Типы отказов и сбоев при исполнении комплекса программ

Отказы и сбои, по степени их влияния на функционирование комплекса программ и на всю систему управления в целом, делятся на несколько крупных групп:

- искажения вычислительного процесса и данных, вызывающие полное прекращение выполнения функций системой управления на длительное или неопределённое время;

- отказ, в значительной степени обесценивающий результаты предыдущего функционирования;

- искажения, кратковременно прерывающие функционирование системы
и мало искажающие накопленные данные и выдаваемые результаты;

- частичный отказ или длительный сбой, в некоторой степени, обесценивающий предыдущие результаты;

- искажения кратковременные и малоотражающиеся на вычислительном процессе и обрабатываемых данных;

- сбои, практически не обесценивающие результаты функционирования комплекса программ.

В зависимости от глубины контроля и длительности запаздывания в обнаружении отказа, а также в зависимости от качества средств, осуществляющих восстановление, одни и те же ситуации искажений могут быть отнесены к разным типам отказов или сбоев. Наиболее типичными полными отказами при функционировании сложных комплексов программ являются:

- зацикливание, т. е. последовательное, повторяющееся исполнение группы команд, которое не прекращается без внешнего вмешательства, блокируя функционирование всех остальных программ данного комплекса;

- остановка ЭВМ и полное прекращение решения функциональных задач, при этом может сохраниться возможность приёма и выдачи информации и выполнения некоторых функций, стимулируемых прерываниями;

- значительное искажение или полная потеря накопленных данных о состоянии внешних абонентов и процессе их функционирования;

- прекращение или недопустимое снижение темпа решения некоторых задач, пропуск или потеря необработанных групп сообщений вследствие перезагрузки ЭВМ.

Эти отказы существенно влияют на выполнение основных функций комплексом программ. В несколько меньшей степени, на вычислительный процесс и обрабатываемые данные влияют искажения, приводящие к следующим типам частичных отказов или длительных сбоев:

- искажения заданной последовательности вызова подпрограмм, приводящие к пропуску исполнения отдельных подпрограмм или их частей, что приводит, в свою очередь, к неправильному или неполному решению некоторых задач и к искажению выходных данных;

- использование и обработка искажённых исходных данных, отражающиеся на логике решения задач и приводящие к искажению отдельных накопленных и выдаваемых данных.

Эти типы искажений заключаются в кратковременном нарушении нормального вычислительного процесса, либо в искажении исходных, промежуточных или результирующих данных. В зависимости от повторяемости и глубины распространения, искажения квалифицируются как частичные отказы, либо как отказы с длительными последствиями.

В наименьшей степени на надёжность функционирования информационных систем влияют сбои, которые незначительно искажают общие результаты. Не нарушая практически логики функционирования комплекса программ, такие сбои искажают преимущественно отдельные обрабатываемые и результирующие данные. При поступлении аналогичных данных, в последующие моменты времени можно ликвидировать последствия сбоев, не проводя специальных восстановительных работ.

5.4. Основные факторы, влияющие на надежность
функционирования комплекса программ

Одни и те же типы сбоев и отказов при исполнении комплексов программ могут быть вызваны различными факторами, которые можно разделить на три группы. В первую группу входят факторы, непосредственно вызывающие сбой или отказ при исполнении программы, причинами которых могут быть:

- искажение исходной информации, поступающей от внешних абонентов,
в том числе, и ошибочные действия операторов;

- самоустраняющиеся отказы или сбои в вычислительной системе;

- невыявленные ошибки в комплексе программ.

Ко второй группе факторов относятся архитектура комплекса программ
и структурное построение его компонент. Структура программ определяет возможность расширения последствий искажений информации или вычислительного процесса, влияет на вероятность превращения искажения в отказ и на время восстановления после отказа.

Третья группа факторов влияет на длительность восстановления и глубину последствий от возникающих отказов. В эту группу входят факторы, определяющие качество контроля вычислительного процесса и обрабатываемых данных, запаздывание в обнаружении искажений, качество классификации искажений и длительность проявлений их последствий. Они определяют длительность восстановления, время наработки на отказ и способствуют быстрой локализации искажений.

Искажения исходной информации, в большинстве случаев, не влияют на надежность выполнения программ. Причинами искажений данных, поступающих от внешних абонентов, могут быть:

- искажение данных на первичных носителях информации;

- сбои и частичные отказы в аппаратуре ввода данных с первичных носителей информации;

- шумы и сбои в каналах связи при передаче или приёме телекодовой информации;

- потери или искажения сообщений в ограниченных буферных накопителях вычислительной системы;

- ошибки в документах, используемых для подготовки данных, вводимых
в вычислительную систему.

Самоустраняющиеся отказы и сбои в аппаратуре вычислительных систем являются фактором, существенно влияющим на надёжность функционирования комплексов программ. Значительно чаще происходят сбои или трудно обнаруживаемые кратковременные отказы. Большинство из них выявляется и устраняется средствами аппаратурного контроля и не влияет на исполнение программ. Однако, некоторая часть аппаратурных сбоев может приводить к искажениям переменных. Причинами таких сбоев и отказов являются преимущественно внешние воздействия на аппаратуру, влияющие на нарушение контактов и пропадание сигналов, или индустриальные электрические помехи. Чаще происходят сбои, которые не удаётся обнаружить и зафиксировать при функционировании комплекса программ в процессе нормальной обработки информации и управления. Такие сбои проявляются в случайные промежутки времени, и практически невозможно добиться их повторяемости.

Невыявленные ошибки являются основной причиной ненадёжности функционирования. В процессе отладки основная часть ошибок в программах обнаруживается и устраняется, но есть риск пропуска нескольких ошибок. Любая отладка «может показать наличие ошибок, но не может показать их отсутствие». В процессе тестирования и отладки программ практически невозможно выполнение абсолютно полных проверок. В результате в программах всегда существует некоторое количество невыявленных ошибок.