DSpace at VNU: Nghiên cứu các phƣơng pháp nâng cao độ tin cậy cho hệ thống tính toán qua cấu trúc hệ thống

Nghiên cứu các phƣơng pháp nâng cao độ tin
cậy cho hệ thống tính toán qua cấu trúc hệ thống
Nguyễn Anh Khiêm
Trƣờng Đại học Công nghệ
Luận văn Thạc sĩ ngành: Kỹ thuật phần mềm; Mã số: 60 48 01 03
Ngƣời hƣớng dẫn: TS. Lê Quang Minh
Năm bảo vệ: 2014
Keywords. Công nghệ thông tin; Kỹ thuật phần mềm; Hệ thống tính toán
Content
1. Lý do chọn đề tài
Cuộc cách mạng bùng nổ của khoa học kỹ thuật trong lĩnh vực công nghệ thì đã bắt đầu tạo
ra các hệ thống tính toán - đó là các hệ thống siêu phức tạp hỗ trợ con ngƣời trong hầu hết các
lĩnh vực của đời sống: khoa học máy tính, giao thông vận tải, năng lƣợng và các ngành khác của
xã hội,.. Các hệ thống tính toán thay thế hoặc hỗ trợ con ngƣời trong kỷ nguyên công nghệ, nó
tạo ra các hệ thống siêu phức tạp trong các lĩnh vực của nền kinh tế. Hệ thống tính toán không
đơn thuần chỉ là một hệ thống đơn giản mà là hệ thống đƣợc đặc trƣng bởi một số lƣợng lớn các
yếu tố thành phần, có cấu trúc phức tạp với các chƣơng trình tính toán, điều khiển các hoạt động
của nó. Đây chính là những hệ thống có tính ứng dụng cao, tham gia vào trong tất cả các lĩnh vực
của đời sống, là toàn bộ cơ sở hạ tầng của xã hội hiện đại.
Tuy nhiên, cũng chính vì các hệ thống này tham gia tất cả các lĩnh vực trong xã hội nên
nền sản xuất xã hội luôn phải đối mặt với nguy cơ các hệ thống, thiết bị không sẵn sàng để hoạt
động một cách chính xác, cùng với việc thao tác sai và những sai lầm không đáng có trong quá
trình thiết kế chế tạo thiết bị,... đã làm cho cấu trúc hệ thống bị phá vỡ, các chức năng của hệ
thống hoạt động không chính xác. Các hệ thống kỹ thuật hiện đại, phức tạp nếu không đảm bảo
đƣợc độ tin cậy thì hệ thống coi nhƣ không tồn tại.
Từ những nguy cơ đối mặt với các hệ thống không hoạt động, thiết bị cho kết quả không
chính xác,… chúng ta thấy đƣợc nguy cơ tiềm tàng xảy ra đối với mỗi hệ thống. Vì vậy, việc cần
phát triển nhanh chóng các phƣơng pháp đánh giá độ tin cậy của các hệ thống ở tất cả các giai
đoạn thiết kế, thử nghiệm, sản xuất, hoạt động là điều hết sức quan trọng và cần thiết.
Độ tin cậy và khả năng hoạt động an toàn của hệ thống phụ thuộc vào cấu trúc của nó (cấu
trúc logic) và độ tin cậy của các thành phần cấu thành nên hệ thống. Đối với các hệ thống phức

tạp, có hai cách để tăng độ tin cậy: tăng độ tin cậy của các yếu tố thành phần và thay đổi chƣơng
trình. Phƣơng pháp nâng cao độ tin cậy của các yếu tố thành phần là phƣơng pháp đơn giản nhất
để tăng độ tin cậy của hệ thống. Từ những chỉ số đánh giá độ tin cậy của hệ thống thì chúng ta có
thể xây dựng các phƣơng pháp dự phòng nhằm nâng cao độ tin cậy cho các hệ thống.
Xuất phát từ nhu cầu thực tế cần xây dựng các biện pháp nâng cao độ tin cậy cho các phần
tử, hệ thống cấu trúc và là một vấn đề còn mới tại Việt Nam nên tôi nghiên cứu và đề xuất đề tài:


