Методика проектирования отказоустойчивых вычислительных систем с резервированными каналами передачи данных
Диссертация
Предложен комплекс аналитических и имитационных моделей надежности и производительности вычислительной сети, направленных на поддержку автоматизированного проектирования в части выбора рациональных вариантов организации резервированных разнородных каналов, включая оптимизацию размера скользящего окна и фрагментации блоков данных для их распределения по неоднородным резервированным каналам… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. Задачи автоматизированного проектирования высоконадежных вычислительных сетей
- 1. 1. Особенности проектирования высоконадежных вычислительных
- 1. 1. 1. Требования к распределенным системам управления
- 1. 2. Стандарты организации сетей с резервированными каналами
- 1. 2. 1. Балансировка нагрузки и обеспечение отказоустойчивости каналов средствами Windows Server
- 1. 2. 2. Агрегирование по протоколу SMB Multichannel
- 1. 2. 3. Алгоритмы распределения блоков данных по резервированным каналам
- 1. 3. Проблемы проектирования сетей с резервированными каналами
- 1. 3. 1. Распределение пропускной способности резервированных каналов
- 1. 3. 2. Проблема нарушения порядка следования кадров
- 1. 4. Существующие подходы к проектированию вычислительных сетей
- 1. 4. 1. Применение систем поддержки принятия решений
- 1. 4. 2. Применение комбинаторных методов и методов эволюционного моделирования
- 1. 5. САПР вычислительных сетей с резервированием каналов
- 1. 6. Выводы
- 1. 1. Особенности проектирования высоконадежных вычислительных
- ГЛАВА 2. Комплекс моделей поддержки системы автоматизированного оптимального проектирования резервированных вычислительных сетей
- 2. 1. Выбор показателей надежности вычислительной сети
- 2. 2. Проблема множественного доступа в сетях с интеграцией гетерогенных каналов
- 2. 3. Выбор рационального варианта организации доступа к среде
- 2. 4. Варианты объединения каналов
- 2. 4. 1. Реализация механизмов организации обмена по резервированным каналам на верхних уровнях сетевой модели
- 2. 4. 2. Реализация механизмов организации обмена по резервированным каналам на нижних уровнях сетевой модели
- 2. 5. Алгоритм DPB распределения блоков данных по резервированным каналам
- 2. 5. 1. Выбор варианта организации обмена через резервированные каналы
- 2. 5. 2. Схема алгоритма DPB
- 2. 6. Модель вычислительной сети с распределением кадров по резервированным каналам
- 2. 6. 1. Модель системы с фрагментацией блоков данных и повторной передачей
- 2. 6. 2. Модель передачи данных по резервированным каналам со скользящим окном
- 2. 7. Структурная оптимизация резервированной вычислительной сети
- 2. 8. Выбор типа физического канала
- 2. 9. Выводы
- ГЛАВА 3. Методика проектирования высоконадежных вычислительных сетей с резервированием каналов
- 3. 1. Процедура проектирования вычислительных сетей
- 3. 2. Выбор целевой функции и параметров оптимизации
- 3. 3. Определение топологии сети
- 3. 4. Определение физических каналов, используемых для построения сети
- 3. 5. Способ организации резервированных физических каналов
- 3. 6. Алгоритм распределения кадров по каналам
- 3. 7. Задача оптимизации размера скользящего окна
- 3. 8. Определение способа распределения блоков данных
- 3. 9. Выводы
- ГЛАВА 4. Применение методики проектирования при разработке вычислительной сети на ОАО «СПЕКТР»
- 4. 1. Общие требования к АСУ ТП
- 4. 2. Описание объекта автоматизации
- 4. 3. Конфигурация вычислительной сети
- 4. 4. Выводы
Список литературы
- Алиев Т. И. Аппроксимация вероятностных распределений в моделях массового обслуживания. — 2013. — Вып. № 2 (84)/2013. — С. 88—94. — ISSN 2226−1494
- Алиев Т. И. Основы моделирования дискретных систем. СПб.: СПбГУИТМО. — 2009. —373 с.
