1.1 Regularien. Vorlesung. 1. Kapitel Einführung. Prof. Matthias Werner

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1 Verlässliche Syseme Winersemeser 25/26 Language/Sprache Verlässliche Syseme. Kapiel Einführung Prof. Mahias Werner Professur Beriebssyseme Alhough English is he official course language, German is parly suppored: The handous are provided in English and German Lieraure is in English anyway. Language of a quesion deermines he language of he answer Obwohl die Lehrveransalung als englischsprachig ausgewiesen is, werden deuschsprachig Sudierende eilweise unersüz: Das Kursmaerial (Handous) wird in Deusch und Englisch berei gesell Lieraur is durchweg englisch Fragen werden in der bei der Fragesellung benuzen Sprache beanwore WS 25/26 M. Werner 2 / 34 osg.informaik.u-chemniz.de Vorlesung Übung Verlässliche Syseme (5653) (für Fans der alen Rechschreibung: Verläßliche Syseme ) Dozen: Prof. Mahias Werner mahias.werner@informaik.u-chemniz.de Maerial und akuelle informaionen uner hp://osg.informaik.u-chemniz.de/lehre/ds Or & Zei: Mo, Uhr Raum /29 Übungsleier: Jafar Akhundov Or & Zei: Fr, Uhr Raum /25 Inhal: Klärung von Fragen zur Vorlesung Überprüfen von Lösungswegen von Hausaufgaben Rechnen von Beispielaufgaben Übungen sind (wie die Vorlesung) ein Angebo Sie sezen Vorbereiung und Miarbei der Teilnehmer voraus Bei Mangel an Ineresse/Vorbereiung spiel der Übungsleier nich Alleinunerhaler, sondern beende die Übung WS 25/26 M. Werner 3 / 34 osg.informaik.u-chemniz.de WS 25/26 M. Werner 4 / 34 osg.informaik.u-chemniz.de

2 Zur Beachung In allen Lehrveransalungen is das Handy abzuschalen! Auch zur Beachung Die Vorlesung beginn 3:45 Uhr bie seien Sie pünklich WS 25/26 M. Werner 5 / 34 osg.informaik.u-chemniz.de WS 25/26 M. Werner 6 / 34 osg.informaik.u-chemniz.de Anrechenbarkei Anrechenbarkei für: Maser Informaik Maser Angewande Informaik Maser Auomoive Sofware Engineering Maser Biomedizinische Technik Maser Web Engineering auslaufend: Maser High-Performance Compuing Diplom Informaik Diplom Angewande Informaik Sudenen anderer Richungen brauchen eine Anerkennung Hinweis Lernen des Soffes is eine nowendige aber nich hinreichende Bedingung zum Besehen des Moduls Sie sollen den Soff auch versehen. Merke Sie sollen nich nur Was-Fragen beanworen können, sonder auch Warum-Fragen! Prüfung schrifliche Prüfung Anmeldung über das Prüfungsam WS 25/26 M. Werner 7 / 34 osg.informaik.u-chemniz.de WS 25/26 M. Werner 8 / 34 osg.informaik.u-chemniz.de

3 Lieraurempfehlungen Lieraurempfehlungen (Fors.) Die Vorlesung folg keinem einzelnen Lehrbuch Jedoch sind einige Sandardwerke empfehlenswer: [AL82] Thomas Anderson und Pee A. Lee. Faul Tolerance Principles and Pracice. Prenice Hall, 982 [Pra96] Dhiraj K. Pradhan, Hrsg. Faul Toleran Compuer Sysems. Prenice Hall, 996 [SS95] Daniel P. Siewiorek und Rober S. Swarz. The Theory and Pracice of Reliable Sysems Design. Digial Press, 995 Zusäzlich wird folgendes Maerial zur Verfügung gesell: Handou der Folien im Nez Ich bemühe mich, sie vorjeweiligen Behandlung in der Vorlesung ins Nez zu sellen Können durch eigene Noizen ergänz werden Folien werden im Forma 2x2 pro Seie zur Verfügung gesell; wer es anders will, kann einschlägige Tools nuzen Originalarikel (markier durch ) Link auf der Homepage Accoun beim TUC Web-Trus-Cener nöig WS 25/26 M. Werner 9 / 34 osg.informaik.u-chemniz.de WS 25/26 M. Werner / 34 osg.informaik.u-chemniz.de Handou Beispielsscrip (bash), um Handou in x-forma zu konverieren Benöig ghosscrip und pdf-toolki YMMV #!/ usr / bin / env bash if [ -z " $" ] [! -f " $" ] \ [ file -Ib $ cu -f -d!= " applicaion / pdf ;" ]; hen echo " No valid inpu file " exi fi x=( ) y =( ) emp= mkemp -u / mp /pdf -cv - XXXXX for i in {..3}; do gs -q - dnopause - dbatch -P- - dsafer - sdevice = pdfwrie \ - g42x soupufile =${ emp } $i. pdf \ -c " <</ PageOffse [${x[ $i ]} ${y[ $i ]}] >> sepagedevice " \ -f $; done pdfk ${ emp }?. pdf shuffle oupu $ {/. pdf / -x. pdf } rm ${ emp }?. pdf WS 25/26 M. Werner / 34 osg.informaik.u-chemniz.de Begriff der Verlässlichkei Früher: (bis ca. 8er Jahre) Verlässlichkei is Eigenschaf fehleroleraner Syseme Heue: Verlässlichkei (dependabiliy) is ein Oberbegriff, der eine Vielzahl von Konzepen und Maßen abdeck. Allgemeine Frage: Wie umgehen mi unerwareen/unerwünschen Ereignissen? Unerwaree Ereignisse = Sörungen z.b. sind Angriffe beabsichige Sörungen WS 25/26 M. Werner 2 / 34 osg.informaik.u-chemniz.de

