專利名稱：計算機系統(tǒng)可用性建模與評估工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計算機性能評估技術(shù)，具體涉及到計算機系統(tǒng)的可用性、可運行性的分析評估技術(shù)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的計算機系統(tǒng)的評測指標體系中，容錯能力指標與性能指標是完全獨立的兩種指標，其中，容錯能力指標僅考慮系統(tǒng)能夠容忍故障的能力，而性能指標大多是在關(guān)閉系統(tǒng)容錯能力的情況下測試的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種能夠同時獲得計算機系統(tǒng)的容錯能力和性能指標的計算機系統(tǒng)可用性建模與評估工具。計算機系統(tǒng)可用性建模與評估工具包括人機交互界面、分析工具控制模塊、RBD顯示子模塊、數(shù)據(jù)庫訪問接口子模塊和功能模塊，其中人機交互界面，用于提供輸入命令及參數(shù)的界面，還用于顯示接收到的運算結(jié)果及分析圖表；分析工具控制模塊，在后臺運行，用于根據(jù)人機交互界面接收到的指令信息調(diào)用相應的子模塊或功能模塊；還用于監(jiān)聽總控端服務發(fā)來的指令，并根據(jù)所述指令調(diào)度相應的子模塊或功能模塊；還用于向總控端服務反饋各子模塊或功能模塊的工作狀態(tài)信息；RBD顯示子模塊，用于在分析工具控制模塊的調(diào)度時開始工作，并在工作狀態(tài)下， 根據(jù)人機交互界面發(fā)送的信息選擇相應的待分析系統(tǒng)，并提供顯示信息給人機交互界面， 所述顯示信息包括子系統(tǒng)框圖、冗余策略、系統(tǒng)近似RBD圖等各項信息；功能模塊，用于在分析工具控制模塊的調(diào)度下進行工作，還用于在工作過程中將自身的工作狀態(tài)信息反饋給分成工具控制模塊；數(shù)據(jù)庫訪問接口子模塊，用于提供與數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)傳輸端口。所述功能模塊可以是可用度理想值計算模塊，可用度理想值計算模塊，用于與人機界面進行數(shù)據(jù)交換，還用于在分析工具控制模塊的控制下，通過數(shù)據(jù)庫訪問接口讀取計算可用度理想值所需要的參數(shù)，并根據(jù)所述參數(shù)計算獲得可用度理想值的計算結(jié)果，還用于將所述計算結(jié)果發(fā)送給交互界面；所述參數(shù)包括冗余度測試結(jié)果、失效率、維修率和冗余策略。所述功能模塊還可以是敏感度分析模塊，所述敏感度分析模塊，用于與人機界面進行數(shù)據(jù)交換，還用于在分析工具控制模塊的控制下，通過數(shù)據(jù)庫訪問接口模塊讀取測試數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述測試數(shù)據(jù)分析計算機系統(tǒng)對于各類部件失效的敏感性問題；還用于根據(jù)所述測試數(shù)據(jù)分析計算機系統(tǒng)對于應用負載強度的敏感性問題；還用于針對指定的部件繪制分析圖與分析表；所述測試數(shù)據(jù)包括MTTR測試結(jié)果數(shù)據(jù)和負載測試結(jié)果數(shù)據(jù)。所述功能模塊還可以是MTBF分析模塊，所述MTBF分析模塊，用于與人機界面進行數(shù)據(jù)交換，還用于在分析工具控制模塊的控制下，通過數(shù)據(jù)訪問接口讀取分析需要的參數(shù)， 并根據(jù)所述參數(shù)與各個功能子系統(tǒng)的冗余度數(shù)據(jù)，分析獲得冗余子系統(tǒng)的MTBF測試閾值。