Avaliação de dependabilidade de sistemas com mecanismos tolerantes a falha: desenvolvimento de um método híbrido baseado em EDSPN e diagrama de blocos (2007)

Nos dias atuais, observamos o vertiginoso avanço da tecnologia e a dependência cada vez maior da sociedade nos sistemas de computação. O uso massivo de dispositivos computadorizados, fixos e móveis, dentro de um conceito de computação ubíqua, e a crescente pervasividade das redes de computadores e serviços, têm tornado os sistemas extremamente complexos e dinâmicos. Esta complexidade vem aumentando a cada dia, a medida que os computadores têm se tornado menores, mais baratos e com maior capacidade de processamento. Hoje eles estão presentes não apenas em grande parte dos objetos da vida diária, como aparelhos celulares, laptops e desktops, como também nos sistemas de telecomunicações, nos meios de transporte, nos equipamentos hospitalares, e na maior parte das atividades. Enquanto razões econômicas forçam o desenvolvimento de novos sistemas computacionais, com um número cada vez maior de facilidades, razões de qualidade impõem a necessidade de que sejam evitados maus funcionamentos desses sistemas. As conseqüências das paralisações dos sistemas computacionais podem variar desde simples inconveniências, a perda de vidas humanas ou prejuízos materiais, o que motiva o desenvolvimento de metodologias para a avaliação da dependabilidade, ou segurança de funcionamento, desses sistemas. Devido ao comportamento aleatório de grande parte das falhas, técnicas de modelagem de dependabilidade por meio de avaliação analítica ou simulação estocástica têm provado ser uma solução útil e versátil em todas as fases do ciclo de vida de um sistema, desde a fase de projeto, na escolha da solução que melhor satisfaça aos requisitos de dependabilidade propostos, até a fase operacional, na detecção de gargalos que impeçam os sistemas de atingir tais requisitos. Esta Tese propõe o desenvolvimento de uma metodologia que possibilite a modelagem, o refinamento e a avaliação de sistemas dependáveis com a utilização de mecanismos de tolerância a falhas, através de um método híbrido baseado em redes de Petri estocásticas determinísticas estendidas (EDSPN) e diagramas de blocos, de um modo flexível, expansível e passível de automação. A metodologia proposta é executada em 5 diferentes níveis hierárquicos. Os dois primeiros níveis hierárquicos lidam com os diagramas de blocos e com os mecanismos de tolerância a falhas a serem introduzidos. O terceiro nível hierárquico, formado por redes de Petri de alto nível, define como será a interligação das redes de Petri, que representa a configuração dos blocos no diagrama de sistema dependável, na configuração final. No quarto nível hierárquico, o comportamento de cada bloco é modelado por meio de EDSPN, o qual gera expressões numéricas ou analíticas dos atributos de confiabilidade, disponibilidade e segurança. Finalmente, as expressões obtidas são utilizadas em um modelo dependável e parametrizado (MDP), de acordo com a configuração definida no terceiro nível, para obtenção das estimativas de dependabilidade do sistema como um todo. A metodologia proposta, além de ser passível de automação, objetiva ocultar a complexidade matemática envolvida e reduzir a possibilidade de explosão de estados. Para tornar os modelos EDSPN e MDP mais eficientes, uma biblioteca de modelos foi criada. Um mesmo modelo, com o auxílio de diferentes parâmetros de configuração, pode assumir diferentes mecanismos de tolerância a falhas, o que torna a metodologia flexível, assim como, um mesmo modelo, com o auxílio de parâmetros estruturais, pode assumir diferentes níveis de redundância em um mesmo mecanismo tolerante a falhas, o que torna a metodologia expansível