- Алиев Т. И. Характеристики дисциплин обслуживания заявок с несколькими классами приоритетов // Известия АН СССР — Техническая кибернетика. — 1987. — № 6. —С. 188—191.
- Алиев Т. И., Кругликов В. К., Муравьева JI. А. Анализ сетей передачи данных с неоднородными сообщениями. // Известия вузов СССР. Приборостроение. — 1989.1. — С. 33—39.
- Алиев Т. И., Соснин В. В., Шинкарук Д. Н., Тихонов М. Ю., Бурмакин Н. Г. САПР маршрутизируемой компьютерной сети на основе компонентов с открытыми исходными кодами. // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. — 2012. — № 10. — С. 57—64.
- Андреев С. Д., Нилова А. В., Тюрликов А. М. Использование конкурентного опроса в широкополосных беспроводных сетях // Информационно-управляющие системы.2008. — № 6. — С. 44—53.
- Барановская Т. П., Лойко В. И., Семенов М. И., Трубилин А. И. Архитектура компьютерных систем и сетей: Учеб. пособие. Под ред. В. И. Лойко. — М. Финансы и статистика, 2003. — 256 с.
- Барлоу Р., Прошан Ф. Математическая теория надежности. — М.: Сов. радио, 1969.488 с.
- Барлоу Р., Прошан Ф. Статистическая теория надежности и испытания на безотказность. — М.: Наука, 1984. — 328 с.
- Беляев Ю. К., Богатырев В. А., Болотин В. В. и др. Надежность технических систем: Справочник. Под общ. ред. И. А. Ушакова. — М.: Радио и связь, 1985. — 608 с.
- Бертсекас Д., Галлагер Р. Сети передачи данных. Пер. с англ. — М.: Мир, 1989. — 544 с.
- Богатырев В. А. К динамическому распределению запросов на межмашинный обмен в многомашинных системах с резервированием магистрали. // Электронное моделирование. — 1993. — № 2. — С. 28—31.
- Богатырев В. А. К оценке среднего времени ожидания в локальных сетях с резервированием магистралей при учете издержек на маркерный доступ // Электронное моделирование. — 1997. № 6. — С. 31—37.
- Богатырев В. А. К управлению взаимосвязью при резервировании неполносвязных магистралей локальной сети // Электронное моделирование. — 1998. — № 4. — С. 78—81.
- Богатырев В. А. Комбинаторно-вероятностная оценка надежности и отказоустойчивости кластерных систем // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. — 2006. — № 6.
- Богатырев В. А. Комбинаторный метод оценки отказоустойчивости многомагистрального канала // Методы менеджмента качества. — 2000. — № 4. — С. 30—35.
- Богатырев В. А. Надежность и эффективность резервированных компьютерных сетей. // Информационные технологии. — 2006. — № 9. — С. 25—30.
- Богатырев В. А. Надежность канала взаимосвязи в локальных сетях с резервированием магистралей // Электронное моделирование. — 1998. — № 3. — С. 99—103.
- Богатырев В. А. Надежность сетей при резервировании коммутаторов с неполно-доступным подключением узлов. // Известия Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии ВЫП. 174. — 2005 г.
- Богатырев В. А. Об организации и анализе разделения обслуживания очередей узлов между резервированными магистралями // Электронное моделирование. —1998. — № 2. — С. 107—110.
- Богатырев В. А. Отказоустойчивость и сохранение эффективности функционирования многомагистральных распределенных вычислительных систем // Информационные технологии. — 1999. — № 9. — С. 44—48.
- Богатырев В. А. Отказоустойчивый канал с неполнодоступным подключением узлов к резервированным магистралям. // Автоматика и вычислительная техника. —1999. —№ 3. —С. 77—84.
- Богатырев В. А. Оценка вероятности полной связности локальных сетей при неполно доступности резервированных магистралей // Электронное моделирование. — 1999. — № 5. — С. 102—112.
- Богатырев В. А. Оценка надежности резервированного канала с межмагистральной ретрансляцией кадров //Автоматизация и современные технологии. — 2000. — № 4.
