СПОСОБ УСТАНОВКИ, КОНТРОЛЯ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ, СЛОЖНЫХ ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫХ ОБЪЕКТОВ
METHOD OF INSTALLING, MONITORING AND RESTORING SOFTWARE, COMPLEX SOFTWARE AND HARDWARE OBJECTS

Изобретение относится к области обработки цифровых данных с помощью электрических устройств, а в частности к резервному копированию и восстановлению.
Термины и определения:
Функция – устойчивая совокупность однородных специализированных работ (действий, операций) [Основные элементы процессорного подхода. Электронный ресурс: https://studfile.net/preview/3583188/].
Элемент сложного программно-аппаратного объекта – составная часть объекта, которая выполняет определенную функцию (набор функций).
Сложный программно-аппаратный объект – это набор технических и программных средств, работающих совместно для выполнения одной или нескольких функций (набора функций).
Элемент сложного программно-аппаратного объекта – составная часть объекта, которая выполняет определенную функцию (набор функций).
Известен способ защиты данных, (патент РФ № 2439691, G06F 21/22 опубл. 10.01.2012 г., Бюл. №1) заключающийся в том, что включает себя прием данных для хранения в первичном запоминающем устройстве, периодическую передачу данных для резервного копирования в резервном запоминающем устройстве с помощью последовательности операций резервного копирования, временное хранение в защищенном от аварийного воздействия запоминающем устройстве записей, которая принята в течении времени между следующими друг за другом операциями резервного копирования, при наступлении в течение временного интервала аварийного события, повреждающего данные, хранящиеся в первичном запоминающем устройстве, восстановление данных с использованием записей в защищенном от аварийного воздействия запоминающем устройстве.
Известен способ резервного копирования, (патент РФ № 2646309, G06F 11/14, G06F 9/455, опубл. 02.03.2018 г., Бюл. № 7) заключающийся в том, что устанавливают и настраивают программное обеспечение целевого компьютера ИТ-инфраструктуры предприятия, создают образ виртуальной машины, включающей файловую систему в гостевую операционную систему, выполняют настройку программного обеспечения, формируют первый переносной носитель информации, на котором размещают дистрибутив гостевой операционной системы, выполняют установку операционной системы на целевом компьютере с использованием дистрибутива операционной системы на первом переносном носителе информации, применяют снимок изменений к образу виртуальной машины, осуществляют запуск соответствующего хранимого образа виртуальной машины.
Наиболее близким по технической сущности и выполняемым функциям аналогом (прототипом) к заявленному является способ установки, настройки, администрирования и резервного копирования программного обеспечения (патент РФ № 2445686, G06F 15/177, опубл. 20.03.2012 г., Бюл. № 8), заключающийся в том, что создают образ виртуальной машины, включающий файловую систему и гостевую операционную систему, устанавливают в файловую систему образа виртуальной машины требуемое программное обеспечение, выполняют настройку программного обеспечения; сохраняют информацию об изменениях в файловой системе, связанных с установкой и настройкой программного обеспечения, затем устанавливают операционную систему на целевом компьютере и повторяют указанные изменения на целевом компьютере, формируют первый переносной носитель информации, на котором размещают дистрибутив гостевой операционной системы, выполняют установку целевой операционной системы на целевой компьютер с использованием дистрибутива операционной системы на первом переносном носителе информации.
Технической проблемой является большое время восстановления работоспособности сложного программно-аппаратного объекта в связи с отсутствием обоснованной периодичности контроля функций параметров каждого элемента указанного программно-аппаратного объекта и последовательности его восстановления, а так же сохранения промежуточных результатов вычислений.
Техническим результатом является снижение время восстановления работоспособности сложного программно-аппаратного объекта за счет обоснованной периодичности контроля функций параметров каждого элемента указанного программно-аппаратного объекта, определения последовательности его восстановления.
Техническая проблема решается за счет разработки способа установки, контроля и восстановления программного обеспечения, сложных программно-аппаратных объектов, за счет предварительного моделирования функционирования программного обеспечения, используемого каждым элементом сложного программно-аппаратного объекта, на основании которого выявляется периодичность возникновения сбоев для каждого, определения периодичности сохранения промежуточных результатов вычислений и периодичности контроля значений параметров указанных элементов, а также выявление влияния указанных элементов на надежное функционирования всего сложного программно-аппаратного объекта.
Техническая проблема решается тем, что в способе установки, контроля и восстановления программного обеспечения, сложных программно-аппаратных объектов, формируют переносной носитель информации, на котором создают базу данных, в которую сохраняют исходные данные.
Настраивают сложный программно-аппаратный объект, полученные образы сохраняют в базу данных находящуюся на переносном носителе информации [Хомоненко А.Д., Цыганков В.М., Мальцев М.Г. - Базы данных. Учебник для высших учебных заведений (6-е изд.) - 2009].
