計算機可信性系統(tǒng)運行的可信性評測與管理方法

王 超

遼寧裝備制造職業(yè)技術(shù)學院（沈陽 110161）

隨著計算機和互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，計算機已經(jīng)深入到我們的生活和各行各業(yè)，其可信性技術(shù)是實現(xiàn)信息化社會的關(guān)鍵，在許多應(yīng)用領(lǐng)域，如果計算機系統(tǒng)不能在規(guī)定的時間內(nèi)穩(wěn)定可信地工作，將會造成巨大的損失和嚴重的后果。

在工業(yè)領(lǐng)域、銀行、保險、電力、航空、航天等部門計算機技術(shù)的大量的應(yīng)用提高了這些領(lǐng)域的效率和安全，但是任何硬件或軟件的故障都可能導(dǎo)致嚴重的后果，小則導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓，大到影響人民的生命安全。

1 計算機系統(tǒng)的可信性技術(shù)概念

計算機系統(tǒng)可信性是描述系統(tǒng)能提交正確服務(wù)的性質(zhì)，用于表征系統(tǒng)可提交用戶有足夠理由依賴的期望服務(wù)能力。所謂系統(tǒng)提交的服務(wù)是指所有由用戶提到的系統(tǒng)行為。根據(jù)應(yīng)用目標的不同用可靠性、可用性、安全性、保能性、可維性、可測性等描述。

1.1 計算機故障

故障(Fault)是失效的根本原因。計算機故障，是指造成計算機功能錯誤的硬件物理損壞或程序的錯誤。差錯(Error)是計算機故障造成的后果。

計算機故障可以分為以下類別：按照故障部位可以分為獨立故障、局部性故障、全局性故障。按照故障發(fā)生時間可以分為暫時、永久性、邊緣性故障。按照故障原因可以分為硬件故障、機械故障、人為故障、軟件故障、病毒故障。

1.2 可信性技術(shù)

(1)避錯技術(shù) 采用正確的設(shè)計和質(zhì)量控制方法盡量避免把錯誤引進系統(tǒng)。減小故障出現(xiàn)的概率，解決器件本身缺陷或失效就可用避錯法，即選用高品質(zhì)的器件，在裝配階段進行嚴格的質(zhì)量管理與控制，并創(chuàng)造系統(tǒng)良好的工作環(huán)境。

(2)容錯技術(shù) 利用外加資源的冗余技術(shù)使系統(tǒng)中發(fā)生故障時仍能提供正確的服務(wù)。容錯的基本思想是利用外加資源的冗余來掩蔽故障的影響。

(3)評價技術(shù) 對系統(tǒng)采用的機制提供預(yù)期服夯的能力進行測試、驗證和確認。評價技術(shù)根據(jù)評價目標的不同分為功能評價、性能評價、可信性評價三種。討論高可信計算機系統(tǒng)開發(fā)過程中的可信性評價技術(shù)，即評價采用避錯／容錯技術(shù)的系統(tǒng)是否滿足預(yù)定的可信性目標信息，防止他的數(shù)據(jù)被別的用戶無意中讀得或破壞。

2 計算機系統(tǒng)可信度與評估

可信度數(shù)，有以下幾個緯度，可用度、可靠性安全、保密、完整度和可維護性，很重要一點是安全問題。它和可用度和保密、完整度都是相關(guān)的，要選擇相應(yīng)的可信度，銀行的可擴展性，坐飛機的時候安全性，相關(guān)的重點不同，因此針對不同行業(yè)背景要選擇相應(yīng)的可信度。

3 提升計算機系統(tǒng)可信性的管理方法

提高計算機的可信性主要通過前期的設(shè)計階梯和后期的測試階段來完成。

在設(shè)計階段需要考慮各個方面從軟件，硬件，環(huán)境不同方向考慮可靠度，這需要一個系統(tǒng)工程綜合考慮。大多數(shù)研究僅關(guān)注于系統(tǒng)的某一個方面，而較大地忽略或者犧牲了其他方面。例如，一些研究在提高計算機系統(tǒng)的安全性同時，卻對于系統(tǒng)的功能，后向兼容性以及易用性方面帶來較大的限制，使得其較難應(yīng)用到實際系統(tǒng)中去。

3.1 硬件的可信性管理方法

硬件系統(tǒng)的可信性設(shè)計主要是在系統(tǒng)元器件的設(shè)計、選取、系統(tǒng)的布局等方面。計算機系統(tǒng)的徹底失效都是以元器件的失效而告終的。所以，在設(shè)計和研制嵌入式系統(tǒng)的時候，合理地使用元器件，是保障系統(tǒng)可靠性的基本技術(shù)。合理地使用一方面是指設(shè)計階段，根據(jù)應(yīng)用條件，選擇合適的器件及其工作點；計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)級的研究，致力于通過對當前處理器結(jié)構(gòu)、設(shè)備、總線等進行擴展以提供硬件級的安全，容錯等解決方案。

3.2 軟件的可信性管理方法

目前僅靠硬件的設(shè)計實現(xiàn)系統(tǒng)可信性的提高是極其有限的，使用環(huán)境、應(yīng)用領(lǐng)域、費用等諸多因素往往不允許。因此提高軟件的可信性迫在眉睫。

衡量軟件質(zhì)量好壞的首要指標是可靠性。通常在理解可靠性時，要考慮兩個基本概念：軟件的正確性和健壯性。軟件可信性評估的目的是對軟件實體的可信狀態(tài)有較為全面的主觀認知,最終給出改進方案。而軟件可信性評估指標系統(tǒng)固有的復(fù)雜層級特征，導(dǎo)致我們需要采用全局靈敏度分析等方法找出影響軟件可信度的關(guān)鍵失信元并標定其不確定度，進一步給出軟件可信性改進方案，最終給出一個較為完善的基于評估結(jié)果的可信性問題發(fā)現(xiàn)、預(yù)測和改進機制。

軟件可信性建模已成為構(gòu)造可信軟件的先決條件和必要手段。

4 結(jié) 語

由此可見計算機系統(tǒng)的可信性是在各個應(yīng)用領(lǐng)域十分重要的話題，對于其評估和提高對于生產(chǎn)領(lǐng)域都有十分重要的意義，同樣的我們要注意系統(tǒng)的差異化來提出綜合的解決方案，這樣才能多維度的真正提高其可信性，使其在安全，性能，可靠性上都真正的得到滿足，同時隨著新技術(shù)的應(yīng)用，如互聯(lián)網(wǎng)，云技術(shù)的發(fā)展，可信性技術(shù)一定會有更重要的位置和更豐富的技術(shù)。

[1]肖 斌.計算機系統(tǒng)的可信度評估,2009.7(4).

[2]研究動態(tài).計算機研究與發(fā)展.2008.38(3).

[3]鄒逢興.計算機應(yīng)用系統(tǒng)的故障診斷與可靠性技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社,2009.

[4]王先培.計算機網(wǎng)絡(luò)可靠性概念體系及分析方法的研究.武漢：武漢水利電力大學,1999.

[5]陳海波.臧斌宇云計算平臺可信性增強技術(shù)的研究.復(fù)旦大學,2011.