Hes nom-5-2021. qxd

Обоснование параметров и этапов оценки надежности систем хранения данных для мобильных дата-центров

С точки зрения обеспечения надежности, к особенностям СХД МДЦ можно отнести:

• 
  эти системы являются сложными техническими ком- плексами, которые оснащаются разнообразными программ- ными средствами.
  
• 
  дефекты программного обеспечения могут иметь по- следствия, аналогичные последствиям, вызванные отказом технических средств, такие как потеря отдельных функций, задержка выполнения функций, искажение информации.
  
• 
  отказы элементов, компонентов (ветвей) СХД МДЦ мо- гут не проявляться в явном виде и не обнаруживаться визу- ально. Для обнаружения отказов в СХД МДЦ создаются и могут использоваться специальные средства контроля и ди- агностирования.
  

Все эти особенности нельзя не учитывать при проведе- нии оценки надежности СХД такого класса. При этом ре- зультаты оценки надежности СХД являются исходными

88

Vol. 13. No. 5–2021, H&ES RESEARCH

INFORMATICS, COMPUTER ENGINEERING AND CONTROL

данными для принятия решений по построению МДЦ. Эти результаты будут влиять на обеспечение надежного выпол- нения функций СХД, т.е., на надежность МДЦ в целом, а также на сохранение производительности мобильных цен- тров обработки данных, под которой понимается способ- ность этих систем преобразовывать требуемые объемы ин- формации в установленные сроки.

Если между серверами, блейд-серверами, дисками, дис- ковыми массивами и библиотеками СХД МДЦ есть незави- симые пути - каналы передачи данных, обеспечивающие ввод-вывод, хранение и транспортирование информации, то вероятность безотказного обслуживания заявок на предос- тавление данных пользователям мобильных центров обра- ботки данных определяется как

Для расчета надежности СХД МДЦ необходимо опреде-
^X ij
k 1

лить, какие элементы систем хранения и их характеристики
_ij (t)  1  _П(1  _П т_rg (t)), ⁽³⁾

необходимо рассматривать. Надежность системы хранения
g 1
r 1

напрямую зависит от надежности входящих в систему эле- ментов. Для оценки надежности системы СХД целесообразно разбить на компоненты (направления, секторы, ветви), пред- ставляющие собой каналы передачи данных, обеспечивающие ввод-вывод, хранение и транспортирование информации ме- жду дисками, дисковыми массивами и библиотеками СХД. Причем каждому из компонентов (направлений, ветвей) СХД
где X_ij - число независимых путей, связывающих блейд- серверы, диски, массивы и библиотеки СХД МДЦ [21, 23].
Вероятность безотказной работы т-ого компонента (вет- ви) СХД МДЦ, включающего в себя «узлы» данного компо- нента - блейд-серверы, диски, массивы данных и библиоте- ки, определяется в соответствии с выражением

задано требование к качеству обслуживания, определены по- казатели надежности составляющих СХД МДЦ подсистем.
k 1

П
R_т  R_тi
i 1
_, (4)

Совокупность показателей надежности функционирова- ния всех компонентов (направлений, ветвей) СХД МДЦ (включая, среди прочего, надежность подсистем защиты информации в СХД и надежность программного обеспече- ния), характеризует надежность системы в целом [21-23].
Одним из базовых показателей, характеризующих на- дежность СХД МДЦ, может стать вероятность безотказного обслуживания заявок на предоставление данных пользова- телям. Обозначим этот показатель (t), тогда для т-ого компонента (ветви) СХД
_т (t)  R_т (1 _т ), ⁽¹⁾
где R_т - вероятность безотказной работы компонента (ветви) СХД; _т - потери заявок на предоставление данных пользо- вателям на компоненте (ветви) СХД; t - период времени безотказной работы каналов ветви, компонентов СХД.
Возможными типами отказов в СХД МДЦ могут быть занятость обслуживающих приборов, компонентов - кана- лов передачи данных, обеспечивающих ввод-вывод, хране- ние и транспортирование информации, а также серверов (блейд-серверов) дисков, дисковых массивов и библиотек СХД (качество) и выход из строя обслуживающего прибора (собственно надежность).
Причем для мобильных систем такого класса характерно применение именно блейд-серверов (так называемых, серве- ров-«лезвий») - ультракомпактных серверов, современных серверных массивов высокой плотности хранения (для уменьшения занимаемого пространства внутри МДЦ).
Тогда, с учетом всех компонентов (ветвей), входящих в состав СХД МДЦ, вероятность безотказного обслуживания заявок на предоставление данных пользователям определя- ется как

ij Пr
(t)  k 1 т (t), ⁽²⁾
r 1
где т - компонент (ветвь) системы хранения, k - количество компонентов (ветвей), ij - путь от i-го компонента (ветви) до j-го компонента (ветви) СХД мобильного центра обработки данных.
где R_тi - вероятность безотказной работы i-го «узла» - блейд-сервера, коммутатора, диска, массива данных или библиотеки в составе т-ого компонента (ветви) СХД МДЦ, которая определяется в соответствии с выражением

• 
  t
  

R_тi  К_кг е ^Тт , ⁽⁵⁾
где t - непрерывное время наработки на отказ, Т_т - среднее время наработки на отказ, К_гт - коэффициент готовности, который определяется как

кг

Т
_{К } ^Тт _, ( )
т ^{ Т}т в
где Т_{т в} - среднее время восстановления.
Одним из традиционных методов анализа надежности сложных технических систем является логико- вероятностный метод (ЛВМ) оценки. При этом исходная постановка задачи и построение модели исследуемого объ- екта осуществляется структурными и аналитическими сред- ствами математической логики, а расчет показателей надеж- ности выполняется на основе методов теории вероятностей. Данный метод удобен для исходной формализованной поста- новки задач в виде структурного описания исследуемых свойств функционирования сложных технических систем [23].
В рамках ЛВМ задачу оценки надежности СХД МДЦ можно определить как задачу расчета показателей безотказ- ности: вероятности безотказной работы за заданное время
(t); средней наработки на отказ Т (Т₁) и гамма-процентной наработки до отказа t_y .
Расчет показателей безотказности СХД МДЦ основывает- ся на структурной схеме надежности (ССН) системы хране- ния и данных об интенсивностях отказов ее компонентов - каналов передачи данных, обеспечивающих ввод-вывод, хранение и транспортирование информации, а также блейд- серверов, дисков, дисковых массивов и библиотек (параметр потока отказов компонентов).
Показатели безотказности СХД МДЦ рассчитываются для интервала нормальной работы, когда наблюдается отно- сительно постоянная интенсивность отказов компонентов

89

НАУКОЕМКИЕ ТЕХНОЛОГИИ В КОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ ЗЕМЛИ, Т. 13. № 5–2021