Для реализации каждой из n-функций формируют последовательность задействования элементов сложного программно-аппаратного объекта. На основе сформированной последовательности задают последовательность снятия образов с элементов сложного программно-аппаратного объекта [Хомоненко А.Д., Цыганков В.М., Мальцев М.Г. - Базы данных. Учебник для высших учебных заведений (6-е изд.) - 2009].
Осуществляют функционирование программно-аппаратного объекта
На основе заданной последовательности снятия образов, с элементов сложного программно-аппаратного объекта последовательно снимают эталонные образы операционных систем каждого элемента сложного программно-аппаратного объекта, полученные образы сохраняют в базу данных, находящуюся на переносном носителе информации [Управление образами операционных систем. Полученные образы сохраняют в базу данных, находящуюся на переносном носителе информации [Управление образами операционных систем [Электронный ресурс] URL: https://docs.microsoft.com/ru-ru/configmgr/osd/get-started/manage-operating-system-images].
На основании определенной периодичности, сохраняют промежуточные результаты вычислений на съемный носитель информации, путем перезаписи сохраняемой информации [Управление образами операционных систем. Полученные образы сохраняют в базу данных, находящуюся на переносном носителе информации [Управление образами операционных систем [Электронный ресурс] URL: https://docs.microsoft.com/ru-ru/configmgr/osd/get-started/manage-operating-system-images].
На основании определенной периодичности контроля путем сравнения эталонных образов и измеренных значений оценивают правильность функционирования сложного программно-аппаратного объекта и принимается решение о предотказовом состоянии элемента программно-аппаратного объекта.
Если условие выполнено, то переустанавливают необходимое программное обеспечение в соответствии со схемой взаимосвязи элементов программно-аппаратного объекта,
Согласно изобретению дополнительно задают и сохраняют в базе данных исходные данные характеризующие количество функций, реализуемых сложным программно-аппаратным объектом, периодичность выполнения и время реализации каждой функции, реализуемой сложным программно-аппаратным объектом; начальную периодичность контроля надежности каждого элемента, используемого в составе сложного программно-аппаратного объекта; набор значений параметров, характеризующих функционирование элемента сложного программно-аппаратного объекта; набор значений допустимого отклонения параметров каждого элемента, реализуемого в сложном программно-аппаратном объекте; эталонный набор значений параметров качества каждой функции, реализуемой в сложном программно-аппаратном объекте; набор значений допустимого отклонения параметров качества каждой функции, реализуемой в сложном программно-аппаратном объекте, для реализации каждой функции формируют последовательность задействования элементов сложного программно-аппаратного объекта; на основе сформированной последовательности задают последовательность снятия образов с элементов сложного программно-аппаратного объекта.
Разрабатывают модель надежного функционирования для исследуемого программно-аппаратного объекта [Лысанов И.Ю., Шеянов Д.Ю. Надежность программного обеспечения / Электронное учебное издание. Академия ФСО России, Орёл. – 2014 г.].
Моделируют функционирование программно-аппаратного объекта в условиях сбоев и дефектов программирования. Сохраняют результаты моделирования в базу данных [Модель La Padula. Лысанов И.Ю., Шеянов Д.Ю. Надежность программного обеспечения / Электронное учебное издание. Академия ФСО России, Орёл. – 2014 г.]. Сохраняют результаты моделирования в базу данных.
Ранжируют результаты моделирования по периодичности возникновения ошибок и сбоев [Правила ранжирования Электронный ресурс. Режим доступа: https://studfiles.net/preview/1957017/page:2/].
На основании схемы взаимосвязи элементов программно-аппаратного объекта, определяют степень влияния каждого элемента программно-аппаратного объекта на надежное функционирование всего программно-аппаратного объекта [п. 5. РД 50-690-89 Группа Т51. Руководящий документ по стандартизации методические указания Надежность в технике. Методы оценки показателей надежности по экспериментальным данным].
Ранжируют степень влияния каждого элемента программно-аппаратного объекта на надежное функционирование всего программно-аппаратного объекта [Правила ранжирования Электронный ресурс. Режим доступа: https://studfiles.net/preview/ 1957017/page:2/].
На основании результатов моделирования функционирования программно-аппаратного объекта для каждого элемента сложного программно-аппаратного объекта корректируют значения периодичности контроля параметров качества реализуемой им функции и параметров, характеризующих его функционирование
На основании определенного влияния элементов программно-аппаратного объекта определяют периодичность сохранения промежуточных данных
Осуществляется контроль времени функционирования последовательности, если условие выполнено, то завершается работа, если нет, то продолжается контроль.
Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественным всем признакам заявленного способа, отсутствуют. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "новизна".