- Богатырев В. А. Повышение отказоустойчивости многомагистрального канала с помощью межмагистральной ретрансляции пакетов. // Автоматика и вычислительная техника. — 1999. — № 2. — С. 81—88.
- Бусленко В. Н. Автоматизация имитационного моделирования сложных систем. — М.: Наука, 1977. —240 с.
- Вентцель Е.С. Теория вероятностей — М.: Наука, 1969. — 576 с.
- Гительман А., Сторожук Н.Л. Bundle Link новая технология агрегации потоков // Техника связи. — 2009. — № 3−4. — С. 8—15.
- Гихман И. И., Скороход А. В. Теория случайных процессов. — М.: Наука, 1973. — Т.2. —639 с.
- Гнеденко Б. В., Беляев Ю. К., Соловьев А. Д. Математические методы в теории надежности. — М.: Наука, 1965. — 524 с.
- Гнеденко Б. В., Коваленко И. Н. Введение в теорию массового обслуживания, 2-е изд., М., 1987. — 336 с.
- Горский JT. К. Статистические алгоритмы исследования надежности. — М.: Наука, 1970. —400 с.
- ГПЭС Сходня 6 МВт на базе трех ГПУ CATERPILLAR 4 Электронный ресурс. -Режим доступа: http://asu.spazint.ru/referens/generacziya/gpes-sxodnya-6-mvt.html, свободный. Яз. рус. (дата обращения 26.03.2013).
- Калекина Т. Г., Коваленко Т. Н. Обоснование критерия структурноинформацион-ной связности при анализе надежности телекоммуникационных систем // Радю-електрошка, шформатика, управлшня. — 2010. №. 1. — С. 66−70.
- Кендалл М., Стьюарт А. Многомерный статистический анализ и временные ряды. — М.: Наука, 1976. —736 с.
- Клейнрок JL, Вычислительные системы с очередями. Пер. с англ. под ред. Б. С. Цыбакова. — М.: Мир, 1979. — 600 с.
- Клейнрок JL, Теория массового обслуживания. Пер. с англ. / Пер. И. И. Грушко- ред. В. И. Нейман. — М.: Машиностроение, 1979. — 432 с.
- Коваленко И. Н., Кузнецов Н. Ю. Методы расчета высоконадежных систем. — М.: Радио и связь, 1988. — 176 с.
- Корячко В. П., Курейчик В. М., Норенков И. П. Теоретические основы САПР: Учебник для вузов. — М.: Энергоатомиздат. — 1987. — 400 с.
- Кофман А. Введение в прикладную комбинаторику. — М.: Наука. — 1975. — 480 с.
- Курносов М. Г., Пазников А. А. Программный пакет децентрализованного обслуживания потоков параллельных задач в пространственно-распределённых вычислительных системах // Вестник СибГУТИ. 2010. — №. 2. — С. 79.
- Лаврентьев Г. А. Оценка показателей надежности в оптических транспортных сетях // ББК 32 Т 51. 2012. — С. 8.
- Лемешко А. В., Симоненко А. В., Ватти М. Потоковая модель управления очередями с динамическим распределением пропускной способности исходящего канала связи //Радиотехника: Всеукр. межвед. науч.-техн. сб. -2008. -№. 151. С. 92−97.
- Ляхов А. И., Лукин Д. В. Оценка эффективности прикрепления запросов полосы пропускания к пакетам данных в беспроводной сети под управлением протокола IEEE 802.16 // Информационные процессы. 2010. — Т. 10. — №. 2. — С. 105−118.
- Михеев П. А., Сущенко С. П. О быстродействии агрегирующего канала звездообразного сетевого фрагмента // Вестник Том. гос. ун-та. Серия Управление, вычислительная техника и информатика. 2010. — №. 4. — С. 13.
- Олифер В. Г., Олифер Н. А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы (4-е изд.). — СПб.: Питер, 2010. — 944 с.
- Олифер В. Г., Олифер Н. А. Новые технологии и оборудование IP-сетей. — СПб.: БХВ-Петербург, 2001 г. — 512 с.
- Олифер Н. А. Резервирование соединений в локальных сетях. LAN // Журнал сетевых решений. — 2002. — № 1.