所述功能模塊還可以是可運行度計算模塊，所述可運行度計算模塊，用于與人機界面進行數(shù)據(jù)交換，還用于在分析工具控制模塊的控制下，通過數(shù)據(jù)訪問接口讀取計算所需參數(shù)，并根據(jù)所述參數(shù)計算獲得系統(tǒng)可運行度的綜合分析結(jié)果數(shù)據(jù)；所述參數(shù)包括冗余度測試結(jié)果數(shù)據(jù)、負載測試結(jié)果數(shù)據(jù)、部件失效率和維修率。所述功能模塊還可以是負載強度敏感度分析模塊，所述負載強度敏感度分析模塊，用于與人機界面進行數(shù)據(jù)交換，還用于在分析工具控制模塊的控制下，通過數(shù)據(jù)訪問接口讀取分析所用參數(shù)，并根據(jù)所述參數(shù)分析獲得分析曲線；所述參數(shù)包括MTTR測試結(jié)果數(shù)據(jù)和負載測試結(jié)果數(shù)據(jù)。本發(fā)明所述的計算機系統(tǒng)可用性建模與評估工具中的功能模塊，還可以是上述各個功能模塊的組合。本發(fā)明所述的計算機系統(tǒng)可用性建模與評估工具實現(xiàn)的主要功能包括1、將相關(guān)測試數(shù)據(jù)整合起來進行待分析系統(tǒng)可用性分析計算和可運行性分析計
笪弁。2、利用測試數(shù)據(jù)分析計算機系統(tǒng)對于各類部件失效的敏感性問題。3、利用測試數(shù)據(jù)分析計算機系統(tǒng)對于應用負載強度的敏感性問題。4、結(jié)合冗余度測試套件分析冗余子系統(tǒng)MTBF(Mean Time Between failure)測試閾值問題等。本發(fā)明所述的計算機系統(tǒng)可用性建模與評估工具，能夠同時對計算機系統(tǒng)進行建模及可用性、可運行性等指標的分析、評估當前系統(tǒng)性能。本發(fā)明旨在面向高處理性能下的容錯性能評測與面向容錯機制下的處理性能評測相融合的評測體系下進行評測與分析。本系統(tǒng)的創(chuàng)新點主要體現(xiàn)在能夠?qū)⑾嚓P(guān)測試數(shù)據(jù)整合起來進行可用性分析計算和可運行性分析計算，利用測試數(shù)據(jù)分析計算機系統(tǒng)對于各類部件失效的敏感性問題，利用測試數(shù)據(jù)分析計算機系統(tǒng)對于應用負載強度的敏感性問題，結(jié)合冗余度測試套件分析冗余子系統(tǒng)MTBF測試閾值問題等。對于分析計算機的可用性、可運行性、部件敏感性、負載強度敏感性等特性具有重要意義，可完成對當前待分析系統(tǒng)各項指標完整、全面的分析。


圖1是本發(fā)明所述的可用性分析工具在測試環(huán)境中的位置示意圖。圖2是本發(fā)明所述的可用性分析工具中的系統(tǒng)RBD顯示模塊的邏輯框圖。圖3是本發(fā)明所述的可用性分析工具中的可用度理想值計算模塊的邏輯框圖。圖4是本發(fā)明所述的可用性分析工具中的敏感度分析模塊邏輯框圖。圖5是本發(fā)明所述的可用性分析工具中的冗余子系統(tǒng)MTBF分析模塊的邏輯框圖。圖6是本發(fā)明所述的可用性分析工具中的可運行度計算模塊的邏輯框圖。圖7是本發(fā)明所述的可用性分析工具中的負載強度的敏感度分析模塊的邏輯框圖。
具體實施例方式具體實施方式
一、本實施方式所述的計算機系統(tǒng)可用性建模與評估工具包括人機交互界面、分析工具控制模塊、RBD顯示子模塊、數(shù)據(jù)庫訪問接口子模塊和功能模塊，其中人機交互界面，用于提供輸入命令及參數(shù)的界面，還用于顯示接收到的運算結(jié)果及分析圖表；分析工具控制模塊，在后臺運行，用于根據(jù)人機交互界面接收到的指令信息調(diào)用相應的子模塊或功能模塊；還用于監(jiān)聽總控端服務發(fā)來的指令，并根據(jù)所述指令調(diào)度相應的子模塊或功能模塊；還用于向總控端服務反饋各子模塊或功能模塊的工作狀態(tài)信息；RBD顯示子模塊，參見圖2所示，用于在分析工具控制模塊的調(diào)度時開始工作，并在工作狀態(tài)下，根據(jù)人機交互界面發(fā)送的信息選擇相應的待分析系統(tǒng)，并提供顯示信息給人機交互界面，所述顯示信息包括子系統(tǒng)框圖、冗余策略、系統(tǒng)近似RBD圖等各項信息；功能模塊，用于在分析工具控制模塊的調(diào)度下進行工作，還用于在工作過程中將自身的工作狀態(tài)信息反饋給分成工具控制模塊；數(shù)據(jù)庫訪問接口子模塊，用于提供與數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)傳輸端口。