动态故障树分析方法在容错计算机系统中的应用.pdfVIP

动态故障树分析方法在容错计算机系统中的应用+ ● 程明华 姚一平 (北京航空航天大学自动控制系，北京，100083) 捕蔓关键应用中的窖错计算机系统，为了获得高的可靠性-经常采用动态余度管理、储 备及复杂的故障，错误恢复技术．使计算机系统呈现出很强的动态性和实时性，而这些特性 是用一般的故障树分析方法所不能描述的．本文介绍了一种新的动态故障树建模分析方法， 用来解决这些困难，并给出了一个具体的例子，以说明这种方法的应用。 容错计算机系统 关键词动态故障树分析(DI一／A) Mm-kov状态转移链 1概述 ● 故障树分析方法经常被用来对关键系统进行可靠性分析，故障树模型及其相应的处理 方法已经广为人们所接收。但是，对于复杂系统的故障树，由于含有较多的基本事件，进 行精确的综合分析花费是很大的。并且，在高级的容错系统中，一些重要动态行为，如故 障恢复、时序相关的故障和冷储备的应用等，无法用一般的故障树模型来描述。Markov 模型具有足够的灵活性，可以用来描述几乎所有的动态系统的状态转移过程，但是，应用 Markov模型，对即使是一个相对简单的系统，其建模过程都是烦琐的，并且容易出现错误。 动态故障树是在一般故障树分析方法的基础上，结合Markov状态转移链方法而发展 起来的一种新的可靠性分析方法。我们可以在故障树的基础上建立一些新的逻辑符号(动 态逻辑门)，在故障树模型中，利用这些新的符号表示底事件和顶事件间的动态、时序的 ● 逻辑关系。动态系统故障行为可以由动态故障树直接地表示出来，在进行系统的可靠性分 程来表示系统中的动态和时序的过程，并利用Markov状态转移过程分析计算系统的可靠 性，一这样即避免了建立Markov状态转移链图过程中复杂且容易出错的困难，也应用了 动态故障树分析方法结合了故障树分析方法和Markov状态转移链方法两者的优点， 同时克服了各自的缺点，具有广泛的应用前景。 2动态逻辑门及其向Markov状态转移链的转换 对于一个动态系统，为了能够用动态故障树对其进行分析，必须建立系统的动态故障 树模型。实际上，在系统的动态故障树模型中，很大部分是由一般的故障树分析方法就可 以描述的，对这部分可以用一般的故障树方法处理；对于一般故障树所不能描述的动态、 时序过程，我们介绍几种新的动态逻辑门来处理，并给出其向Markov状态转移链的转换： ·本文由国防科技预研基金和航空科学基金资助 2．1功能触发门 如图1所示，功能触发门由一个触发输入(既可以是一个基本事件，也可以是故障树 中其它门的输出)，一个不相关的输出(反映触发事件的状态)和若干个相关的基本事件 · 组成。相关基本事件与触发事件功能相关，当触发事件发生时，相关事件被迫笈生，相关 事件以后的故障对系统没有进一步的影响，可以不再考虑。 根据触发事件和相关基本事件之间的关系，对图1所示包含两个基本事件的功能触发 门，可以得到与之相对应的Markov状态转移链，如图2所示。 图l功能触发门 图2功能触发门的Markov状态转移链 ● 2．2优先与门 如果～个与门，它的两个输入基本事件必须按照特定的顺序发生，它的输出事件才发 生，这样的与门就称为优先与门，如图3所示。优先与门有两个输入A和B。如果事件A 和B都发生，并且A事件在B事件之前发生，输出事件才会发生。如果两个输入没有全 部发生，或事件B在事件A