Перечисленная новая совокупность существенных признаков обеспечивает расширение возможности способа прототипа за счет обоснованной корректировки периодичности контроля функций и параметров каждого элемента сложного программно-аппаратного объекта в соответствии с его структурно-функциональной схемой и определения поэлементной последовательности восстановления сложного программно-аппаратного объекта.
Результаты поиска известных решений в данной и смежной областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипов признаками заявленного изобретения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".
«Промышленная применимость» способа обусловлена наличием элементной базы, на основе которой могут быть выполнены устройства, реализующие данный способ с достижением указанного в изобретении результата.
Заявленный способ поясняется чертежами, на которых показано:
фиг. 1 - обобщенная структурно-логическая последовательность способа установки, контроля и восстановления программного обеспечения, сложных программно-аппаратных объектов.
Заявленный способ поясняется блок-схемой способа установки, контроля и восстановления программного обеспечения, сложных программно-аппаратных объектов (фиг.1), где в блоке 1 формируют переносной носитель информации, на котором создают базу данных, в которую сохраняют исходные данные [Внешние носители информации. Задают и сохраняют в базе данных исходные данные характеризующие количество функций реализуемых сложным программно-аппаратным объектом [Сведения указаны в описании программного обеспечения], периодичность выполнения и время реализации каждой функции реализуемой сложным программно-аппаратным объектом [Сведения указаны в описании программного обеспечения]; начальную периодичность контроля надежности каждого элемента, используемого в составе сложного программно-аппаратного объекта; набор значений параметров, характеризующих функционирование элемента сложного программно-аппаратного объекта; набор значений допустимого отклонения параметров каждого элемента, реализуемого в сложном программно-аппаратном объекте; эталонный набор значений параметров качества каждой функции реализуемой в сложном программно-аппаратном объекте; набор значений допустимого отклонения параметров качества каждой функции реализуемой в сложном программно-аппаратном объекте, для реализации каждой функции формируют последовательность задействования элементов сложного программно-аппаратного объекта; на основе сформированной последовательности задают последовательность снятия образов с элементов сложного программно-аппаратного объекта.
В блоке 2 разрабатывают модель надежного функционирования для исследуемого программно-аппаратного объекта [Лысанов И.Ю., Шеянов Д.Ю. Надежность программного обеспечения / Электронное учебное издание. Академия ФСО России, Орёл. – 2014 г.].
В блоке 3 моделируют функционирование программно-аппаратного объекта в условиях сбоев и дефектов программирования [Модель La Padula. Лысанов И.Ю., Шеянов Д.Ю. Надежность программного обеспечения / Электронное учебное издание. Академия ФСО России, Орёл. – 2014 г.]. Сохраняют результаты моделирования в базу данных.
В блоке 4 ранжируют результаты моделирования по периодичности возникновения ошибок и сбоев [Правила ранжирования Электронный ресурс. Режим доступа: https://studfiles.net/preview/1957017/page:2/].
В блоке 5 на основании схемы взаимосвязи элементов программно-аппаратного объекта (схема поясняющая взаимосвязь элементов программно-аппаратного объекта, представлена в описании программно-аппаратного объекта), определяют степень влияния каждого элемента программно-аппаратного объекта на надежное функционирование всего программно-аппаратного объекта [п. 5. РД 50-690-89 Группа Т51. Руководящий документ по стандартизации методические указания Надежность в технике. Методы оценки показателей надежности по экспериментальным данным].
В блоке 6 ранжируют степень влияния каждого элемента программно-аппаратного объекта на надежное функционирование всего программно-аппаратного объекта [Правила ранжирования Электронный ресурс. Режим доступа: https://studfiles.net/preview/ 1957017/page:2/].
В блоке 7 на основании результатов моделирования функционирования программно-аппаратного объекта для каждого элемента сложного программно-аппаратного объекта корректируют значения периодичности контроля параметров качества реализуемой им функции и параметров, характеризующих его функционирование.
В блоке 8 на основании определенного влияния элементов программно-аппаратного объекта определяют периодичность сохранения промежуточных данных (промежуточных результатов вычислений).
В блоке 9 настраивают сложный программно-аппаратный объект [Хомоненко А.Д., Цыганков В.М., Мальцев М.Г. - Базы данных. Учебник для высших учебных заведений (6-е изд.) - 2009], полученные образы сохраняют в базу данных находящуюся на переносном носителе информации. Для реализации каждой из n-функций формируют последовательность задействования элементов сложного программно-аппаратного объекта. На основе сформированной последовательности задают последовательность снятия образов с элементов сложного программно-аппаратного объекта [Хомоненко А.Д., Цыганков В.М., Мальцев М.Г. - Базы данных. Учебник для высших учебных заведений (6-е изд.) - 2009].