本實施方式中的人機交互界面，在工具工作過程中，顯示功能模塊的中間過程及結(jié)果，還提供功能模塊需要外部輸入的端口。所述功能模塊，可以是現(xiàn)有計算機系統(tǒng)的評測模塊，還可以是多種評測模塊的組
I=I O具體實施方式
二、本實施方式是對具體實施方式
一所述的計算機系統(tǒng)可用性建模與評估工具中的功能模塊做進一步說明，所述功能模塊是可用度理想值計算模塊，參見圖3 所示，可用度理想值計算模塊，用于與人機界面進行數(shù)據(jù)交換，還用于在分析工具控制模塊的控制下，通過數(shù)據(jù)庫訪問接口讀取計算可用度理想值所需要的參數(shù)，并根據(jù)所述參數(shù)計算獲得可用度理想值的計算結(jié)果，還用于將所述計算結(jié)果發(fā)送給交互界面；所述參數(shù)包括冗余度測試結(jié)果、失效率、維修率和冗余策略。所述可用度理想值計算模塊計算可用度理想值的過程為利用組合模型理論或者 Petri網(wǎng)模型計算目標系統(tǒng)可用度的理論值。所述可用度理想值計算模塊利用組合模型理論能夠直接計算獲得目標系統(tǒng)可用度的理論值，還可以借助于PIPE工具求解相應Petri網(wǎng)模型后的分析結(jié)果，然后根據(jù)所述分析結(jié)果進一步計算獲得目標系統(tǒng)可用度的理論值。在實際應用中，所述可用度理想值計算模塊可同時采用上述兩種方法分別獲得目標系統(tǒng)可用度的理論值，然后根據(jù)兩個方法獲得的結(jié)果均值作為最終結(jié)果，兩種方法還可以起到互為驗證的作用。本實施方式中，所述人機交互界面在可用度理想值計算模塊的工作過程中，針對利用組合理論計算過程，顯示構(gòu)成當前系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)的信息，然后根據(jù)交互界面發(fā)送的計算過程中間信息依次顯示出各個子系統(tǒng)可用度分析的中間過程及結(jié)果，并最后顯示輸出系統(tǒng)可用度的最終計算結(jié)果；針對利用Petri網(wǎng)計算過程，在用戶界面顯示出子系統(tǒng)所對應的Petri網(wǎng)模型及可用度的計算結(jié)果。
具體實施方式
三、本實施方式是對具體實施方式
一所述的計算機系統(tǒng)可用性建模與評估工具中的功能模塊做進一步說明，所述功能模塊是敏感度分析模塊，參見圖4所示， 所述敏感度分析模塊，用于與人機界面進行數(shù)據(jù)交換，還用于在分析工具控制模塊的控制下，通過數(shù)據(jù)庫訪問接口模塊讀取測試數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述測試數(shù)據(jù)分析計算機系統(tǒng)對于各類部件失效的敏感性問題；還用于根據(jù)所述測試數(shù)據(jù)分析計算機系統(tǒng)對于應用負載強度的敏感性問題；還用于針對指定的部件繪制分析圖與分析表；所述測試數(shù)據(jù)包括MTTR測試結(jié)果數(shù)據(jù)和負載測試結(jié)果數(shù)據(jù)。
具體實施方式
四、本實施方式是對具體實施方式
