thống chạy t=3000 máy chủ số bị hỏng, mà thời gian trung bình đến lần hỏng hệ thống máy chủ số bị hỏng hóc T12=5016,5 (giờ) sau máy số bị hỏng hệ thống hoạt động an toàn khoảng thời gian là: T’12 = 5016,5-3000 = 2016,5 (giờ) Nhìn vào hình 3.10 ta thấy máy chủ số bị hỏng thời điểm t=3000 độ tin cậy hệ thống bị giảm 5,98% + Để hiểu rõ khả tồn hệ thống ta xét tiếp trường hợp: Hệ thống hoạt động bình thường khơng nhận tín hiệu phản hồi máy chủ số máy chủ số mà nhận tín hiệu từ máy chủ số Tất đường đến đỉnh 15 hệ thống là: F(0 => 15) = x0*x2*x7*x15*(x6*x9 + x4*x6*x9 + x8*x10 + x5*x8*x10) Sử dụng hàm chức xây dựng chương trình mơ tả chi tiết phụ lục 2, ta thu kết sau trực giao hoá sau: F(0 => 15) = x0*x2*x7*x15*( x6*x9 + x8*x10*x'6 + x6*x8*x10*x'9) Vậy ta phải tính xác suất hệ thống hoạt động an toàn máy số máy số hỏng, ký hiệu là: P2(t) thời gian hoạt động trung bình an tồn T2 Hình 3.13 thể giá trị xác suất hệ thống phần trăm giá trị thiệt hại hệ thống máy chủ số số bị hỏng: t 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 9000 9500 10000 10500 11000 11500 P(t) 0.948342144 0.893899679 0.837559283 0.780246913 0.722854137 0.666188836 0.610947549 0.557702601 0.50690037 0.458868474 0.413825184 0.371894419 0.333119988 0.297479153 0.264897197 0.235259399 0.208421603 0.184220016 0.162478402 0.143014789 0.125646353 0.110193513 0.096482381 P12(t) P2(t) 0.945594013 0.884699643 0.820274651 0.754639745 0.689568639 0.626375318 0.565994442 0.50905329 0.45593515 0.406833231 0.361794919 0.320759833 0.283589751 0.250092685 0.220042184 0.193192244 0.169288486 0.148076639 0.129308656 0.112747133 0.098167919 0.085362129 0.074136682 0.897746205 0.801788986 0.712904274 0.631422818 0.557360172 0.490514964 0.43054226 0.377008438 0.329431206 0.287308902 0.250140458 0.217439905 0.188745558 0.163625345 0.141680107 0.122544795 0.105887994 0.091411166 0.078846633 0.067955859 0.058526907 0.050372396 0.043327034 ((P2(t) -P(t))*100)/P(t) 5.335198833 10.30436582 14.88312667 19.07397422 22.89451724 26.36998138 29.52876876 32.39973468 35.01065979 37.38752643 39.55407557 41.5318182 43.3400682 44.99602969 46.51505995 47.91077614 49.19528855 50.37935183 51.47254526 52.48333443 53.41933482 54.28733087 55.0933201 Hình 3.13 Bảng giá trị xác suất P(t), P12(t), P2(t) giá trị thiệt hại hệ thống máy số máy số bị hỏng Sơ đồ hình 3.14 thể liên quan P(t), P12(t), P2(t) thời gian t: 1.2 0.8 P(t) P(t) P12(t) 0.6 P2(t) 0.4 0.2 0 5000 10000 15000 20000 25000 t(giờ) Hình 3.14 Sự phụ thuộc P(t), P12(t), P2(t) vào thời gian t Dựa vào biểu đồ ta thấy máy chủ số số bị hỏng xác suất hệ thống hoạt động an toàn giảm nhiều so với trường hợp hệ thống hoạt động an toàn Điều với thực tế Thời gian hoạt động trung bình an tồn hệ thống máy chủ số số bị hỏng tính theo cơng thức: là: T2 = 3915 (giờ) Ta thấy trường hợp hệ thống hoạt động tốt THD = 5504,3 (giờ), trường hợp máy số máy số bị hỏng