容错计算机网络系统综合可用性基本理论与分析方法研究.ppt

容错计算机网络系统可用性分析方法 计算机网络可用性研究的意义 各种计算机网络的应用越来越广泛； 计算机网络发生故障将会造成无可估量的生命和财产损失； 为了提高网络的可靠性，产生了容错计算机网络； 计算机网络可用性的研究至今还没有形成一个完整的理论体系； 如何评价网络的可用性没有统一的定义。 计算机网络的组成及特点 计算机网络可靠性影响因素 计算机网络的容错技术 网络连接端容错 服务器系统的容错技术 镜像磁盘存储技术 廉价冗余磁盘阵列技术 群集技术 双服务器系统 工作站容错技术及其它 对于一些重要的应用站点，一是要考虑备用工作站，注意并不是1个站点配1个备用工作站，而是多个站点配1个工作站；二是选用元件可靠性高的机器用作工作站。 其它容错技术主要采用冗余智能网卡、冗余处理器功能模块、ECC(纠错码)内存和ECC保护的主机总线等措施改善其容错性能。 计算机网络软件容错 计算机网络的软件容错技术极为关键的是选择网络操作系统，不同的网络操作系统对整个系统的软硬件容错都有很大的影响。 网络系统中通常包括服务器、工作站、打印机、集线器、交换机、路由器、软件及数据等多种设备和资源，对这些设备和资源进行管理就是网络操作系统的基本任务，随着不停机系统的普及，网络操作系统逐步增加了容错的处理措施及对容错软件的管理。这些措施和软件包括UPS电源监控保护、热修复、写后读校验、磁盘镜像、磁盘双工、双机热备份、群集和事务跟踪等。不同的网络操作系统容错措施及所支持的容错软件不同，如Novell Netware基本上不支持群集技术，而Unix和Windows NT群集技术在支持服务器数量上不同，Unix所支持的服务器数量多，而且技术成熟。另一方面，Unix抵御病毒的能力最强，Novell Netware最弱。 随着网络系统越连越大，特别是不停机系统的逐步增多，应用软件容错要求越来越高。如Xbase系列的Dbase和Foxbase没有考虑事务处理能力，Foxpro开始有所考虑，但还不完善，所以Foxbase在网络系统上运行的效果很差。Foxpro已有所改善，Visual Foxpro在大部分功能上逐步向大型数据库靠拢。 各种应用软件对容错的适应性不同。Sybase和Oracle等大型数据库几乎都不支持自动热备份，但支持共享磁盘的群集来提高系统的容错性；Oracle能比较充分的发挥群集技术的优势，在系统中做到任务均衡，Sybase则做不到任务均衡。 计算机网络可靠性研究现状 网络拓扑可靠性 网络拓扑可靠性的局限 网络性能评价 网络性能评价的局限性 网络可靠性评价方法比较 迫切解决的关键性问题 网络可靠性评价指标混乱 基于拓扑连通方法不考虑网络设备故障 网络业务性能在网络可靠性分析中考虑不足 极少考虑网络协议的影响 尚未形成网络综合可用性体系结构 网络可用性评价指标体系 网络设备故障分析 在面向可靠性理论的网络可靠性分析中，通常忽略对网络设备可靠性分析，而简单的将网络设备的可靠度定义为一个常值或认为绝对可靠 在实际的网络可靠性分析中，一方面在使用中现有的可靠性分析方法往往很难预先估计出关键设备的可靠度，另一方面却发现尽管计算机网络设备目前可靠性很高，但网络的关键性设备(如数据交换设备)中软硬件故障共同作用的结果常常不仅影响设备硬件也影响系统软件的正常运行。虽然许多文献对于这种软硬件相关系统的可靠性进行过分析，但是同时考虑软硬件故障相关性的研究并不多。由于容错计算机网络系统中大量使用硬件冗余和软件容错技术，使得对于设备的可靠性分析更加的困难。 网络业务性能对网络可用性影响 局域网可用性分析 计算机网络体系结构 计算机网络可靠性体系结构 网络设备层 网络设备包括交换设备和传输设备 硬件容错分服务器端容错、网络连接端容错； 服务器端的容错包括镜像磁盘存储技术、廉价冗余磁盘阵列(RAID)、双服务器及群集技术； 连接端设备主要包括网卡、通信电缆、集线器、交换器和路由器等。通常采用的容错办法：一是选择本身具有一些容错功能的设备，二是在设计系统时，采用备用设备。 网络拓扑层 网络业务层 网络的通讯业务性能（网络吞吐量S、数据传输延迟时间D等），这是用户和管理者最关心的问题，也是体现网络可用性能的一个重要因素。 计算机网络业务性能不仅与网络的配置（网络的拓扑结构G(V, E)、路由、通信介质容量C）和流入网络的信息流f有关，也与网络设备的可靠性（λ、μ）有关。 网络可用性分析模型 N(G, C, f, λ,μ, S, T) 其中： G = G(V, E)为计算机网络的拓扑结构图； C表示链路的容量集； f表示链路上的稳定数据流量集； λ表示网络设备的故障率集； μ表示网络设备的维修率集； S表示源节点的