一所述的計算機系統(tǒng)可用性建模與評估工具中的功能模塊做進一步說明，所述功能模塊是MTBF分析模塊，參見圖5所示，所述MTBF分析模塊，用于與人機界面進行數(shù)據(jù)交換，還用于在分析工具控制模塊的控制下， 通過數(shù)據(jù)訪問接口讀取分析需要的參數(shù)，并根據(jù)所述參數(shù)與各個功能子系統(tǒng)的冗余度數(shù)據(jù)，分析獲得冗余子系統(tǒng)的MTBF測試閾值。所述冗余度數(shù)據(jù)是在本模塊運行之前，采用冗余度測試套件測試獲得的。MTBF分析模塊在分析獲得冗余子系統(tǒng)的MTBF測試閾值的過程中，首先根據(jù)已有的計算公式，依次分析計算構(gòu)成當前系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)欲滿足0. 999,0. 9999,0. 99999與 0. 999999的可用性，每個冗余子系統(tǒng)的MTBF測試應滿足的時間，為下一步MTBF測試提供指導。在實際工作過程中，對部件MTBF的值進行實際測量時，第一步即是選擇一個待測時長，然后保持系統(tǒng)持續(xù)運行穩(wěn)定的負載，記錄在該段時間間隔內(nèi)，系統(tǒng)中各類部件發(fā)生故障的次數(shù)，由此計算每一類部件MTBF的值。為保證以上測試的準確性，待測時長的選擇尤為重要。一般均選取待測部件MTBF閾值的10倍或10倍以上的時長作為實際測量時間。所以，對部件MTBF閾值的分析是十分必要的。而本模塊的功能即是計算各類部件為滿足選定的可用性級別時，MTBF的最小值，即部件MTBF的閾值。目前各行業(yè)內(nèi)常見的可用性級別主要為 0. 999,0. 9999,0. 99999,0. 999999 四種。
具體實施方式
五、根本實施方式是對具體實施方式
一所述的計算機系統(tǒng)可用性建模與評估工具中的功能模塊做進一步說明，所述功能模塊是可運行度計算模塊，參見圖6 所示，所述可運行度計算模塊，用于與人機界面進行數(shù)據(jù)交換，還用于在分析工具控制模塊的控制下，通過數(shù)據(jù)訪問接口讀取計算所需參數(shù)，并根據(jù)所述參數(shù)計算獲得系統(tǒng)可運行度的綜合分析結(jié)果數(shù)據(jù)；所述參數(shù)包括冗余度測試結(jié)果數(shù)據(jù)、負載測試結(jié)果數(shù)據(jù)、部件失效率和維修率。上述所述計算所述參數(shù)，是在測試數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)可以通過如下過程獲得利用故障注入方式依次使得若干個計算子系統(tǒng)節(jié)點失效，實現(xiàn)不同的計算子系統(tǒng)狀態(tài)，通過負載測試獲得不同狀態(tài)下各個計算機子系統(tǒng)的性能測試結(jié)果，不同工作狀態(tài)下對應的個計算機子系統(tǒng)性能測試結(jié)果，并將所有測試結(jié)果存儲到測試數(shù)據(jù)庫中。其中，由于計算子系統(tǒng)在系統(tǒng)中作用不可替代，系統(tǒng)的狀態(tài)可近似用計算子系統(tǒng)狀態(tài)來代替。另外，結(jié)合故障注入的負載測試由以下兩例說明例1，在全系統(tǒng)只有1個分區(qū)的情況下，計算子系統(tǒng)共有N個計算板，最多容忍m塊計算板失效，則分別在0塊、1塊、2塊、…、m塊計算板失效的情況下進行負載壓力測試，獲取“每秒鐘處理事務數(shù)”的測試結(jié)果。例2，在全系統(tǒng)有多個分區(qū)的情況下，假設(shè)計算板共有N個分區(qū)，最多容忍m個分區(qū)失效，則分別在0個、1個、2個、…、m個分區(qū)失效的情況下進行負載壓力測試，獲取“每秒鐘處理事務數(shù)”的測試結(jié)果。