T2 = 3915 (giờ) Dễ thấy THD> T12 điều chứng tỏ trường hợp hệ thống hoạt động tốt thời gian hệ thống hoạt động an toàn lâu trường hợp máy số máy số bị hỏng, đồng nghĩa với việc hệ thống hoạt động tốt hay không phụ thuộc vào phần tử hoạt động tốt hay khơng Ta xét tiếp trường hợp trên: Giả sử hệ thống hoạt động tốt 3000 đầu, sau khơng nhận tín hiệu từ máy chủ số 3, sau 500 khơng nhận tín hiệu từ máy chủ số Khi xác suất hệ thống hoạt động an toàn thể theo sơ đồ hình 3.15 đây: 1.2 P(t) 0.8 0.6 0.4 0.2 0 5000 10000 t(giờ) 15000 20000 Hình 3.15 Sự phụ thuộc P(t) vào thời gian t 25000 Vào thời điểm hệ thống chạy t=3000 máy chủ số bị hỏng, sau 500 máy chủ số lại bị hỏng mà thời gian trung bình đến lần hỏng hóc hệ thống máy chủ số máy chủ số1 bị hỏng T2=3915 (giờ) sau máy chủ số máy chủ số bị hỏng hệ thống hoạt động an tồn khoảng thời gian là: T’2 = 3915 - 3000 - 500 = 415 (giờ) Nhìn vào hình 4.11 ta thấy máy chủ số máy chủ số bị hỏng thời điểm t=3500 độ tin cậy hệ thống bị giảm 29,5% 3.7 Kết luận Chương nói đến yêu cầu để thiết lập, hướng giải xây dựng hàm chức toán –xây dựng hệ thống tính tốn độ tin cậy khả sống sót (khả hoạt động an tồn) hệ thống Với xây dựng tính tốn độ tin cậy khả sống sót hệ thống Tuy nhiên từ bước đầu việc chuyển đổi từ sơ đồ cầu trúc logic sang ma trận liên kết khơng thực xác kết thu khơng xác Hướng phát triển chương trình xây dựng giao diện đồ họa để nâng cao khả tương tác người hệ thống làm việc Chương trình xây dựng đáp ứng yêu cầu toán, q trình phát triển chương trình nhược điểm chưa khắc phục việc sử dụng ma trận lưu trữ tất đường tìm hai nút đồ thị làm cho ma trận liên kết đầu vào phải giới hạn kích thước khơng chương trình khơng thể hoạt động xác để tiết kiệm tài ngun nhớ chương trình (nếu kích thước ma trận liên kết lớn khoảng 23x23 chương trình chạy lâu kết xuất file out lớn - cỡ hàng Gb) Với việc phát triển thành cơng chương trình tính tốn độ tin cậy ta nghiên cứu độ tin cậy khả sống sót hệ thống, thơng qua kết chương trình thấy kết hồn toàn phù hợp với mong đợi chúng ta, điều có nghĩa chương trình ta phát triển làm việc cách xác sở cho việc phát triển phần mềm tính tốn độ tin cậy hệ thống phức tạp Qua ví dụ cụ thể chứng minh điều thành phần hệ thống đóng vai trò vơ quan trọng, độ tin cậy khả sống sót hệ thống phụ thuộc vào chúng Việc loại bỏ bớt thành phần hệ thống làm cho hệ thống hoạt động an toàn KẾT KUẬN Kết luận Trong luận văn phân tích lý thuyết liên quan đến độ tin cậy hệ thống xây dựng thành công phần mềm ứng dụng giải tốn tính số liên quan đến độ tin cậy hệ thống, bao gồm việc xây dựng toán, giai đoạn giải toán, thuật toán phát triển trình tìm đường đồ thị, tối thiểu hoá toán tử logic, phương pháp trực giao hoá quy tắc để chuyển đổi hàm xác suất để tính tốn giá trị cần tìm Chương trình viết ngơn ngữ lập trình C++ ngôn ngữ phá biến nay, giải yêu cầu đặt toán, với tập hợp tham số đầu vào cho