Оценка и выбор отказоустойчивых конфигураций межсетевых экранов

УДК 681.3

ОЦЕНКА И ВЫБОР ОТКАЗОУСТОЙЧИВЫХ КОНФИГУРАЦИЙ МЕЖСЕТЕВЫХ ЭКРАНОВ

В.А. Богатырев, С.Б. Фокин, М.В. Попова

Предлагается оценка надежности и производительности вариантов резервирования межсетевых экранов в системе, включающей уровни входных коммутационных узлов, межсетевых экранов, внутренних коммутационных узлов и группы серверов.

Ключевые слова: надежность, производительности, отказоустойчивость, межсетевые экраны.

Эффективность информационной защиты центров обработки данных во многом определяется выбором средств обеспечения отказоустойчивости межсетевых экранов. Рассмотрено влияние организации отказоустойчивого подключения сетевых экранов на надежность и производительность систем, содержащих Ь групп серверов. Объединение серверов в каждой группе и их подключение к межсетевым экранам проводится через внутренние коммутационные узлы, распределение входного потока запросов к межсетевым экранам производится через входные коммутационные узлы.

Рассмотрим варианты отказоустойчивой системы, включающие Ь групп резервированных межсетевых экранов, каждая из которых обслуживает запросы к одной группе серверов, когда:

- подключение резервных экранов внутри группы происходит по мере отказа основных (а);

- внутри каждой группы происходит распределение нагрузки на все исправные экраны, перераспределение нагрузки между экранами разных групп не предусматривается (Ь);

- внутри каждой группы происходит распределение нагрузки на все исправные экраны, перераспределение нагрузки между экранами разных групп реализуется после отказа всех экранов группы (с);

- N межсетевых экранов объединяются в кластер, при котором запрос к любому серверу может обслуживаться любым экраном (ё).

Для случаев а, Ь и с, ё при одинаковой интенсивности отказов основного и резервного оборудования

вероятность безотказной работы системы равна Раь (г) = Р0(г)[РК? )Р2(г)Р3(г) ^

и Рсё (I) = Ро(г)Рц(0[Рг (I)Рз(I)Р , причем р (г) = 1 - [1 - р (г)]п, где р , (г) = г-Х<, а А*, Ч, - интенсивности отказов узлов уровня входных коммутаторов, межсетевых экранов, внутренних коммутаторов и серверов, щ - число узлов в группе /-го уровня; Р (г) = 1 - [1 - р/ (г. Результаты расчета вероятности безотказной работы при Х0=Х2=0,00001 1/ч, Х1=Х3=0,00005 1/ч, п0=2, п2=3, п3=4, представлены на рисунке а, на котором вероятности Раь (г) для щ1=1 и п1=3 соответствуют кривые 1 и 2, а вероятности Рс^ (г) при N=3 соответствует кривая 3. Для систем из двух групп серверов (Ь=2), интенсивность запросов к которым аА 0 и (1 -а)^0, а среднее время обслуживания в узлах соответствующих уровней У0,У1,У2,У3,, среднее время пребывания запросов в системах без объединения и с объединением экранов в кластеры вычислим как У0 аУ1 (1 - а)У1

Т =

1 а

Ть =

1 -А 0^0/ П0 1 - аА 0У1 1 - (1 - а)^0у1 У0 , ау1 + (1 -а)у1

+Т (а);

1 — А0^0 /П0 1 -аА/щ 1 - (1 -а)А0У^/щ

Т (а) = а

У2

У3

1 -а^0У2/ П2 1 - аА 0У3/ щ

+

+Т(а); Та =

У2

У0

аУ1

1 — А 0^0 / П0 1 - аА 0У\/ N , У3

+Т(а);

1 - (1 - а)А 0^2/ П2 1 - (1 -а)^0У3/ П3

Результаты расчета среднего времени пребывания запросов в системах при А0=1,31/с, у0=у2=0,1 с, у1=0,8 с, у2=2 с, п0=2, п2=2 представлены на рисунке б. Варианту без объединения экранов в кластер при п1=1 соответствует кривая 1, а с объединением при N=2 и N=4 - кривые 2 и 3.

Раь(?) 0,95 0,9 0,85 0,8

0

Рс

0,9998

0,9996

0,9994

200 400 600 800 1х103

г, ч

3

-

ч ' •« 1 2

Т(а), с

10

1

2

3

0,1

0,2

б

0,3

0,4

0,5 а

Рисунок. Вероятность безотказной работы (а) и среднее время пребывания запросов (б) в системе

Представленные зависимости подтверждают эффективность объединения межсетевых экранов в кластеры, при котором достигается сбалансированность загрузки и большая надежность и производи-

5

0

а

Научно-технический вестник Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики, 2011, № 3

тельность системы в целом, вместе с тем такое объединение приводит к увеличению числа сетевых адаптеров и портов коммутаторов, что увеличивает стоимость системы, а поэтому требует решения оптимизационной задачи [2, 3].

