Fehlertoleranz In Computersystemen Und Netzwerken Ke 1

Front 1

Was tut das Konzept der Fehlertoleranz?

Back 1

versucht die Effekte eines auftretenden Fehlers zu minimieren.

Front 2

Was tut das Konzept der Systemsicherheit?

Back 2

möchte die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Fehlers minimieren oder sogar komplett ausschließen

Front 3

Wodurch wird die Sicherheit eines Systems bestimmt?

Back 3

- wird bestimmt durch Designprozess, in dem das System so konzipiert wird, dass die Mehrzahl der möglichen Fehlerquellen berücksichtigt werden

- Diesbezüglich werden verschiedene Parameter definiert, in deren Schranken das System fehlerfrei operieren muss.

- Bestimmte Grenzwerte für Temperatur, Feuchtigkeit, Strahlung, Druck, usw. sind Beispiele solcher Parameter.

Front 4

Worauf konzentrieren sich solche Grenzwerte in der Informatik?

Back 4

auf Datenbereiche, Datenstrukturen, numerische Grenzwerte und Abweichungen, die für ein Programm oder ein System definiert wird

Front 5

Wie wird die Systemsicherheit generell verifiziert?

Back 5

- durch verschiedene Tests

- Die Erstellung dieser Tests, insbesondere im
Bereich der Softwareentwicklung, ist nicht trivial, da die Anzahl der Testfälle häufig
exponentiell mit der Anzahl der zu berücksichtigenden Parameter ansteigt.

- Auch in anderen Anwendungsbereichen verlangt die Erstellung adäquater Tests detailliertes Wissen über das System und dessen Anwendungsumgebung

Front 6

Was ist ein Beispiel für ein System, von dem extrem hohe Systemsicherheit erwartet wird?

Back 6

Black Boxen in Flugzeugen

Front 7

Wie lautet die Definition von Fehlertoleranz?

Back 7

Ein System ist fehlertolerant, wenn es trotz Auftreten unvorhergesehener Fehler weiterhin in der Lage ist seine Funktionen korrekt
auszuführen.

Front 8

Wie reagiert ein fehlertolerantes System bei Fehlern?

Back 8

es degeneriert graziös, d.h. es arbeitet möglicherweise mit verringerter Effizienz oder Genauigkeit weiter.

Front 9

Wie lautet die Definition von Systemsicherheit?

Back 9

Ein System gilt als sicher, wenn die Wahrscheinlichkeit auftretender Fehler minimiert ist

Front 10

Was sind permanente Fehler?

Back 10

Fehler, die bei Auftreten die jeweilige Komponente oder das System permanent außer Betrieb setzen

Front 11

Was sind transiente Fehler?

Back 11

- Fehler, die dazu führen, dass eine Komponente
oder ein System für ein bestimmtes Zeitinterval nicht korrekt arbeitet.

- Nach diesem Zeitintervall ist der Fehler nicht mehr präsent und das korrekte Systemverhalten ist wiederhergestellt.

Front 12

Was sind sporadische Fehler?

Back 12

sind generell immer präsent, zeigen sich allerdings nur in unregelmäßigen Intervallen als Fehlverhalten des Systems.

Front 13

Welches großes Problem unterscheidet transiente und spontane Fehler von permanenten Fehlern?

Back 13

- lassen sich häufig sehr schwer diagnostizieren, da ihr Auftreten oft keinem vorhersehbaren Muster folgt.

- So ist es zum Beispiel schwer einen Programmierfehler zu identifizieren, der nur bei bestimmten Konfigurationen der Eingangswerte oder Parameter auftritt.

- Hier setzt man spezielle Verfahren der
Softwaretechnik ein, die sich mit dem Testen von Software und der Identifikation
von Fehlern befassen, die daten- oder konfigurationsabhängig sind.

Front 14

Was ist ein unkritischer Fehler?

Back 14

- ein Fehler, der keine fehlerhaften Resultate erzeugt

- Beispiel: So ist beispielsweise ein Fehler, der ein System zu einem kompletten Stillstand, bringt
als unkritisch anzusehen, wenn keine falschen Resultate generiert werden

Front 15

Was ist ein kritischer Fehler?

Back 15

- Fehler, die verfälschte Werte an andere
Komponenten weitergeben und somit fehlerhafte Ergebnisse erzeugen.

- Diese Fehler werden auch häufig als byzantinische Fehler bezeichnet

Front 16

Was ist Redundanz?

Back 16

Die Verfügbarkeit von mehr Ressourcen als
minimal notwendig, um das Funktionieren des Systems zu gewährleisten

Front 17

Was ist Hardware-Redundanz?

Back 17

- Dabei werden funktionskritische Elemente eines Systems dupliziert (oder multipliziert), oder es wird eine spezielle Funktion auf unabhängige Komponenten verteilt.

- Dadurch soll gewährleistet werden, dass bei Auftreten eines Fehlers die Funktion weiterhin ausgeführt werden kann, obwohl es dabei zu einer Reduzierung der Qualität oder Effizienz kommen kann

Front 18

Was der Unterschied zwischen statischer und dynamischer Redundanz?

Back 18

- Während bei statischer Redundanz die redundanten Ressourcen aktiv sind, werden sie bei der dynamischen Redundanz bei Bedarf als Ersatzkomponenten aktiviert.