kết quả, kết phân tích vàthấy chúng phù hợp với mong đợi, điều chứng tỏ chương trình hoạt động đắn Chương trình tính tốn độ tin cậy sở để phát triển cho phần mềm tính toán độ tin cậy hệ thống tương lai Hướng phát triển Để phần mềm giải tốn tính tốn độ tin cậy hệ thống đáp ứng yêu cầu với hệ thống ngày phức tạp cần có đầu tư nghiên cứu sâu Có thể phát triển phần mềm theo số hướng sau: Giao diện phần mềm xây dựng theo hướng đồ hoạ để tăng hiệu tương tác người hệ thống làm việc 75 File liệu output input lớn hệ thống lớn nên nghiên cứu hướng lưu trữ sở liệu SQL, Oraclehoặc sở liệu khác 76 File liệu output input lớn hệ thống lớn nên nghiên cứu TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Trần Diên Hiển, Vũ Viết Yên (2005), Nhập môn lý thuyết xác suất thống kê toán, Nhà xuất Đại học Sư phạm, Hà Nội, tr16, 31 [2] Ts Nguyễn Duy Việt (4/2011), “Tính độ tin cậy hệ thống khơng phục hồi”, tạp chí Khoa học Giao thơng Vận tải, tr2-4 [3] Nguyễn Duy Việt (8/2009), “Độ tin cậy hệ thống điều khiển tín hiệu”, Tạp chí Giao thơng vận tải, tr5-7 [4] Nguyễn Duy Việt (11/2002), “Các số an toàn hệ thống điều khiển từ xa đường sắt”, Tạp chí Khoa học Giao thơng Vận tải, tr.3-5 [5] Đỗ Đức Giáo (2008), Toán rời rạc, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội, tr.492-495, 496-498 [6] TS Phạm Thị Thanh Hồng, ThS Phạm Minh Tuấn (2006), Hệ thống thông tin quản lý, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Hà Nội, tr.23, 24 Tiếng Anh [7] Carlo Kopp (1996), System Reliability and metrics of Reliability, Peter Harding & Associates Pty Ltd, pp.5-7, 8,9 [8] Mahesh Pandey, Mikko Jyrkama (2008), System Reliability Analysis,University of Waterloo, pp.2-5, 23 Tiếng Nga [9] LeQuangMinh (2007), “Анализ методов обеспечения отказоустойчивости и живучести вычислительных систем”, Естественные науки и технологии- №5 (Phântíchcácphươngphápbảo đảm độtincậyvà độhoạt độngcủahệthốngtínhtốn, Tạpchí “Khoahọctựnhiênvà cơngnghệ”, số – 2007) 77 [10] LeQuangMinh (2007), “Анализ эффективности применения методов повышения отказоустойчивости ИВС реального времени”, Микроэлектроники и информатики, Тез докл Всероссийской конференции (Phântíchhiệuquảcủaviệcứngdụngcácphươngphápnângcao độtincậychohệthốngthờigianthựccó cấutrúcdạngcây Hội thảo khoa học toàn LB Nga, Mátxcơva) ... đến độ tin cậy hệ thống, phương pháp tính độ tin cậy qua cấu trúc hệ thống - Phương pháp đánh giá độ tin cậy hệ thống qua cấu trúc hệ thống - Thiết lập xây dựng chương trình tính độ tin cậy hệ thống. .. cô nghiên cứu lĩnh vực Mục đích nghiên cứu Mục đích nghiên cứu đề tài nghiên cứu tốn tính độ tin cậy hệ thống thơng qua cấu trúc hệ thống xây dựng thành công phần mềm đánh giá độ tin cậy hệ thống. .. vụ tính tốn độ tin cậy hệ thống việc xác định số độ tin cậy biết số độ tin cậy phần tử riêng biệt cấu trúc hệ thống, tức đặc tính liên hệ phần tử theo cách nhìn độ tin cậy Cấu trúc đơn giản cấu