基于服务质量的高性能容错计算机可用性模型研究

面向事务处理的高性能容错计算机主要应用于国家关键行业，该类计算机要求一方面具有极强的事务处理能力，另一方面具有极高的可用性，可长期提供高速、稳定的信息处理服务，系统的延误和失效可能会造成不可估量的损失。该类系统的可用性精确度量和预估具有重要意义。以面向事务处理的高性能容错计算机作为目标系统，提出一种静态分析与实测相结合的可用性评测方法，通过在系统研制，试运行阶段得到的不充分故障数据和加速测试（故障注入、压力测试）数据，参考经典故障分布，结合不完全覆盖模型，并进行相关度、敏感度分析，建立系统可靠性/可用性模型；进一步，从用户的角度分析可用的标准，用某段时间内系统服务质量的某种对应关系来衡量系统可用性，建立多态系统状态模型，考察可靠性模型和多态模型状态转移概率的关系，选择合适的分析工具进行解析，对各状态概率进行加权作为系统可用性度量指标

应用于金融业、电信业、能源、交通、航空等关系到国家经济安全和社会安全的关键行业中的事务处理型容错计算机系统不仅要求具有极强的事务处理能力，还要求具有极高的可用性，能够提供高速、稳定的信息处理服务。这类系统一旦发生延误和失效将会造成不可估量的经济损失，还有可能产生负面的社会影响。开展面向此类计算机系统的可用性测试研究，将有助于提高其可用性，对于保障国民经济平稳运行具有重要意义。.本课题以事务处理型容错计算机作为目标系统，顺利完成了所有研究内容，达到了预期的研究成果，在国内外期刊和会议上发表一系列有关事务处理型容错计算机可用性评测方面的论文。.主要研究成果包括：建立了事务处理型容错计算机可用性评测故障集，取得了基于极值理论的故障覆盖率估计模型、不完全故障覆盖下多态系统部件重要度评估模型、事务处理型容错计算机状态等级划分方法、负载行为相关的模块非一致性失效相关度模型、系统软件故障传播模型等一系列理论成果。提出静态分析与实测相结合的可用性评测方法，通过在系统研制，试运行阶段得到的不充分故障数据和加速测试（故障注入、压力测试）数据，参考经典故障分布，结合不完全覆盖模型，并进行相关度、敏感度分析，建立系统可靠性/可用性模型。以事务处理型容错计算机可用性评测故障集为基础，开发了基于ptrace的进程级寄存器故障注入工具、软件实现的内存故障注入工具、网络设备故障注入工具等故障注入工具，并实现了基于Petri网的事务处理型容错计算机可用性建模与评估工具，设计并开发了面向银行典型应用的工作负载基准测试程序。