Показатели безотказности

Первоначально показатели безотказности были разработаны для аппаратных компонентов. Отказ отдельных аппаратных компонентов неизбежен из-за физических факторов: механический износ, электрический нагрев и т.д. Компоненты имеют определенный срок службы, поэтому наиболее широко используемым показателем безотказности оборудования является среднее время его безотказной работы. При отказе аппаратного компонента (особенно, если отказы часты) важным показателем является среднее время восстановления, показывающее время его ремонта или замены.

Из-за различной природы сбоев программного обеспечения и оборудования показатели надежности аппаратных средств не всегда приемлемы для описания требований безотказности программного обеспечения. Сбои в работе программных компонентов – это явления скорее случайные, чем постоянные. Обычно они проявляются только при определенных входных воздействиях. Если данные не повреждены, система чаще всего может продолжать работать, даже когда произошел сбой.

В табл. 17.1 приведены показатели, которые используются для определения безотказности и работоспособности программного обеспечения. Выбор показателей зависит от типа системы ПО и области ее применения.

Таблица 17.1. Показатели безотказности

Приведем для каждого показателя безотказности типы систем, к которым они могут применяться.

1. Вероятность отказа. Наиболее подходит для систем, время функционирования которых или заранее не определено, или велико, причем отказ в системе может иметь серьезные последствия. Примерами могут служить специальные защитные системы, в частности контроля на химическом производстве или аварийной остановки в энергосистемах.

2. Частота отказа. Подходит для систем, от которых требуется регулярная длительная безотказная работа. Этот показатель можно использовать в требованиях, предъявляемых к банковской системе, обрабатывающей счета клиентов, или к системе бронирования мест в гостинице.

3. Среднее время безотказной работы. Может использоваться в системах, которые обрабатывают большие объемы данных, при этом время между отказами должно быть больше среднего времени обработки транзакций. Примеры систем, где этот показатель может использоваться: текстовый редактор и автоматизированные системы проектирования.

4. Работоспособность. Должен использоваться в системах, предназначенных для непрерывной работы. Примеры таких систем: телефонные коммутаторы и системы сигнализации на железной дороге.

Существует три вида числовых показателей, которые можно использовать при оценке безотказности системы.

1. Число сбоев системы для заданного периода работы. Используется для вычисления вероятности отказа.

2. Время (или количество транзакций) между сбоями системы. Используется для вычисления частоты отказа и среднего времени безотказной работы.

3. Время ремонта или время на восстановление работоспособности системы после сбоя. Используется для измерения работоспособности.

Единицы измерения, которые могут использоваться при измерении этих числовых показателей, – календарное время, время работы процессора или, может быть, некоторая дискретная единица типа числа транзакций. В системах, которые тратят много времени на ожидание ответа на запрос, например телефонные коммутаторные системы, в качестве единицы времени должно быть использовано время работы процессора. Основной единицей измерения безотказности систем является календарное время.

Календарное время является наиболее подходящей единицей измерения времени в системах, действующих непрерывно. Примером могут служить системы аварийной сигнализации, системы текущего контроля и другие типы управляющих систем. Системы, которые оперируют транзакциями, например банкоматы и системы резервирования авиабилетов, имеют различные нагрузки при функционировании в течение дня. В этих случаях единицей измерения является число транзакций; тогда частота отказа будет равна числу сбойных транзакций, отнесенных к общему количеству обработанных транзакций.