4 Begriff der Verlässlichkei (Fors.) Begriff der Verlässlichkei (Fors.) Definiion. (LAPRIE 993) Dependabiliy is defined as he rusworhiness of a compuer sysem such ha reliance can jusifiable be placed on he service i delivers. The service delivered is i behaviour as i is percepible o is user(s); a user is anoher sysem (human or physical) which ineracs wih he former. Achung: nach der Definiion fäll auch unerwünsches Verhalen uner den Diensbegriff. Beispiel: Schaden gegenüber Drien Aspeke der Verlässlichkei Zuverlässigkei Verfügbarkei Sicherhei (safey)(nach außen) Sicherhei (securiy)(nach innen) Verraulichkei Inegriä Warbarkei Korrekhei (Wer und Zei) Verlässlichkeiseigenschafen sind nichfunkionale Eigenschafen WS 25/26 M. Werner 3 / 34 osg.informaik.u-chemniz.de WS 25/26 M. Werner 4 / 34 osg.informaik.u-chemniz.de Nichfunkionale Eigenschafen Probleme... Üblicherweise ineressier die eigenliche Funkion oder ihr Ergebniswer Programmiersprachen Inerfacebeschreibungen Nichfunkionale Eigenschafen sind Randaspeke Ausführungszei Ressourcenverbrauch Zuverlässigkei Sicherhei.... mi nich-funkionalen Eigenschafen Schwierig zu definieren Schwierig zu absahieren Divide e impera (eile und herrsche) funkionier häufig nich gu Abhängigkeien zwischen verschiedenen nich-funkionalen Eigenschafen Vielfach probabilisische Abhängigkeien Genauere Berachung führ of zu überraschenden Ergebnissen. WS 25/26 M. Werner 5 / 34 osg.informaik.u-chemniz.de WS 25/26 M. Werner 6 / 34 osg.informaik.u-chemniz.de

5 Beispiel I: Spezifikaion vs. Implemenaion Auomaische Handbremse Beispiel: VW Passa Wird beim Anfahren auomaisch gelös Auomaisches Lösen der Handbremse Was gemein war Was implemenier wurde Was passier Klimaanlage fähr hoch Gaspedal drücken Drehzahl seig Bildquelle: Fessellbremse wird gelös WS 25/26 M. Werner 7 / 34 osg.informaik.u-chemniz.de WS 25/26 M. Werner 8 / 34 osg.informaik.u-chemniz.de Beispiel II: Paradigma vs. Maß Diens häng von der Ausführung von 6 Tasks ab Beendigungswahrscheinlichkei jeder Task is innerhalb eines Inervalls gleichvereil Ein oder zwei Prozessoren sehen zur Verfügung Deadline: 25 Zeieinheien Fehlerrae: λ =., R() = e λ Fragesellungen Sollen ein oder zwei Prozessoren eingesez werden? Welche Schedulingsraegie soll benuz werden? 2 4 Task Reques Anwor min max [3; 5] [2; 6] [4; 8] [; 2] [4; 5] [; 2] Alernaive Designs einfacher Ansaz τ τ 2 τ 3 τ 4 τ 5 τ Echzei-Ansaz τ τ 2 τ 3 τ 6 τ 4 τ fehleroleraner Ansaz τ τ 2 τ 3 τ 4 τ 5 τ 6 τ τ 2 τ 3 τ 4 τ 5 τ adapiver Ansaz Abbruch τ τ 2 τ 3 τ 5 τ 6 τ τ 2 τ 4 τ 5 τ WS 25/26 M. Werner 9 / 34 osg.informaik.u-chemniz.de WS 25/26 M. Werner 2 / 34 osg.informaik.u-chemniz.de