“Nghiên cứu các phương pháp nâng cao độ tin cậy cho hệ thống tính toán qua cấu trúc hệ
thống”. Thông qua luận văn tác giả muốn đi sâu nghiên cứu, tìm hiểu và hệ thống lại các
phƣơng pháp đánh giá độ tin cậy cho phần tử, từ đó nghiên cứu và đề xuất các phƣơng pháp dự
phòng nâng cao độ tin cậy cho hệ thống qua cấu trúc hệ thống.
2. Mục đích nghiên cứu
Luận văn đã nghiên cứu phƣơng pháp đánh giá độ tin cậy của hệ thống, dựa trên các chỉ số
đó nghiên cứu các phƣơng pháp dự phòng nâng cao độ tin cậy cho hệ thống, đề xuất cải tiến
thêm một phƣơng pháp dự phòng tích cực và chứng minh phƣơng pháp đề xuất cho hiệu quả cao
hơn so với các phƣơng pháp truyền thống.
3. Giả thuyết khoa học
Nếu đánh giá đúng đắn độ tin cậy của hệ thống thì sẽ làm cơ sở để xây dựng các phƣơng
pháp nâng cao độ tin cậy của hệ thống cấu trúc và đƣa ra các giải pháp xây dựng các phƣơng án
dự phòng cho các hệ thống cấu trúc phức tạp hơn, làm nền tảng đáng tin cậy cho các nhà sản
xuất,… cho ra đời các hệ thống, sản phẩm có chất lƣợng, năng suất và hiệu quả cao hơn trong
nền kinh tế xã hội.
4. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu các khái niệm cơ bản, các chỉ số của phần tử, hệ thống và các phƣơng pháp
tính độ tin cậy của hệ thống.
- Nghiên cứu đƣa ra các phƣơng pháp dự phòng nâng cao độ tin cậy của hệ thống cấu trúc.
- Áp dụng các phƣơng pháp dự phòng cho hệ thống cấu trúc trên mô hình hệ thống máy
tính phân cấp cụ thể.
- Đƣa ra các biểu đồ so sánh hiệu quả các phƣơng pháp dự phòng và đề xuất phƣơng pháp

dự phòng dựa trên các phƣơng pháp dự phòng truyền thống và cho kết quả so sánh.
5. Phương pháp nghiên cứu
Luận văn sử dụng các phương pháp nghiên cứu:
- Phƣơng pháp phân tích, tổng hợp lý luận: nghiên cứu, tìm hiểu, phân tích các tài liệu có
liên quan đến đánh giá độ tin cậy, các phƣơng pháp dự phòng nâng cao độ tin cậy của hệ thống.
- Phƣơng pháp sử dụng toán học: Sử dụng phƣơng pháp tính toán xác suất thống kê, xử lý
các kết quả và xây dựng đồ thị trực quan so sánh các kết quả.
6. Đóng góp của luận văn
- Luận văn đã nghiên cứu, tổng hợp lại các cơ sở lý luận về đánh giá độ tin cậy của hệ
thống
- Nghiên cứu các phƣơng pháp dự phòng nâng cao độ tin cậy cho hệ thống cấu trúc.
- Đƣa ra các kết quả đánh giá, so sánh các phƣơng pháp dự phòng trên một mô hình hệ
thống máy tính phân cấp làm nền tảng đánh giá các hệ thống cấu trúc phức tạp hơn.
7. Cấu trúc luận văn
Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn gồm có 3 chƣơng:
CHƢƠNG I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Trong chƣơng này tác giả đã nghiên cứu tài liệu, hệ thống lại và trình bày các vấn đề: các
khái niệm cơ bản về phần tử, hệ thống cấu trúc, các chỉ số của xác suất làm việc an toan của hệ
thống. Nêu lên các phƣơng pháp tính độ tin cậy của hệ thống và phƣơng pháp đánh giá độ tin cậy
của hệ thống cấu trúc.
CHƢƠNG 2: NHỮNG PHƢƠNG PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG
Dựa trên các phƣơng pháp tính độ tin cậy của hệ thống thì luận văn đã nghiên cứu đƣa ra
các phƣơng pháp nâng cao độ tin cậy cho hệ thống cấu trúc: hệ thống cấu trúc các phần tử có tải,
hệ thống cấu trúc các phần không tải, hệ thống cấu trúc dự phòng chủ động.
CHƢƠNG 3: XÂY DỰNG PHƢƠNG PHÁP NÂNG CAO ĐỘ TIN CẬY CHO HỆ
THỐNG MÁY CHỦ DỰ PHÒNG


Từ những lý thuyết nghiên cứu và trình bày trong chƣơng 1 và chƣơng 2 luận văn đã áp
dụng thực nghiệm lý thuyết trên vào một mô hình máy tính phân cấp (Hierarchical Computing

Systems). Dựa trên kết quả thực nghiệm đã chỉ ra rằng hệ thống có sử dụng các phƣơng pháp dự
phòng mang lại hiệu quả kinh tế cho hệ thống và đồng thời cũng cho thấy hệ thống sử dụng
phƣơng pháp dự phòng tích cực có nhiều ƣu điểm hơn sơ với phƣơng pháp dự phòng truyền
thống.