以上兩個例子可合并看待，第一種情況將計算板視為節(jié)點，第二種情況將分區(qū)視為節(jié)點，那么兩個例子可合并為，待測系統(tǒng)共有N個節(jié)點，最多容忍m個節(jié)點失效，則分別在 0個、1個、2個、…、m個節(jié)點失效的情況下進行負載壓力測試，獲取“每秒鐘處理事務數(shù)” 的測試結(jié)果。在實際測試過程中，操作員可以通過交互界面指定系統(tǒng)狀態(tài)劃分情況，即提示操作員輸入標示系統(tǒng)降級狀態(tài)的百分比以及標示系統(tǒng)不可用狀態(tài)的百分比q%。可運行度計算模塊在計算過程中，根據(jù)從測試數(shù)據(jù)庫中提取的計算所需參數(shù)，并結(jié)合操作員的輸入進行分析，得到系統(tǒng)處于正常、降級、不可用三個狀態(tài)所對應的當前可運行節(jié)點數(shù)種類、平均處理性能，利用Petri網(wǎng)求解系統(tǒng)處于不同狀態(tài)下的穩(wěn)態(tài)概率，然后分析計算獲得系統(tǒng)可運行度，再根據(jù)計算結(jié)果繪制目標系統(tǒng)性能-時間曲線圖。
具體實施方式
六、根本實施方式是對具體實施方式
一所述的計算機系統(tǒng)可用性建模與評估工具中的功能模塊做進一步說明，所述功能模塊是負載強度敏感度分析模塊，參見圖7所示，所述負載強度敏感度分析模塊，用于與人機界面進行數(shù)據(jù)交換，還用于在分析工具控制模塊的控制下，通過數(shù)據(jù)訪問接口讀取分析所用參數(shù)，并根據(jù)所述參數(shù)分析獲得分析曲線；所述參數(shù)包括MTTR測試結(jié)果數(shù)據(jù)和負載測試結(jié)果數(shù)據(jù)。所述負載強度敏感度分析模塊用于分析不同負載強度對系統(tǒng)MTTR測試值的影響，進而在MTBF不變的前提下，分析不同負載強度對系統(tǒng)不可用度的影響。本模塊在不同負載強度下MTTR測試之后使用。本發(fā)明所述的計算機系統(tǒng)可用性建模與評估工具在使用時，所述功能模塊，可以是具體實施方式
二至六所述的所有任意多種功能模塊的集合，在實際應用中，可以同時與故障注入平臺、容錯測試套件、測試數(shù)據(jù)庫和負載生成子系統(tǒng)等協(xié)作操作，參見圖1所示。
權(quán)利要求
1.計算機系統(tǒng)可用性建模與評估工具，其特征在于，所述建模與評估工具包括人機交互界面、分析工具控制模塊和、RBD顯示子模塊、數(shù)據(jù)庫訪問接口子模塊和功能模塊，其中人機交互界面，用于提供輸入命令及參數(shù)的界面，還用于顯示接收到的運算結(jié)果及分析圖表；分析工具控制模塊，在后臺運行，用于根據(jù)人機交互界面接收到的指令信息調(diào)用相應的子模塊或功能模塊；還用于監(jiān)聽總控端服務發(fā)來的指令，并根據(jù)所述指令調(diào)度相應的子模塊或功能模塊；還用于向總控端服務反饋各子模塊或功能模塊的工作狀態(tài)信息；RBD顯示子模塊，用于在分析工具控制模塊的調(diào)度時開始工作，并在工作狀態(tài)下，根據(jù)人機交互界面發(fā)送的信息選擇相應的待分析系統(tǒng)，并提供顯示信息給人機交互界面，所述顯示信息包括子系統(tǒng)框圖、冗余策略、系統(tǒng)近似RBD圖各項信息；功能模塊，用于在分析工具控制模塊的調(diào)度下進行工作，還用于在工作過程中將自身的工作狀態(tài)信息反饋給分成工具控制模塊；數(shù)據(jù)庫訪問接口子模塊，用于提供與數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)傳輸端口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算機系統(tǒng)可用性建模與評估工具，其特征在于，所述功能模塊是可用度理想值計算模塊，可用度理想值計算模塊，用于與人機界面進行數(shù)據(jù)交換，還用于在分析工具控制模塊的控制下，通過數(shù)據(jù)庫訪問接口讀取計算可用度理想值所需要的參數(shù)，并根據(jù)所述參數(shù)計算獲得可用度理想值的計算結(jié)果，還用于將所述計算結(jié)果發(fā)送給交互界面；所述參數(shù)包括冗余度測試結(jié)果、失效率、維修率和冗余策略。