Методика обнаружения и устранения отказов программного обеспечения

Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» Том 8, №6 (ноябрь - декабрь 2016)

http://naukovedenie.ru publishing@naukovedenie.ru

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

http://naukovedenie.ru 12TVN616

Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» Том 8, №6 (ноябрь - декабрь 2016)

http://naukovedenie.ru publishing@naukovedenie.ru

1

http://naukovedenie.ru 12TVN616

Методика обнаружения и устранения отказов программного обеспечения

Варлатая Светлана Климентьевна

Калужин Егор Александрович

Монастырский Дмитрий Сергеевич

В настоящее время роль программного обеспечения (ПО) в управлении предприятием многократна возросла [1]. Для стабильного функционирования информационной системы применяется огромный спектр ПО: офисное ПО, средства редактирования информации, браузеры, средства автоматизации процессов и т.д. Различные вредоносные программы, несовместимость или воздействие некомпетентного пользователя могут вызвать отказ в работе ПО [2], тем самым нарушить функционирование информационной системы и повлечь материальный ущерб [3]. Отказ программного обеспечения можно определить как прекращение функционирования программы (искажения нормального хода ее выполнения, зацикливание) на время, превышающее заданный порог [4]. При больших масштабах и сложной структуре предприятия, администрирование и восстановление ПО в режиме реального времени невозможно. Поэтому вопрос создания программного обеспечения, способного к самовосстановлению, является актуальным на сегодняшней день.

Подобная тема широко обсуждается в Российских и зарубежных научных работах. Авторы статьи [5] разработали механизм самовосстановления ПО на основе иммунитета человека. В другой работе [6] авторами предлагается формальная модель, описывающая работу программного средства как последовательность событий. Данная модель позволяет применить известные методы классификации для автоматического определения класса возникающих ошибок и устранения их последствий за счет выполнения определенных для данного класса действий. В статье [7] авторы предлагают методику обнаружения отказов, основанную на сравнении сценария отказа с уже известными отказами.

Все вышеуказанные методики, безусловно, являются эффективными, однако их реализации довольно сложна и требует разработки специализированного сервиса для поиска и устранения отказов. Целью данной статьи является разработка методики поиска и устранения отказов программного обеспечения, реализация которой проста и не требует создания дополнительных сервисов.

Описание методики

Процесс создания любого программного обеспечения можно разбить на определенные стадии [8] (рисунок 1).

Рисунок 1. Процесс создания программного обеспечения с функцией самовосстановления (разработано автором)

На стадии определения требований разработчики определяют назначение, функционал и способы реализации ПО.

На стадии анализа оцениваются необходимые для создания ПО ресурсы, его название, примерный размер, актуальность и полезность.

На стадии проектирования разрабатывается блок-схемы для написания будущего ПО, определяются наиболее рациональные и целесообразные пути реализации.

На стадии реализации происходит написание программного кода, после чего начинается стадия тестирования и отладки ПО.

Основная идея предлагаемой методики заключается в том, чтобы на стадии проектирования и реализации заложить механизм самовосстановления. Такой подход не требует создания централизованного сервиса и позволяет обеспечить автономность каждого программного продукта т.е. при выходе из строя механизма самовосстановления на одном ПО, остальные будут функционировать стабильно. Механизм самовосстановления должен включать следующий функционал:

Анализ состояния: после запуска ПО модуль самовосстановления собирает всю информацию о его файлах: имя, размер, дата создания, дата изменения и хэш-сумма.

Диагностика: на основании всей собранной на предыдущем шаге информации данный функционал принимает решение о том, есть ли ошибки в программе. Если какой-либо файл изменен, перемещен или удален, ПО нуждается в восстановлении.

Подключение к серверу: данный функционал активируется при условии выявления отказа при диагностике. ПО в автоматическом режиме подключается к серверу, загружает и устанавливает поврежденные файлы.

Отправка отчета: данный функционал необходим для того, чтобы разработчик на основе анализа уведомлений мог установить закономерность между различными отказами и их причинами для дальнейшего усовершенствования ПО. Принцип работы предлагаемой системы самовосстановления можно представить в виде блок-схемы (рисунок 2).

Рисунок 2. Блок-схема функционирования механизма самовосстановления (разработано автором)

Такая система восстановления нацелена на обнаружения основных причин отказа ПО:

удаление (добавления) файлов, перемещение файлов, модификация файлов. Весь процесс состоит из трех модулей:

Проверка целостности файлов. Модуль сканирует все файлы с целью поиска лишних или недостающих. Если найден лишний файл, он загружается на сервер для дальнейшего анализа и удаляется. Если модуль обнаружил, что какого-либо файла нет, происходит его загрузка и установка.

Проверка размеров файлов. Данный модуль сравнивает размеры файлов с эталонными размерами, которые хранятся либо на сервере, либо на ПК. При обнаружении измененного файла происходит его замена и загрузка на сервер.