References
Tiếng Việt
[1]. Đỗ Đức Giáo (2008), Toán rời rạc, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội, tr.492-495,
496-498.
[2]. Trần Diên Hiển, Vũ Viết Yên (2005), Nhập môn lý thuyết xác suất và thống kê toán,
Nhà xuất bản Đại học Sƣ phạm, Hà Nội, tr16, 31.
[3]. PGS.TS Phan Văn Khôi (2001), Cơ sở đánh giá độ tin cậy, Nhà xuất bản Khoa học và
Kỹ thuật, tr169-174, tr188-195
[4]. Trần Đình Long, Trần Việt Anh (2007) ,”Sử dụng phương pháp cây sự cố trong phân
tích và đánh giá độ tin cậy của hệ thống điều khiển bảo vệ hệ thống điện”, tạp chí
Khoa học và Công nghệ, tập 45 số 2, tr19-21.
[5]. TS. Lê Quang Minh, ThS. Phan Đăng Khoa, Vũ Thị Thủy Đảm (06/2011), “Bảo độ tin
cậy của hệ thống bằng các phương pháp dự phòng truyền thống và ngắt luân phiên”,
bài báo tham dự FAIR, tr2-5.
[6]. TS. Nguyễn Duy Việt (4/2011), “Tính độ tin cậy của hệ thống không phục hồi”, tạp chí
Khoa học Giao thông Vận tải, tr2-4.
[7]. TS. Nguyễn Duy Việt (8/2009), “Độ tin cậy của hệ thống điều khiển tín hiệu”, Tạp chí
Giao thông vận tải, tr5-7.
Tiếng Anh
[8]. Carlo Kopp (1996), System Reliability and metrics of Reliability, Peter Harding &
Associates Pty Ltd, pp.5-7, 8,9.
[9]. Dana Crowe, Alec Feiberg, Design for Reliability, CRC Press, 2001.
[10]. Gary Marshall , David Chapman (2002), Resilience, Reliability and Redundancy, WSP
Communications Ltd and Copper Development Association- United Kingdom, pp 3548
[11]. Irene Eusgeld, Falk Fraikin, Matthias Rohr, Felix Salfner, Ute Wappler, (2008),

Software Reliability, pp 106-107, 110-111
[12]. Malte Lenz & Johan, (2011), Reliability calculations for complex systems, pp 34-36.
[13]. Mahesh Pandey, Mikko Jyrkama (2008), System Reliability Analysis, University of
Waterloo, pp.2-5, 23.
[14]. MIL-STD-756B, Military Standard, (Nov, 1981), Reliability Modeling and Prediction,
Department of Defense Washington DC, pp 102-6.
[15]. Thoft-Christensen, (March 1984), Reliability of Structural Systems, University of
Aalborg, Denmark, pp 214-216
[16]. Ramakumar.R, (2000), Reliability Engineering, CRC Press LLC, pp 4-9
[17]. Roy Billiton, Ronald N.Allan, (2002), Reliability Evaluation of Engineering Systems,
University of Manchester Institure of Sclence Technology, United Kingdom, pp 82-87,
90-94.


Tiếng Nga
[18]. Александр Майер, Разработка методов повышения надежности процесса
эксплуатации вычислительных систем, 2008. - 31c, (Xây dựng các phƣơng pháp
nâng cao độ tin cậy của quá trình vận hành hệ thống máy tính).
[19]. Шубин, Р.А, Надёжность технических систем и техногенный риск, 2012. 1518c, (Độ tin cậy của hệ thống kỹ thuật và các nguy cơ công nghệ).
[20].Le Quang Minh (2007), “Анализ методов обеспечения отказоустойчивости и
живучести вычислительных систем”, Естественные науки и технологии- №5.
(Phân tích các phƣơng pháp bảo đảm độ tin cậy và độ hoạt động của hệ thống tính toán,
Tạp chí “Khoa học tự nhiên và công nghệ”, số 5 – 2007).
[21].Le Quang Minh (2007), “Анализ эффективности применения методов повышения
отказоустойчивости ИВС реального времени”,
Микроэлектроники и
информатики, Тез. докл. Всероссийской конференции. (Phân tích hiệu quả của việc
ứng dụng các phƣơng pháp nâng cao độ tin cậy cho hệ thống thời gian thực có cấu trúc
dạng cây. Hội thảo khoa học toàn LB Nga, Mátxcơva).