- Осипов A.B., Богатырев В. А. Варианты объединения разнотипных каналов вычислительной сети // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. — 2012. — № 2 (78). — С. 145.
- Офицеров А. И., Афонин С. И., Демидов А. В. Моделирование процессов информационного обмена с приоритетами в сетях передачи данных промышленных предприятий //Информационные системы и технологии. 2010. — №. 3. — С. 126−133.
- Панфилов И. В., Половко А. М. Вычислительные системы. — М.: Советское радио, 1980.
- Перегуда А. И., Повякало А. А. Отказоустойчивость и безотказность систем из невосстанавливаемых элементов // Приборы и системы управления. — 1989. — № 11. —С. 3—5.
- Платунова С. М. Модель корпоративной сети при агрегировании каналов и резервировании линий //Вестник компьютерных и информационных технологий. 2011. -№. 2.
- Подиновский В. В., Гаврилов В. М. Оптимизация по последовательно применяемым критериям. —М.: Сов. радио, 1975. — 192 с.
- Половко А. М. Основы теории надежности. — М.: Наука, 1964.
- Поляков А.Ю. Адаптивный подход к распределению информационных блоков по каналам передачи данных / А. Ю. Поляков // Электросвязь. — М., 2009.
- Поспелов И. Г. Разработка и исследование методов анализа и обеспечения отказоустойчивости управляющих иерархических систем реального времени: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М., 2002. — 189 с.
- Прокис Д. Цифровая связь. Пер. с англ. / Под ред. Д. Д. Кловского. — М.: Радио и связь. 2000. — 800 с.
- Пятаев О.В. Применение генетического алгоритма для оптимизации структуры кампусной сети // Радиоэлектронные и телекоммуникационные системы и устройства: Межвузовский сборник научных трудов, 2000.
- Райншке К., Ушаков И. А. Оценка надежности систем с использованием графов /Под ред. И. А. Ушакова. — М.: Радио и связь, 1988. — 209 с.
- Рвачова Н. В. Методика моделирования доступной для трафика данных пропускной способности телекоммуникационной сети // Системи обробки шформацп-Харюв:"ХУПС". 2010.
- Ромасевич П. В. Адаптивный метод резервирования каналов в опорных телекоммуникационных сетях с интенсивным трафиком // XII Всероссийская научно-методическая конференция" Телематика-2006″: Материалы конференции. 2006.
- Рябинин И. А. Логико-вероятностное исчисление как аппарат исследования надежности и безопасности структурно-сложных систем. // АиТ, М.: Наука. — 2003. — № 7.— С. 178—186.
- Рябинин И. А. Надежность и безопасность структурно-сложных систем. — СПб.: Политехника, 2000. — 248 с.
- Савватеев В. С., Глотова С. Д. Системы цифровой связи и решения перспективных задач АСУ ВКО // Наукоемкие технологии. 2011. — Т. 12. — №. 12.
- Сарвин А. А., Абакулина Л. И., Готшальк О. А. Диагностика и надежность автоматизированных систем // СПб: СЗТУ. 2003.
- Сергиевский М. Серверные сетевые карты стандарта Fast Ethernet. // КомпьютерПресс. — 2000. — № 6.
- Солодовников А.Ю. Разработка и исследование методов применения систем поддержки принятия решений на основе нечетких моделей в задачах проектирования информационно-вычислительных сетей: Диссертация кандидата технических наук. — М., 2006. — 389 с.
- Тамаркин В. М., Невдяев Л. М., Сергеев С. И., Зайцев А. Н. Транкинговые системы радиосвязи. — М.: ЦНТИ Информсвязь, 1997. — 108 с.
- Таненбаум Э. Компьютерные сети. 4-е изд. — СПб.: Питер, 2003. — 992 с.
- Таненбаум Э. Компьютерные сети. 5-е изд. — СПб.: Питер, 2012. — 960 с.
- Теслер Г. С. Концепция создания вычислительных средств с высоким уровнем отказоустойчивости // Математические машины и системы. 2002. — №. 2. — С. 176.
