Алгоритмы управления избыточностью комплексов бортового оборудования подвижных объектов. Часть 2. Парный арбитраж вычислителей

Решается  задача  оперативного  выбора подходящей  в сложившихся условиях  функционирования конфигурации компонентов  избыточного  комплекса бортового оборудования  в интересах  обеспечения  высокой  отказоустойчивости комплекса, а также  достижения  других  эксплуатационно-технических характеристик. Основу  системы  управления избыточностью  комплекса  составляют супервизоры  конфигураций – программные  объекты  по  числу  заблаговременно отработанных  конкурентоспособных конфигураций разнородного  и неуниверсального оборудования  комплекса. Выбор предпочтительной конфигурации  предлагается осуществлять путем  выполнения  многоуровневого  арбитража, включающего две фазы парного арбитража  вычислителей комплекса и парный арбитраж супервизоров  конфигураций. Средства обоих видов арбитража  предлагается  включать в каждый  супервизор  конфигурации, что обеспечивает  его самодостаточность  при участии  в конкурсном отборе. Вторая  часть статьи  посвящена  арбитражу  вычислителей для реализации функций  управления избыточностью.  Подход применим  к вычислительной среде с множеством  сопоставимых по возможностям  вычислительных устройств  и содержит две фазы. В первой фазе осуществляется предварительный выбор конкурирующей пары вычислителей — претендентов  на реализацию в них функций  управления избыточностью. В перерыве между фазами  в вычислителях пары реализуются процедуры парного арбитража  конфигураций, приведенные в первой  части  статьи.  Во второй  фазе осуществляется окончательный выбор α-вычислителя,  в котором  будет реализован   победивший  в  арбитраже  супервизор.  Для  достижения   предельно  возможной  децентрализации процедур выбора и, как  следствие, исключения "узких"  в смысле надежности  мест предложены  дополнительно:  организация защищенного  обмена данными  между вычислителями на основе технологии  распределенного  реестра; процедура  парного арбитража  вычислителей, заключающаяся во взаимной  перекрестной валидации доминирующих супервизоров  предварительно  выделенной  пары за счет сравнения  матриц  предпочтений, включающей информационные  посылки  cубъектов арбитража.  Приводится методический пример, демонстрирующий особенности функционирования системы в условиях деградации  вычислителей. Предложенный подход может применяться для решения задач управления реконфигурированием разнородных  вычислительных средств комплексов оборудования  технических объектов.

1. Парамонов П. В., Жаринов И. О. Интегрированные бортовые вычислительные системы: обзор современного состояния и анализ перспектив развития в авиационном приборостроении // Науч.-техн. вестн. инф. технологий, механики и оптики. 2013. № 2 (84). С. 1—16.

2. Digital Avionics Handbook. 3-d ed. / Ed. by C. R. Spitzer, U. Ferrell, T. Ferrell. London, N. Y.: CRC Press, Taylor & Francis Group, 2015.

3. Джанджгава Г. И. Перспективные унифицированные комплексы бортового оборудования // Радиоэлектронные технологии. 2022. № 1. С. 31—36.

4. Саенко И. Б., Фабияновский И. Н. Подход к оперативной обработке неструктурированных данных в распределенных информационных системах на основе блокчейн-технологии // Труды ЦНИИС. Санкт-Петербургский филиал, 2019. Т. 2, № 8. С. 8—13.

5. Перекальский И. Н., Кокин С. Е. Применение технологий распределенного реестра (blockchain) в электроэнергетических системах // Вестн. Южно-Уральского гос. ун-та. Энергетика, 2020. Т. 20, № 1. С. 64—75.

6. George T. J. Introducing Blockchain Applications: Understand and Develop Blockchain Applications Through Distributed Systems. Berkeley, CA: Apress, 2022.

7. Сарапулов А. В., Уманский А. Б. Реконфигурирование бортовой вычислительной машины для повышения отказоустойчивости // Вестник Томского гос. ун-та. Управление, выч. техника и информатика. 2017. № 38. С. 59—62.

8. Sollock P. Reconfigurable Redundancy — The Novel Concept Behind the World’s First Two-Fault-Tolerant Integrated Avionics System // Avionics, Navigation, and Instrumentation. 2019. P. 243—246.

9. Kristoffk S., Balaz M., Malik P. Hardware redundancy architecture based on reconfigurable logic blocks with persistent high reliability improvement // Microelectronics Reliability. 2018. P. 38—54.

10. Фирсов Г. В. Метод обеспечения отказоустойчивости вычислений масштабируемых сетевых бортовых вычислительных систем // Тр. МАИ. 2006. Вып. 25. C. 1—13.

11. Каляев И. А., Мельник Э. В. Реконфигурируемые информационно-управляющие системы // Матер. пленар. засед. 5-й Росс. мультиконф. по пробл. управления. С-Пб.: Изд. ЦНИИ "Электроприбор", 2012. С. 36—37.

12. Мельник Э. В. Методы и программные средства повышения надежности сетевых информационно-управляющих систем на основе реконфигурации ресурсов вычислительных устройств: Дис. док. техн. наук. Таганрог: НИИ МВС и ФГАУ ВПО ЮФУ, 2014.

13. Агеев А. М., Бронников А. М., Буков В. Н., Гамаюнов И. Ф. Супервизорный метод управления избыточностью технических систем // Изв. РАН. Теория и системы управления. 2017. № 3. С. 59—69.

14. Буков В. Н., Бронников А. М., Агеев А. М., Гамаюнов И. Ф., Озеров Е. В., Шурман В. Н. Концепция управляемой избыточности комплексов бортового оборудования // Науч. чтения по авиации, посвящ. пам. Н. Е. Жуковского: Матер. XVI Всерос. науч.-практ. конф. (11—12 апр. 2019, Москва). М.: ИД Акад. Жуковского, 2019. С. 17—33.

15. Агеев А. М., Буков В. Н., Шурман В. А. Алгоритмы управления избыточностью комплексов бортового оборудования подвижных объектов. Ч.1. Парный арбитраж конфигураций // Мехатроника, автоматизация, управление. 2022. Т. 23, № 5. С. 263—273.