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的数据进行多次分析、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5-1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。
图5-1 王工建议的软件系统模块示意图
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,假设各个模块的可靠度均为0.99,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为0.994=0.96,即整个软件系统的可靠度下降明显;第二,软件系统模块全部采用串联结构,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5-2所示。
图5-2 李工建议的系统模块示意图
刘工建议,李工方案中M1和M4模块没有采用容错设计,但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
【问题1】(4分)
在系统可靠性中,可靠度和失效率是两个非常关键的指标,请分别解释其含义。
【问题2】(13分)
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5-1中模块M2采用图5-2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。
【问题3】(8分)
请给出检错技术的优缺点,并说明检测技术常见的实现方式和处理方式。
【问题1】
可靠度就是系统在规定的条件下、规定的时间内不发生失效的概率。
失效率又称风险函数,也可以称为条件失效强度,是指运行至此刻系统未出现失效的情况下,单位时间系统出现失效的概率。
【问题2】
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
李工给出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
【问题3】
检错技术实现的代价一般低于容错技术和冗余技术,但有一个明显的缺点,就是不能自动解决故障,出现故障后如果不进行人工干预,将最终导致软件系统不能正常运行。
检错技术常见的实现方式:最直接的一种实现方式是判断返回结果,如果返回结果超出正常范围,则进行异常处理;计算运行时间也是一种常用技术,如果某个模块或函数运行时间超过预期时间,可以判断出现故障;还有置状态标志位等多种方法,自检的实现方式需要根据实际情况来选用。
检错技术的处理方式,大多数都采用“查处故障-停止软件运行-报警”的处理方式。但根据故障的不同情况,也有采用不停止或部分停止软件系统运行的情况,这一般由故障是否需要实时处理来决定。
一台主机的IP地址为202.123.25.36,掩码为255.255.254.0。如果该主机需要在该网络进行直接广播,那么它应该使用的目的地址为( )
在计算机系统的日常维护工作中,应当注意硬盘工作时不能__(2)__。另外,需要防范病毒,而__(3)__是不会被病毒感觉的。
有 4 个 IP 地址:201.117.15.254、201.117.17.01、201.117.24.5 和 201.117.29.3,如果子网掩码为 255.255.248.0,则这 4 个地址分别属于3个子网;其中属于同一个子网的是()
在异步通信中,每个字符包含1位起始位、7位数据位、1位奇偶位和1位终止位,每秒钟传送200个字符,采用4相位调制,则码元速率为()。
在 Windows 中,运行( )命令得到下图所示结果。以下关于该结果的叙述中,错误的是( )。
Pinging 59.74.111.8 with 32 bytes of data:
Reply from 59.74.111.8: bytes=32 time=3ms TTL=60
Reply from 59.74.111.8: bytes=32 time=5ms TTL=60
Reply from 59.74.111.8: bytes=32 time=3ms TTL=60
Reply from 59.74.111.8: bytes=32 time=5ms TTL=60
Ping statistics for 59.74.111.8:
Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss),
Approximate round trip times in milli-seconds:
Minimum = 3ms, Maximum = 5ms, Average = 4ms
在ISO OSF/RM参考模型中,七层协议中的__(1)__利用通信子网提供的服务实现两个用户进程之间端到端的通信。在这个模型中,如果A用户需要通过网络向B用户传送数据,则首先将数据送入应用层,在该层给它附加控制信息后送入表示层;在表示层对数据进行必要的变换并加头标后送入会话层;在会话层加头标送入传输层;在传输层将数据分解为__(本题)__后送至网络层;在网络层将数据封装成__(3)__后送至数据链路层;在数据链路层将数据加上头标和尾标封装成__(4)__后发送到物理层;在物理层数据以__(5)__形式发送到物理线路。B用户所在的系统接收到数据后,层层剥去控制信息,把原数据传送给B用户。
在OSI/RM中,解释应用数据语义的协议层是()。
在TCP/IP协议栈中,ARP协议的作用是(),RARP协议的作用是(请作答此空)。
在地址 http://www.dailynews.com.cn/channel/welcome.htm 中,www.dailynews.com.cn 表示( ),welcome.htm 表示(请作答此空)。
在电子表格软件Excel中,假设A1单元格的值为15,若在A2单元格输入“=AND(15<A1,A1<100)”,则A2单元格显示的值为 ()