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算機系統(tǒng)可用性建模與評估工具，其特征在于，所述功能模塊是敏感度分析模塊，所述敏感度分析模塊，用于與人機界面進行數(shù)據(jù)交換，還用于在分析工具控制模塊的控制下，通過數(shù)據(jù)庫訪問接口模塊讀取測試數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述測試數(shù)據(jù)分析計算機系統(tǒng)對于各類部件失效的敏感性問題；還用于根據(jù)所述測試數(shù)據(jù)分析計算機系統(tǒng)對于應用負載強度的敏感性問題；還用于針對指定的部件繪制分析圖與分析表；所述測試數(shù)據(jù)包括MTTR測試結(jié)果數(shù)據(jù)和負載測試結(jié)果數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算機系統(tǒng)可用性建模與評估工具，其特征在于，所述功能模塊是MTBF分析模塊，所述MTBF分析模塊，用于與人機界面進行數(shù)據(jù)交換，還用于在分析工具控制模塊的控制下，通過數(shù)據(jù)訪問接口讀取分析需要的參數(shù)，并根據(jù)所述參數(shù)與各個功能子系統(tǒng)的冗余度數(shù)據(jù)，分析獲得冗余子系統(tǒng)的MTBF測試閾值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算機系統(tǒng)可用性建模與評估工具，其特征在于，所述功能模塊是可運行度計算模塊，所述可運行度計算模塊，用于與人機界面進行數(shù)據(jù)交換，還用于在分析工具控制模塊的控制下，通過數(shù)據(jù)訪問接口讀取計算所需參數(shù)，并根據(jù)所述參數(shù)計算獲得系統(tǒng)可運行度的綜合分析結(jié)果數(shù)據(jù)；所述參數(shù)包括冗余度測試結(jié)果數(shù)據(jù)、負載測試結(jié)果數(shù)據(jù)、部件失效率和維修率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算機系統(tǒng)可用性建模與評估工具，其特征在于，所述功能模塊是負載強度敏感度分析模塊，所述負載強度敏感度分析模塊，用于與人機界面進行數(shù)據(jù)交換，還用于在分析工具控制模塊的控制下，通過數(shù)據(jù)訪問接口讀取分析所用參數(shù)，并根據(jù)所述參數(shù)分析獲得分析曲線；所述參數(shù)包括MTTR測試結(jié)果數(shù)據(jù)和負載測試結(jié)果數(shù)據(jù)。
全文摘要
計算機系統(tǒng)可用性建模與評估工具，涉及計算機性能評估技術(shù)。本發(fā)明提供了一種能夠同時獲得計算機系統(tǒng)的容錯能力和性能指標的計算機系統(tǒng)可用性建模與評估工具。本發(fā)明包括人機交互界面、分析工具控制模塊、RBD顯示子模塊、數(shù)據(jù)庫訪問接口子模塊和功能模塊，所述功能模塊用于在分析工具控制模塊的調(diào)度下進行工作，在工作過程中將自身的工作狀態(tài)信息反饋給分成工具控制模塊，所述功能模塊可以是可用度理想值計算模塊、敏感度分析模塊、MTBF分析模塊、可運行度計算模塊或負載強度敏感度分析模塊中的一種或幾種。本發(fā)明能夠同時對計算機系統(tǒng)進行建模及可用性、可運行性等指標的分析、評估當前系統(tǒng)性能。
文檔編號G06F11/34GK102222024SQ201110219479
公開日2011年10月19日 申請日期2011年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月2日
發(fā)明者劉宏偉, 周海鷹, 左德承, 張展, 溫東新, 羅丹彥, 舒燕君, 苗百利, 董劍, 錢軍 申請人:哈爾濱工業(yè)大學