1. Романов М. Отказоустойчивая безопасность // Storage News. - 2007. - № 2 (31). - С. 20-24.

2. Богатырев В.А., Богатырев С.В. Критерии оптимальности многоуровневых отказоустойчивых компьютерных систем // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. - 2009. - № 5. - С. 92-97.

3. Богатырев В.А., Богатырев С.В. Объединение резервированных серверов в кластеры высоконадежной компьютерной системы // Информационные технологии. - 2009. - № 6. - С. 41-47.

Богатырев Владимир Анатольевич- Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, доктор технических наук, профессор, Vladimir.bogatyrev@gmail.com

Фокин Сергей Борисович - Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, аспирант, tacit@list.ru

Попова Марина Викторовна - Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, студент, 24-09@mail.ru

УДК 535.65, 628.93

ОРГАНИЗАЦИЯ ОСВЕЩЕНИЯ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ ЦВЕТОВОГО АНАЛИЗА ПРОМЫШЛЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ Е.В. Горбунова, В.С. Перетягин, А.Н. Чертов

Рассмотрены особенности организации освещения рабочей зоны для оптико-электронных систем технического зрения промышленного назначения с точки зрения решения задачи цветового анализа. Предложена концепция реализации источника излучения, образованного аддитивным смешением излучений светодиодов различных цветов, с управляемой цветностью.

Ключевые слова: цветовой анализ, оптико-электронная система, источник излучения, аддитивное смешение.

В условиях все возрастающей сложности разнообразных производственно-технологических процессов, увеличения числа требующих оперативного анализа параметров и характеристик процессов и объектов регистрации все большую актуальность приобретают адаптивные системы контроля, инвариантные к поставленной задаче и условиям работы, способные функционировать в многопараметрическом информационном пространстве при сложной фоно-целевой обстановке. Перспективным является применение оптико-электронных систем технического зрения, реализующих цветовые методы анализа, использование которых позволит распознавать объекты регистрации не только по цветовой характеристике, но и по форме, ориентации в пространстве, наличию дефектов поверхности и др. [1].

При анализе цветности отображения объекта при известных характеристиках приемника излучения и свойствах самого объекта первичной задачей является формирование цветовой и светотеневой обстановки, адекватной решаемой задаче и условиям работы. Исследование особенностей процесса автоматического анализа объектов, сложных по структуре и цвету поверхности, показало, что с точки зрения эффективности освещения (его однородности и равномерности, минимизации количества теневых участков, качества цветопередачи) оптимальным является использование модификации схемы 45/0, рекомендованной МКО, с пространственно разнесенными элементами системы облучения, симметрично расположенными относительно узла регистрации [2]. В качестве источников излучения предлагается использовать матрицы из светодиодов красного (R), зеленого (G) и синего (B) цветов, что позволит обеспечить настройку системы и ее адаптацию к особенностям решаемой задачи посредством адресного управления отдельными светодиодами. Для компенсации недостатков воспроизведения RGB-матрицей цветов в диапазоне от зеленого до красного возможно применение шестицветной модели источника из светодиодов трех основных и трех дополнительных (голубого, пурпурного и желтого) цветов. Использование этой модели поможет оптимизировать спектральные характеристики излучателя.

Работа проводилась в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы по государственному контракту № 02.740.11.0169 от 25 июня 2009 г.

1. Горбунова Е.В., Жуков Д.В., Чертов А.Н. Промышленные оптико-электронные системы цветного зрения // Приборостроение. - 2010. - № 5. - С. 80-81.

2. Chertov Alexander N., Gorbunova Elena V., Korotaev Valeriy V. Singularity of the Light Sources Radiation Parameters Changing Effect upon Illuminated Object Colors Representation by Optical Detector // Proceedings of 0DF'10. - Yokohama, 2010. - 20PSp-68.

Горбунова Елена Васильевна - Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, кандидат технических наук, научн. сотр., vredina_ia@mail.ru

Перетягин Владимир Сергеевич - Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, студент, peretyagin@mail.ru

Чертов Александр Николаевич - Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, кандидат технических наук, доцент, a.n.chertov@mail.ru

Научно-технический вестник Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики, 2011, № 3