一种双机热备份机群的可信性建模分析.doc
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1、一种双机热备份机群的可信性建模分析中图法分类号:TP3093文献标识码:A 随着系统可靠性的不断提高,许多系统在关键节点都需要双机热备份系统的支持,本文对SHD2IP系统中的一个双机热备份进行了可信性建模分析和比较。通过对系统建立可信性模型的分析和验证,对掌握系统的可靠性和可信性以及系统的性能有很大的指导意义。 1SHD2IP系统的双机热备份机群 SHD2IP系统是运行在移动网络中的一个监控系统,主要是接收前端采集设备发送来的数据,并对数据进行分析和处理,如果发现被监控的对象有故障,就进行报警。图1是SHD2IP系统中分光器与 LSC之间的双机热备份图。为了叙述方便,我们分别称运行主外挂服务器
2、和从外挂服务器的系统为主服务系统和从服务系统。主服务系统和从服务系统之间通过心跳线进行连接,开始时,主服务系统和从服务系统均处于打开状态,它们都接收从分光器发送来的数据信号。但是只有主服务系统向LSC发送信息,从服务系统不向LSC发送信息。一旦主服务系统出现故障,就完成了向从服务系统的切换,转换设备(BOX)与外挂服务器作为一个整体工作,切换时进行整体切换。该监控系统的实时要求比较高,要求其可用性达到99.999%甚至更高,如果进行实际验证,会浪费大量资源,所以从理论上对系统的可用性进行分析具有很重要的意义。通过使用符合系统状态变化的模型和设定的参数来验证系统的可靠度和安全度,并通过改变这些设
3、定的参数来看它们对系统的影响;然后根据对系统可靠度和安全度有影响的参数因子来指导系统的设计,使系统的可用性符合系统的要求。 图1SHD2IP系统中的双机热备份系统图 2可信性模型的选取 在计算机容错系统中有许多评价模型13,主要有组合模型 、动态故障树模型、马尔可夫模型和神经网络模型。在这四种模型中,组合模型比较适合解决简单的、静态系统的可靠性问题,在比较复杂的系统中用组合模型很难分析,所以一般时候不采用这种模型;动态故障树模型分析虽然可以分析出系统的薄弱环节,但是不能对具有动态随机性的系统和顺序相关的系统进行分析;神经网络模型在系统的设计过程中,对系统参数的选择起指导作用,对评价既定系统的可
4、靠度和安全度还需要进一步的研究和探索;马尔可夫模型不但建模简单,而且很适合描述具有计算机容错系统的状态转移。由于本系统中的状态转换符合马尔可夫模型,所以本文选择了马尔可夫模型来对双机热备份系统进行建模分析比较。 3马尔可夫模型对SHD2IP中双机热备份系统的描述 31SHD2IP中双机热备份系统的马尔可夫模型建立 为了能正确地反映组成模块在工作状态和失效状态之间的不断转换,在马尔可夫模型中定义了所有可能的系统状态和状态转移2。其中系统状态描述了在该系统中的任何时刻系统可能处于的状态。在马尔可夫模型中,系统的下一步运行状态与如何进入当前状态无关,而仅仅与当前状态有关系。状态转移表示了系统从一个状
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