- Тюрликов A. M. Алгоритмы разрешения конфликтовв системах передачи информации со случайным множественным доступом. Диссертация доктора технических наук. — СПб., 2011. — 255 с.
- Уткин JI.B. Анализ риска и принятие решений при неполной информации. — СПб.: Наука, 2007. 404 с.
- Уткин JI. В., Шубинский И. Б. Нетрадиционные методы оценки надежности информационных систем. — СПб.: Любавич, 2000. — 173 с.
- Ушаков И. А. Задачи оптимального резервирования. — М.: Знание, 1979.
- Ушаков И. А. Задачи расчета надежности. — М.: Знание, 1981.
- Ушаков И. А. Методы исследования эффективности функционирования технических систем. Вып.2. — М.: Знание, 1976. — 46 с.
- Ушаков И. А. Методы расчета эффективности систем на этапе проектирования. — М.: Знание, 1983.
- Черкесов Г. Н. Методы и модели оценки живучести сложных систем. — М.: Знание, 1987.— 116 с.
- Черкесов Г. Н. Надежность программно-аппаратных комплексов. Учебное пособие.
- СПб.: Питер, 2005. — 479 с.
- Черкесов Г. Н. О расчете надежности обслуживаемых систем при ограниченном ЗИП с периодическим пополнением запасов. // Надежность. — 2003. — № 2(5) — С. 16—34.
- Черкесов Г. Н., Можаев А. С. Логико-вероятностные методы расчета надежности структурно-сложных систем. — М.: Знание, 1991. — 64 с.
- Шибанов А. П. и др. Моделирование агрегированного телекоммуникационного канала с технологией открытых потоков //Радиотехника. 2012. — №. 3.
- Шубинский И. Б., Николаев В. И., Колганов С. К. и др. Активная защита от отказов управляющих модульных вычислительных систем. — СПб.: Наука, 1993. — 284 с.
- Щерба М. В. Методика оценки надёжности и защищенности распределенных компьютерных сетей // Перспективы развития информационных технологий: сб. материалов III Межд. науч.-практ. конф.-Новосибирск: Изд-во НГТУ. 2009. — С. 229 233.
- ГОСТ 27.002−89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. — М.: Издательство стандартов, 1989. — 36 с.
- ГОСТ 27.003−83. Надежность в технике. Выбор и нормирование показателей надежности. — М.: Издательство стандартов, 1983. — 36 с.
- Dhananjay A. et al. Practical, distributed channel assignment and routing in dual-radio mesh networks //ACM SIGCOMM Computer Communication Review. ACM, 2009. -T. 39. -№. 4.-C. 99−110.
- Feng M. Z. et al. Network Energy Efficiency Gains Through Coordinated Cross-Layer Aggregation and Bypass //Journal of Optical Communications and Networking. 2012. -T. 4.-№. 11.-C. 895−905.
- Finn N. W. Multi-Bridge LAN Aggregation: заяв. пат. 13 285 985 США. 2011.
- Fotedar S. et al. Coordinated control of multiple parallel links or link aggregations: пат. 8 243 594 США.-2012.
- Friedrich J. et al. Understanding IEEE 802.11 n multi-hop communication in wireless networks //Modeling and Optimization in Mobile, Ad Hoc and Wireless Networks (WiOpt), 2011 International Symposium on. IEEE, 2011. — C. 321−326.
- Gertzbakh I. В., Shpungin Y. Models of network reliability: analysis, combinatorics, and Monte Carlo. CRC PressI Lie, 2009.
- Getting Started with ZigBee and IEEE 802.15.4 Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.daintree.net/downloads/whitepapers/zigbeeprimer.pdf, свободный. Яз. англ. (дата обращения 26.03.2013).
- Guo Y., Zhang D. Research on the Reliability of MAC Protocols for Multi-radio Sensor Networks //Pervasive Computing Signal Processing and Applications (PCSPA), 2010 First International Conference on. IEEE, 2010. — C. 410−413.
- Hashiguchi K. et al. Traffic allocation control using support vector machine in heterogeneous wireless link aggregation //Consumer Communications and Networking Conference (CCNC), 2011 IEEE. IEEE, 2011. — C. 653−657.
