vkr_reliability_presentation_fixed_powerpoint

1.

Выпускная квалификационная работа
Разработка прототипа приложения оценки и
прогнозирования надёжности информационной
системы по журналу эксплуатации
Выполнил: __________________________
Научный руководитель: __________________________
Оценка надёжности • R(t) • λ • MTBF • прогноз

2.

Актуальность работы
2
ИС стала компонентной
Отказы возникают в эксплуатации
Подсчёта отказов мало
Современные информационные системы
включают базу данных, серверную часть,
модуль авторизации, пользовательский
интерфейс и внешние сервисы.
Причины отказов могут быть связаны с
ошибками компонентов, сетевыми
проблемами, тайм-аутами и сбоями внешних
сервисов.
Количество ошибок не показывает
динамику надёжности, проблемный
компонент и риск дальнейшего
ухудшения.
Вывод
Требуется инструмент, который анализирует журнал эксплуатации, выделяет события отказов, рассчитывает показатели
надёжности и строит прогноз её изменения на заданный горизонт.
Оценка и прогнозирование надёжности ИС по журналу эксплуатации
2/14

3.

Цель, объект, предмет и задачи работы
Цель работы
Разработка прототипа приложения для оценки и прогнозирования
надёжности информационной системы по журналу эксплуатации.
Объект исследования
3
Задачи работы
• проанализировать предметную область и существующие аналоги;
• сформулировать требования к разрабатываемому приложению;
• спроектировать архитектуру приложения и алгоритм анализа;
• реализовать загрузку и валидацию журнала событий;
• реализовать расчёт показателей надёжности по системе и компонентам;
• реализовать построение R(t), сравнение моделей и прогноз;
• провести апробацию и тестирование прототипа.
Процесс эксплуатации информационной системы, отражённый в журнале
событий.
Предмет исследования
Методы и программные средства оценки, анализа и прогнозирования
надёжности информационной системы по журналу эксплуатации.
Оценка и прогнозирование надёжности ИС по журналу эксплуатации
3/14

4.

Обзор существующих аналогов
4
Для анализа состояния информационных систем применяются следующие классы решений:
Класс решений
Примеры
Основное назначение
Системы мониторинга
инфраструктуры
Zabbix
Контроль состояния серверов, сетей, сервисов, сбор метрик и оповещения.
Системы сбора метрик
и визуализации
Prometheus,
Grafana
Хранение временных рядов, построение панелей, визуализация метрик, журналов и
трассировок, правила оповещений.
Платформы наблюдаемости
и APM
Elastic Observability,
Datadog, New Relic
Объединение метрик, журналов, трассировок и данных производительности для диагностики и
анализа состояния приложений.
Системы отслеживания
ошибок
Sentry
Поиск ошибок приложения, распределённая трассировка и анализ производительности.
Общий вывод: аналоги полезны для эксплуатации, но их основная цель — мониторинг, диагностика и наблюдаемость, а не специализированный расчёт
R(t), сравнение моделей и отчёт по надёжности.
Оценка и прогнозирование надёжности ИС по журналу эксплуатации
4/14

5.

Сравнение аналогов и выявленные ограничения
Критерий
Zabbix
Prometheus
+ Grafana
Мониторинг состояния системы
+
Работа с метриками
5
Sentry
Прототип
+
Elastic /
Datadog /
New Relic
+
±
±
+
+
+
±
+
Анализ журналов и событий
±
±
+
+
+
Оповещения и пороговые правила
+
+
+
+
+
SLO / error budget / burn rate
±
+
+
±
±
Расчёт R(t), λ, MTBF по журналу отказов
–
± / вручную
± / настройка
–
+
Компонентный вклад в отказы
±
±
+
±
+
Сравнение моделей надёжности
–
–
–
–
+
Прогноз R(t) по моделям надёжности
–
±
±
–
+
Итоговый отчёт по надёжности
±
±
±
±
+
Локальный учебный прототип без сложной инфраструктуры
±
±
–
–/±
+
Вывод: аналоги закрывают мониторинг, диагностику и наблюдаемость, но не дают готовый учебный контур: журнал → валидация → R(t), λ, MTBF → компонентный анализ →
сравнение моделей → прогноз → пороговая оценка → отчёт.
Оценка и прогнозирование надёжности ИС по журналу эксплуатации
5/14

6.

Постановка задачи и идея прототипа
6
Идея прототипа: перейти от подсчёта отказов к анализу надёжности
Журнал
эксплуатации
Проверка
данных
Показатели
надёжности
• на вход подаётся журнал событий эксплуатации;
• из журнала выделяются события отказов и сведения о
компонентах;
• рассчитываются показатели надёжности системы и
компонентов.
Оценка и прогнозирование надёжности ИС по журналу эксплуатации
Компонентный
анализ
Прогноз
Отчёт
• строится динамика надёжности во времени;
• формируется прогноз изменения надёжности;
• выводится итоговая оценка состояния и отчёт.
6/14

7.

Показатели надёжности, используемые в работе
7
R(t)
λ
MTBF
Доля отказов
Функция надёжности:
вероятность безотказной
работы на заданном интервале
времени.
Интенсивность отказов: частота
возникновения отказов за
период наблюдения.
Среднее время между отказами,
используемое для общей оценки
устойчивости.
Вклад компонента в общее
количество отказов
системы.
Базовое приближение
λ≈N/T
MTBF ≈ T / N
R(t) = exp(−λt)
Для реальной эксплуатации показатели рассматриваются по временным окнам и компонентам, чтобы увидеть динамику и
определить проблемные участки системы.
Оценка и прогнозирование надёжности ИС по журналу эксплуатации
7/14

8.

Входные данные и структура журнала эксплуатации
Оценка и прогнозирование надёжности ИС по журналу эксплуатации
8
8/14

9.

Модели оценки и прогнозирования надёжности
Оценка и прогнозирование надёжности ИС по журналу эксплуатации
9
9/14

10.

Алгоритм работы приложения
Оценка и прогнозирование надёжности ИС по журналу эксплуатации
10
10/14

11.

Архитектура прототипа
Оценка и прогнозирование надёжности ИС по журналу эксплуатации
11
11/14

12.

Реализация и интерфейс прототипа
Оценка и прогнозирование надёжности ИС по журналу эксплуатации
12
12/14

13.

Апробация и результаты тестирования
Оценка и прогнозирование надёжности ИС по журналу эксплуатации
13
13/14

14.

Заключение
14
Основной результат работы
1
2
Обоснована необходимость специализированного прототипа для анализа
надёжности ИС по журналу эксплуатации.
Сформирован контур оценки: журнал → показатели надёжности → компонентный
анализ → прогноз → итоговый отчёт.
3
4
Показано отличие прототипа от систем мониторинга и
наблюдаемости.
Прототип предназначен для узкой задачи оценки и прогнозирования надёжности, а
не для замены промышленных платформ мониторинга.
Итог: прототип дополняет мониторинг анализом надёжности по эксплуатационным данным.
Оценка и прогнозирование надёжности ИС по журналу эксплуатации
14/14