Confiabilidade de Sistemas Operacionais

Transcrição

1 Confiabilidade de Sistemas Operacionais de Propósito Geral: Um Estudo de Caso Marcela Prince Rivalino Matias Faculdade de Computação Universidade Federal de Uberlândia Uberlândia MG, Brasil 1/47

2 AGENDA Introdução Metodologia Resultados Conclusões 2/25

3 Introdução Confiabilidade de Software Falhas de sistemas computacionais podem causar desde simples inconvenientes até danos catastróficos Therac-25 (3 mortes), Patriot (28 mortes), Ariane 5 ($7 bilhões),. As principais causa de falha são defeitos de softwares Pesquisas em engenharia de confiabilidade de software ganham importância Contudo, trabalhos voltados para confiabilidade de software do sistema operacional (SO) são significantemente em menor número 3/25

4 Sistema Computacional Introdução Confiabilidade do SO A maioria das aplicações rodam sobre o software do SO Portanto, a camada do SO deve garantir, pelo menos, a mesma confiabilidade esperada para as aplicações de usuário Confiabilidade Sistêmica Aplicações R APP =0,99999 SO HW R SO =0,90000 R HW =0,99999 R Sistema =0,89998 Pela perspectiva do usuário, não importa se a falha aconteceu no nível de aplicação ou do SO, em ambos os casos a experiência é de falha do sistema 4/25

5 Metodologia Abordagem Este trabalho estende dois estudos anteriores Categorização das falhas 2634 falhas em 2 grupos Estudo mais abrangente falhas em 6 grupos Falhas do MS Windows 7 Alta utilização RAC Coleta dos dados Local Formulário online 5/25

6 Metodologia Abordagem Categorização das falhas: Kernel (SO KNL ) Aplicações de SO (SO APP ) Serviços de SO (SO SVC ) Exemplo do Filtro Utilizado Event ID Source Name Product Name Categoria de falha de SO 20 WindowsUpdate cliente Atualização do Office Serviços de SO 1000 Application Error explorer.exe Aplicações de SO 1000 Application Error firefox.exe Não Aplicável 1002 Application Hang mmc.exe Aplicações de SO 1137 Windows StartupRepair Windows Kernel do SO 6/25

7 Metodologia Abordagem Identificação das principais causas de falhas Caracterização dos dados Teste de aderência (K-S) para os tempos entre falhas Beta Logística Rayleight Exponencial Loglogística Valor extremo Gama Lognormal Weibull Levy Normal Criação de um modelo estocástico para análise de confiabilidade do SO diagrama de blocos de confiabilidade (RBD) 7/25

8 Metodologia Materiais Amostra de falhas do MS Windows falhas de SO em 735 computadores Resumo das Amostras de Falhas de SO G1 G2 G3 G4 G5 G6 Período de coleta (dias) Total de computadores Total de falhas de SO % SO KNL 1,76 3,45 15,04 2,53 7,86 9,21 % SO APP 0,35 3,94 0,89 20,55 9,87 5,65 % SO SVC 97,89 92,61 84,07 76,92 82,27 85,14 Falhas por dia (média) 1,06 5,64 20,61 50,45 1,45 3,38 Para a amostra de trabalho foram escolhidos os 5 computadores que mais falharam por categoria do G4 e G6 8/25

9 Causas de Falhas A partir dos dados de falhas dos computadores selecionados para a amostra de trabalho, investigou-se suas principais causas de falhas Principais Causas de Falhas de SO por Categoria 9/25

10 Tempo entre Falhas A partir dos dados de falhas foi feito um resumo estatístico dos tempos entre falhas, em horas Resumo dos Tempos Entre Falhas 10/25

11 Tempo entre Falhas Com base na análise numérica do resultado do teste K-S e na análise gráfica do ajuste das distribuições, foram escolhidos os modelos de distribuições de probabilidades Distribuição dos Tempos Entre Falhas 11/25

12 Modelagem de Confiabilidade O método de modelagem de confiabilidade adotado foi o RBD hierárquico O primeiro e o segundo nível do RBD foi composto por blocos de confiabilidade arranjados em série do ponto de vista de confiabilidade 1º Nível do RBD do SO 12/25

13 Modelagem de Confiabilidade 2º Nível do RBD da categoria SO APP 2º Nível do RBD da categoria SO SVC 2º Nível do RBD da categoria SO KNL 13/25

14 Cálculo da Confiabilidade A confiabilidade de um dado bloco, b, é calculada a partir da função confiabilidade, Rb(t), estimada para o bloco A distribuição exponencial foi usada em todos os casos O parâmetro λ é estimado a partir da amostra de tempos entre falhas Função Confiabilidade da Distribuição Exponencial R b t = P X > t = λe λt dt = e λt t 14/25

15 Cálculo da Confiabilidade Cálculo da Confiabilidade por Categoria e para o SO R APP t =R EXP t R RDL t R SVC t =R AIE t R AW7 t R KNL t =R KF1 t R KF2 t R KF3 t R KF4 t R KF5 t R SO t =R KNL t R APP t R SVC t 15/25

16 Confiabilidade do SO Curva de Confiabilidade do SO 16/25

17 Confiabilidade do SO Comparação das Curvas de Confiabilidade 17/25

18 Cálculo do Índice de Importância O índice de importância relativa de cada componente permite identificar os componentes que têm maior impacto na redução da confiabilidade do sistema, bem como mensurar seus efeitos sobre a confiabilidade total A importância de confiabilidade de um componente i em um sistema de n componentes é dada pela equação Índice de Importância de Confiabilidade I Ri t = R t R i t 18/25

19 Cálculo do Índice de Importância Cálculo do I Ri t por Categoria I RAPP t = R SO t R APP t =R KNL t R SVC t I RSVC t = R SO t R SVC t =R KNL t R APP t I RKNL t = R SO t R KNL t =R APP t R SVC t 19/25

20 Índice de Importância Índice de Importância de Confiabilidade por Categoria Tempo (h) I RKNL I RAPP I RSVC 8 0,3729 0,3273 0, ,2277 0,1873 0, ,0519 0,0351 0, ,0027 0,0012 0, ,0000 0,0000 0, ,0000 0,0000 0, /25

21 Índice de Importância Índice de Importância de Confiabilidade por Componente da Categoria SO SVC Tempo (h) I RAIE I RAW7 8 0,5856 0, ,4481 0, ,2008 0, ,0403 0, ,0000 0, ,0000 0, /25

22 Confiabilidade do SO Confiabilidade do SO com e sem AIE 22/25

23 Conclusões Conclusões Falhas de Serviços de SO e Aplicações de SO tem impacto importante na redução da confiabilidade do sistema, com ênfase para as falhas de serviços A análise das principais causas de falha mostra que o serviço de atualização de software é o serviço de SO com maior índice de importância de confiabilidade Remover componentes não utilizados ajudaria a reduzir o risco de falhas neste serviço Este trabalho apresenta uma maneira de como isso pode ser feito por meio do cálculo de importância de confiabilidade por categoria de falhas de SO 23/25

24 Conclusões Trabalhos Futuros Busca por padrões de falhas do Windows Coleta e análise de falhas do Linux Infraestrutura para coleta de dados de falhas do Linux Ferramenta Automatizar o processo de análise das falhas Aumentar nossa amostra de falhas você pode nos ajudar! Se você usa Windows 7 ou 8, visite nosso formulário online: 24/25

25 Obrigada! Marcela Prince 25/25