В блоке 10 происходит функционирование программно-аппаратного объекта
В блоке 11 на основе заданной последовательности снятия образов, с элементов сложного программно-аппаратного объекта последовательно снимают эталонные образы операционных систем каждого элемента сложного программно-аппаратного объекта [Управление образами операционных систем. Полученные образы сохраняют в базу данных находящуюся на переносном носителе информации [Управление образами операционных систем [Электронный ресурс] URL: https://docs.microsoft.com/ru-ru/configmgr/osd/get-started/manage-operating-system-images].
В блоке 12 на основании определенной периодичности (блок 8), сохранению промежуточные результаты вычислений на съемный носитель информации, путем перезаписи сохраняемой информации.
В блоке 13 на основании определенной периодичности контроля (блок 7) путем сравнения эталонных образов и измеренных значений оценивают правильность функционирования сложного программно-аппаратного объекта [Электронный ресурс] URL: https://docs.microsoft.com/ru-ru/configmgr/osd/get-started/manage-operating-system-images] и принимается решение о предотказовом состоянии элемента программно-аппаратного объекта.
Если условие выполнено, то в блоке 14, переустанавливают необходимое программное обеспечение в соответствии со схемой взаимосвязи элементов программно-аппаратного объекта и выполняется последовательность блоков 11-13.
Блок 10 соединен с блоком 15, в котором осуществляется контроль времени функционирования последовательности (время функционирования алгоритма равно времени функционирования программно-аппаратного объекта).
Если условие в блоке 15 выполнено, то завершается работы, если нет, то продолжается контроль.
Оценка эффективности заявленной способа осуществляется следующим образом. На первоначальном этапе определяется обоснованность периодичности контроля параметров каждого элемента указанного программно-аппаратного объекта:
Оценка обоснованности проводится путем сравнения коэффициентов Тэйла для предлагаемого способа и способа прототипа [Е.Ю. Пискунов «Модификация коэффициента Тэйла». Электронный журнал «Известия Иркутской государственной экономической академии» №5, 2012 г.]:
;
t
t
t
t
где P и A – соответственно предсказанное и фактическое (реализованное) изменение переменной. Коэффициент , когда все P = A (случай совершенного прогнозирования); , когда процесс прогнозирования приводит к той же среднеквадратической ошибке, что и экстраполяция неизменности приростов; , когда прогноз дает худшие результаты, чем предположение о неизменности исследуемого явления.
Достоинством коэффициента Тэйла является возможность использования при сопоставлении качества прогнозов, получаемых на основе различных методов и моделей.
Способ-прототип учитывает только периодичность выполнения и время реализации каждой функции реализуемой сложным программно-аппаратным объектом, набор значений параметров характеризующих функционирование элемента сложного программно-аппаратного объекта; таким образом предсказанные значения будут соответствовать фактическим только в этом случае и значение коэффициента Тэйла будет меньше единицы и стремиться к нулю:
Предлагаемый способ дополнительно оценивает сетевые соединения, выявляет выполнения и время реализации каждой функции реализуемой сложным программно-аппаратным объектом, данные характеризующие количество функций реализуемых сложным программно-аппаратным объектом, периодичность выполнения и время реализации каждой функции реализуемой сложным программно-аппаратным объектом; набор значений допустимого отклонения параметров каждого элемента реализуемого в сложном программно-аппаратном объекте; эталонный набор значений параметров качества каждой функции реализуемой в сложном программно-аппаратном объекте; набор значений допустимого отклонения параметров качества каждой функции реализуемой в сложном программно-аппаратном объекте, для реализации каждой функции формируют последовательность задействования элементов сложного программно-аппаратного объекта:
Далее производим сравнение рассчитанных коэффициентов Тэйла для прототипа () и заявленной системы ()
Из произведенного сравнения рассчитанных коэффициентов Тэйла для прототипа () и заявленной системы (), следует вывод, что результаты прогнозирования заявленного способа достовернее отражают протекающие процессы.
Далее, оценивается время восстановления работоспособности сложного программно-аппаратного объекта.
Время восстановления работоспособности для способа прототипа определяется как сумма времени переустановки программного обеспечения (), времени настройки сложного программно-аппаратного объекта () времени ввода исходных данных () и времени расчета ().
.         (1)
Время восстановления работоспособности для заявленного способа определяется как сумма времени переустановки программного обеспечения (), времени настройки сложного программно-аппаратного объекта () времени загрузки промежуточных результатов из базы данных ().
.     (2)
На основании представленных расчетов (выражения 1,2) очевидно, что время восстановления работоспособности для заявленного способа меньше, чем в способе прототипе.
На основании этого, следует вывод, что заявленный способ установки, контроля и восстановления программного обеспечения, сложных программно-аппаратных объектов позволяет снизить время восстановления работоспособности сложного программно-аппаратного объекта за счет обоснованной периодичности контроля функций параметров каждого элемента указанного программно-аппаратного объекта, определения последовательности его восстановления, а также сохранения промежуточных результатов вычислений.