- Daher wird durch statische Redundanz das Auftreten eines Fehlers maskiert und es ist nicht unmittelbar erkennbar, dass eine Systemkomponente ausgefallen ist

- Ein dynamisches Umschalten auf Ersatzkomponenten erfolgt häufig automatisch

Front 19

Was ist ein Beispiel für statische Redundanz?

Back 19

- die Verfügbarkeit von Plattenspeichern oder Prozessoren.

- Das Betriebsystem wird immer versuchen
alle verfügbaren Ressourcen zu nutzen, um damit einen Lastausgleich im Rechnersystem zu erreichen.

- Das Ausfallen dieser Komponenten hat zur Folge, dass diese anfallende, zusätzliche Last entweder auf andere Prozessoren verteilt werden muss, oder, im Fall von Speicherfehlern, eine neue Speicherverteilung der Prozesse stattfinden muss.

Front 20

Was ist ein Beispiel für dynamische Redundanz?

Back 20

bei einem Netzteil, welches durch einen automatischen Fault-Over im Fehlerfall ein zweites Netzteil aktivieren kann.

Front 21

Wozu benötigt man ein Blockdiagramm?

Back 21

- Ein System oder ein Prozessablauf wird häufig mittels kanonischer Blockdiagramme abstrahiert.

- So werden beispielsweise die Komponenten eines Systems und deren Relationen zueinander als Blockstruktur dargestellt, aus der man die verschiedenen Wege die ein Prozess in dem System nehmen kann leicht ersehen und analysieren kann.

Front 22

Wie ist ein Blockdiagramm aufgebaut?

Back 22

- Dabei handelt es sich bei einem solchen Blockdigaramm um einen Graphen G, dessen Knoten die Komponenten des Systems widerspiegeln.

- Die Kanten von G stellen dar wie die Komponenten voneinander abhängig sind und in welcher Sequenz diese abgearbeitet werden um die Gesamtfunktion des Systems zu realisieren.

Front 23

Was ist die Fehlerrate λ?

Back 23

- Die zu erwartende Anzahl von auftretenden Systemfehlern

- wird wie folgt berechnet:
λ = 1 / MTTF.

Front 24

Was ist die Reparaturrate?

Back 24

- Die Anzahl der möglichen Reparaturen, die in einer Zeiteinheit durchgeführt werden können, wird durch die Reparaturrate µ beschrieben.

- Da jede Reparatur im Durchschnitt MT T R Zeiteinheiten benötigt, wird die Reparaturrate mit Hilfe der mittleren Ausfalldauer wie folgt berechnet:
µ = 1 / MTTR

Front 25

Was ist die mittlere Fehlerhäufigkeit?

Back 25

- Die Häufigkeit, mit der Systemfehler auftreten können, werden von den Größen MT F und MTTR bestimmt.

- Berechnung: ν = 1 / (MTTF + MTTR)

Front 26

Was ist R(t)?

Back 26

Ausfallsicherheit

Front 27

Was ist A(t)?

Back 27

Verfügbarkeit

Front 28

Was ist MTTF?

Back 28

mittlere ausfallfreie Zeit

Mean Time to Failure

Front 29

Was ist MTTR?

Back 29

mittlere Ausfalldauer

Mean Time to Repair

Front 30

Was ist MTBF?

Back 30

mittlerer Ausfallabstand

Mean Time Between Failures

Front 31

Wie wird die stationäre Unverfügbarkeit U berechnet?

Back 31

U = MTTR / (MTTF + MTTR) oder

U = MTTR / MTBF

Front 32

Was ist die Unverfügbarkeit?

Back 32

das Verhältnis der durchschnittlichen Reparaturzeit und dem durchschnittlichen Zeitintervall, in dem kein Fehler auftritt

Front 33

Wie wird die (stationäre) Verfügbarkeit v berechnet?

Back 33

V = 1 − U

Front 34

Was ist die Verfügbarkeit?

Back 34

das Verhältnis der durchschnittlichen Zeit bis
zum Auftreten eines Fehlers und dem durchschnittlichen Zeitintervall, in dem kein
Fehler auftritt.

Front 35

Was ist der Unterschied zwischen Ausfallsicherheit und Verfügbarkeit?

Back 35

– Ausfallsicherheit ist ein (analytisches) vom System festgelegtes Leistungsmerkmal
– Verfügbarkeit ist ein vom Benutzer wahrgenommenes Leistungsmerkmal

Front 36

Wie wird die Verfügbarkeit eines seriellen Systems berechnet?

Back 36

- das Produkt der Verfügbarkeiten der
einzelnen Komponenten

- In einem seriellen System müssen alle Komponenten verfügbar (also funktionsfähig)
sein, damit die Funktion des Gesamtsystems gewährleistet ist

Front 37

Wie wird die Verfügbarkeit eines parallelen Systems berechnet?

Back 37

- 1 - das Produkt der Unverfügbarkeiten der Komponenten

- Das Produkt der Terme ist daher die Unverfügbarkeit des parallelen Systems,
bei dem alle Komponenten ausfallen müssen, um einen Fehler des Gesamtsystems zu erzwingen.

- Vsys = 1 − ((1 − VA) × (1 − VB) × (1 − VC ))