6 Alernaives Design I: Einfacher Ansaz... ewas Mahemaik Erfolgswahrscheinlichkei τ τ 2 τ 3 τ 4 τ 5 τ Dabei is R() = P [ ready ] = (e λτ ɛ (τ)) (e λτ ɛ 6 (τ))dτ e λ : Zuverlässigkei (Überlebenswahrscheinlichkei im Inervall [, ]) ɛ(): Beendigungswahrscheinlichkei zum Zeipunk bei Fehlerfreihei (Anworzeiverhalen) f x f y : Falung der Funkionen f x und f y Ein Prozessor, sequenielle Ausführung keine Fehleroleranz, keine Echzei WS 25/26 M. Werner 2 / 34 osg.informaik.u-chemniz.de WS 25/26 M. Werner 22 / 34 osg.informaik.u-chemniz.de... ewas Mahemaik (Fors.) Alernaives Design II: Echzei Erfolgswahrscheinlichkei.8 τ τ 2 τ 3 τ 6.6 Ρ( RR() ( ).4 R = 78.85% τ 4 τ Zwei Prozessoren, vereile Ausführung Keine Fehleroleranz, aber Echzeigaranie WS 25/26 M. Werner 23 / 34 osg.informaik.u-chemniz.de WS 25/26 M. Werner 24 / 34 osg.informaik.u-chemniz.de

7 Alernaives Design II: Echzei (Fors.) Alernaives Design III: Echzei Erfolgswahrscheinlichkei.8 τ τ 2 τ 3 τ 4 τ 5 τ 6.6 R().4 R = 74.48% τ τ 2 τ 3 τ 4 τ 5 τ WS 25/26 M. Werner 25 / 34 osg.informaik.u-chemniz.de Zwei Prozessoren, redundane Ausführung Fehleroleranz, aber keine Echzei Garanie WS 25/26 M. Werner 26 / 34 osg.informaik.u-chemniz.de Alernaives Design III: Echzei (Fors.) Erfolgswahrscheinlichkei Alernaives Design IV: Adapiviä Abbruch.8 τ τ 2 τ 3 τ 5 τ 6.6 R() Ρ(.4 R = 94.2% τ τ 2 τ 4 τ 5 τ Zwei Prozessoren, Eager-Scheduling Fehleroleranz und Echzei je nach Siuaion WS 25/26 M. Werner 27 / 34 osg.informaik.u-chemniz.de WS 25/26 M. Werner 28 / 34 osg.informaik.u-chemniz.de

8 Alernaives Design IV: Adapiviä (Fors.) Erfolgswahrscheinlichkei Vergleich der Designs.8.6 R() ) R = 95.43% R().4.2 einfacher Ansaz Echzei Fehleroleranz Adapiviä Deadline WS 25/26 M. Werner 29 / 34 osg.informaik.u-chemniz.de WS 25/26 M. Werner 3 / 34 osg.informaik.u-chemniz.de Erkennnisse aus der Fallsudie.4 Vorlesungsinhal.4 Inhal der Vorlesung Schwerpunke der Vorlesung Schon einfache Syseme verhalen sich of unerware Vorsich bei Verbesserungen : Evl. wird das Gegeneil erreich Fragen beim Enwurf: Was will ich erreichen? (Was is für den Erfolg enscheidend?) Was sind die Randbedingungen? (z.b. Ressourcen) Fokus auf Konzepen Bewerung und Modellierung (Klassische) Fehleroleranz Nich so sehr: Echzei ( Empfehlung: Echzeisyseme, Sommersemeser) Sicherhei ( Empfehlung: Prof. Lefmann) können aber Einfluss haben (siehe Fallsudie) WS 25/26 M. Werner 3 / 34 osg.informaik.u-chemniz.de WS 25/26 M. Werner 32 / 34 osg.informaik.u-chemniz.de

9 .4 Vorlesungsinhal Ineressane Fragesellungen Themen.4 Vorlesungsinhal Wie kann man die Verlässlichkei eines Sysems beweren? Warum reich bei bösarigen Fehler nich die einfache Redundanz? Wie kann man fehlerhafes Verhalen modellieren? Welche Ansäze gib es für Tess? Was is der Unerschied zwischen RAID + und +? (Auffrischung der) Grundlagen der Sochasik Verlässlichkeismaße und Sysembewerung Sörungsmodelle Modellierung Tess und Fehlerdiagnose Konsens und Byzaninische Fehler Verifizieren und Tesen von Sofware Fehleroleranz in Sofware Fallsudien WS 25/26 M. Werner 33 / 34 osg.informaik.u-chemniz.de WS 25/26 M. Werner 34 / 34 osg.informaik.u-chemniz.de