Проверка расположения. Для работы многих программ важно расположения файлов в директориях. Поэтому модуль анализирует расположение файлов и при необходимости переносит их в корректную директорию.

Оценка эффективности предложенной методики Наиболее распространённым способом устранения отказов является переустановка ПО. При оценке эффективности было принято решение сравнить необходимое для восстановления время при использовании методики и при переустановке ПО.

Время устранения отказа с помощью предложенной методики можно определить как (1).

V=O+D+R (1)

где: V - время восстановления ПО, O - время обнаружения причины отказа, D - время загрузки корректных файлов, R - время перемещения файлов.

Время переустановки ПО определяется как (2).

T=U+P+I (2)

где: T - время переустановки ПО, U - время удаления ПО, P - время загрузки нового дистрибутива, I - время повторной установки.

Для расчета экспериментального V и T использовался ПК со следующими характеристиками: скорость скачки (download): 20 Мбит/с, скорость загрузки (upload): 18 Мбит/c, операционная система: Windows 7 x64, размер оперативной памяти: 4GB, процессор: Intel core™ i3-311M, 2.4 GHz. Результаты эксперимента представлены в таблице 1.

Таблица 1 Экспериментальные данные, отражающие зависимость времени самовосстановления и переустановки ПО от его общего размера и размера поврежденных файлов (разработано автором)

На основе полученных результатов можно составить графики зависимости T и V от общего размера ПО (Total Size), которые наглядно демонстрируют различия двух рассматриваемых методов (рис. 3-5).

Рисунок 3. График зависимости времени переустановки ПО от его общего размера (разработано автором)

Рисунок 4. График зависимости времени самовосстановления ПО от его общего размера (разработано автором)

Рисунок 5. График зависимости времени переустановки и самовосстановления ПО от размера поврежденных файлов (разработано автором)

Согласно представленным графикам можно сделать вывод, что время переустановки ПО (T) зависит только от общего размера ПО (TS), а время восстановления ПО (V) зависит как от общего размера (TS), так и от размера поврежденных файлов (FS). Поэтому предложенный механизм самовосстановления показывает сравнительно меньшее время, если размер поврежденных данных составляет до 15% от общего размера ПО.

Таким образом, была предложена методика обнаружения и устранения отказов ПО. Согласно данной методике, механизм самовосстановления закладывается на стадии проектирования и реализации. Сильными сторонами такого механизма являются:

Независимость восстановления ПО от человеческого фактора.

Накопление отчетов об отказах ПО для дальнейшего усовершенствования механизма.

Отсутствие необходимости переустановки ПО.

Высокая скорость восстановления при небольших размерах поврежденных данных.

Недостатками данного механизма являются:

Усложнение программного кода.

Низкая скорость восстановления при больших размерах поврежденных данных.

Несмотря на приведенные недостатки, предложенная методика является эффективной т.к. позволяет автоматизировать процесс восстановления программного обеспечения, что очень важно на масштабных предприятиях, остановка работы которых недопустима, например, на критически важных объектах [9].

Литература

программный обеспечение сканирование отказ

1. Журавлева А.В. Роль программного обеспечения в управлении предприятием / А.В Журавлева // Сборник научных трудов международной научной конференции «Информационные науки в управлении, социальной сфере и медицине», Томск 2014 г.

2. Ивутин А.Н. К вопросам об отказах программного обеспечения / А.Н. Ивутин, Е.В. Ларкин // Известия тульского государственного университета. Технические науки. - 2014 №3. - С. 203-209.

3. Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. Национальный стандарт РФ. ГОСТ Р 51901.12-2007 Метод анализа видов и последствий отказов.

4. Дроботун Е.Б. Критичность ошибок в программном обеспечении и анализ их последствий / Е.Б. Дроботун // Фундаментальные исследования. - 2009. - № 4.

5. Selvin, G., David, E. and Lance, D. (2002)A Biologically Inspired Programming Model for Self-Healing Systems.WOSS'02Proceedings of the First Workshopon Self-Healing Systems, Charleston, November 2012, 102-104.

6. Холод И.И. Самовосстановление программных систем на основе автоматической классификации ошибок / И.И. Холод, А.В. Кочетков // Информационные технологии. - 2008. - № 6. - C. 16-21.

7. Fuad, M., Deb, D. andBaek, J. (2011) Self-Healing by Means of Runtime Execution Profiling. Proceedings of14thInternational Conference on Computer andInformation Technology(ICCIT2011), Dhaka, 22-24 December 2011, 202-207.

8. Обзор процесса разработки программного обеспечения // habrahabr.ru: информационно-технологический портал Хабрахабр.2015 URL: https://habrahabr.ru/post/255991/ (дата обращения 23.10.2016).

9. Министерство Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациями ликвидации последствий стихийных бедствий // Методика отнесения объектов государственной и негосударственной собственности к критически важным объектам для национальной безопасности Российской Федерации. - 2012.

Размещено на Allbest.ru