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简答题 阅读以下信息系统可靠性问题的说明,在答题纸上回答问题1至问题3。 某软件公司开发一项基于数据流的软件,其系统的主要功能是对输入数据进行多次分析、处理和加工,生成需要的输出数据。需求方对该系统的软件可靠性要求很高,要求系统能够长时间无故障运行。该公司将该系统设计交给王工负责。王工给出该系统的模块示意图如图20-5所示。王工解释:只要各个模块的可靠度足够高,失效率足够低,则整个软件系统的可靠性是有保证的。 李工对王工的方案提出了异议。李工认为王工的说法有两个问题:第一,即使每个模块的可靠度足够高,但是整个软件系统模块之间全部采用串联,则整个软件系统的可靠度明显下降。假设各个模块的可靠度均为0.99,则整个软件系统的可靠度为0.994≈0.96:第二,软件系统模块全部采用串联结构时,一旦某个模块失效,则意味着整个软件系统失效。 李工认为,应该在软件系统中采用冗余技术中的动态冗余或者软件容错的N版本程序设计技术,对容易失效或者非常重要的模块进行冗余设计,将模块之间的串联结构部分变为并联结构,来提高整个软件系统的可靠性。同时,李工给出了采用动态冗余技术后的软件系统模块示意图,如图20-6所示。 刘工建议,李工方案中M1和M4模块没有采用容错设计,但是M1和M4发生故障有可能导致严重后果。因此,可以在M1和M4模块设计上采用检错技术,在软件出现故障后能及时发现并报警,提醒维护人员进行处理。 注:假设各个模块的可靠度均为0.99。 请解释李工提出的动态冗余和N版本程序设计技术,给出图13-11中模块M2采用图13-12动态冗余技术后的可靠度。请给出采用李工设计方案后整个系统可靠度的计算方法,并计算结果。
  • 动态冗余又称为主动冗余,它是通过故障检测、故障定位及故障恢复等手段达到容错的目的。其主要方式是多重模块待机储备,当系统检测到某工作模块出现错误时,就用一个备用的模块来替代它并重新运行。各备用模块在其待机时,可与主模块一样工作’也可以不工作。前者叫热备份系统(双重系统),后者叫冷备份系统(双工系统、双份系统)。
    N版本程序设计是一种静态的故障屏蔽技术,其设计思想是用N个具有相同功能的程序同时执行一项计算,结果通过多数表决来选择。其中N个版本的程序必须由不同的人独立设计,使用不同的方法、设计语言、开发环境和工具来实现,目的是减少N个版本的程序在表决点上相关错误的概率。
    M2采用动态冗余后的可靠度为:
    R=1-(1_0.99)3≈0.999999
    李工的方案同时采用了串联和并联方式,其计算方法为首先计算出中间M2和M3两个并联系统的可靠度,再按照串联系统的计算方法计算出整个系统的可靠度。
    R=0.99×0.999999×0.999999×0.99≈0.98
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