- Hennessy J. L., Patterson D. A. Computer architecture: a quantitative approach. Morgan Kaufmann, 2011.
- IEEE P802.3ad Link Aggregation Task Force Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.ieee802.org/3/ad/, свободный. Яз. англ. (дата обращения 26.03.2013).
- International Organization for Standardization, «HDLC — Description of the X.25 LAPB-Compatible DTE Data Link Procedures», International Standard 7776, 1988.
- Jaguar Cray XK6, Opteron 6274 16C 2.200GHz, Cray Gemini interconnect, NVIDIA 2090 Электронный ресурс. — Режим доступа: http://www.top500.Org/system/l 76 544, свободный. Яз. англ. (дата обращения 26.03.2013).
- James J. LAN baseline Architecture brunch office network. Reference design guide. Cisco press, 2006 — 460 p.
- Jiao L., Pla V., Li F. Y. Analysis on channel bonding/aggregation for multi-channel cognitive radio networks //Wireless Conference (EW), 2010 European. IEEE, 2010. — C. 468−474.
- John S. N. et al. Managing and Improving Upon Bandwidth Challenges in Computer Network //Journal of Emerging Trends in Engineering and Applied Sciences (JETEAS). -2011. -T. 2. -№. 3. C. 482−486.
- Joshi S. et al. When channel bonding is beneficial for opportunistic spectrum access networks //arXiv preprint arXiv: 1208.5870. 2012.
- Kamble K. et al. Data traffic handling in a distributed fabric protocol (DFP) switching network architecture: пат. 20 120 320 749 США. 2012.
- Lamle Т. Cicso certified Network associate. Second edition. Cisco press. 2000 — 536 p.
- Lewoc J. B. et al. A Case Study: Performance Evaluation for a Computer Integrated Power Plant Network //Eurosim 2010 Congress, Prague. 2010.
- Li R. et al. Reliability testing technology for computer network applications //Reliability, Maintainability and Safety, 2009. ICRMS 2009. 8th International Conference on. IEEE, 2009.-C. 1169−1172.
- Lin Y. K., Yeng L. C. L. Evaluation of Network Reliability for Computer Networks with Multiple Sources //Mathematical Problems in Engineering. 2012. — T. 2012.
- Meier R. C. System and method for aggregating multiple radio interfaces into a single logical bridge interface: пат. 8 195 237 CIIIA. 2012.
- O’neill A. Methods and apparatus for controlling access link packet flow aggregation and resource allocation in a mobile communications system: пат. 8 000 241 США. 2011.
- Park M. IEEE 802.11 ac: Dynamic Bandwidth Channel Access //Communications (ICC), 2011 IEEE International Conference on. IEEE, 2011. — C. 1−5.
- Sato М., Nakajima S., Suzuki К. Ethernet link aggregation: пат. 20 120 257 507 США. -2012.
- Shannon F. M. et al. Link aggregation protection: пат. 8 213 296 США. 2012.
- Singhal M., Chauhan R. K., Sharma G. An alternate approach to compute the reliability of a computer communication network using Binary Decision Diagrams //Contemporary Computing. Springer Berlin Heidelberg, 2010. — C. 160−170.
- The Linux foundation: Bonding Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.linuxfoundation.org/collaborate/workgroups/networking/bonding, свободный. Яз. англ. (дата обращения 26.03.2013).
- Thyni Т. et al. Method and arrangement for performing link aggregation: пат. 20 120 320 914 США. 2012.
- Weingartner E., Vom Lehn H., Wehrle K. A performance comparison of recent network simulators //Communications, 2009. ICC'09. IEEE International Conference on. IEEE, 2009.-C. 1−5.
- Z hang J. et al. An algorithm for computer network system reliability based on recursive binary decision diagram //Journal of Hebei University of Science and Technology. -2011.-Т. 2.-C.013.
- Zhang X. J., Jiang Т. M., Wang X. F. Study on methods of improving computer-network reliability //Computer Engineering and Design. 2010. — T. 31. — №. 5. — C. 990−994.