Universidade Estadual do Piauí – UESPI Licenciatura Plena em Computação

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Em muitos sistemas, é possível implementar a tolerância

a defeitos de software por meio da inclusão explícita de

ações de verificação e recuperação no software.

Isso é denominado programação defensiva. Contudo,

essa abordagem não trabalha eficientemente com

defeitos do sistema que surgem com base em interações

entre o hardware e o software.

Além disso, a má compreensão dos requisitos pode

significar que tanto o código do sistema quanto a defesa

associada estão incorretos. 2

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Para a maioria dos sistemas críticos,

particularmente aqueles com requisitos

rigorosos de disponibilidade, pode ser

necessária uma arquitetura específica

projetada para apoiar a tolerância a defeitos.

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Exemplos de sistemas que usam essa

abordagem de tolerância a defeitos são os

sistemas de aviação, que devem estar em

operação durante o vôo, os sistemas de

telecomunicações, e os sistemas críticos de

comando e controle.

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Há muitos anos existe a necessidade de se

construir hardware tolerante a defeitos.

A técnica de hardware tolerante a defeitos

mais comum é baseada na noção de

redundância modular tripla – TMR (Triple-

Modular Redundancy).

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A unidade de hardware é replicada três (ou

algumas mais) vezes.

A saída de cada unidade passa para um

comparador de saída normalmente

implementado como um sistema de votação.

Se uma das unidades falha e não produz a

mesma saída que as outras unidades, sua

saída é ignorada

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Um gerenciador de defeitos pode tentar

reparar a unidade defeituosa

automaticamente, mas se isso for impossível,

o sistema será automaticamente

reconfigurado para tirar a unidade de

serviço. Em seguida, o sistema continuará a

funcionar com duas unidades operando.

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Através dessa técnica é que foi possível a

NASA colocar o homem na lua. Embora com

computadores precários e extremamente

simples, foi somente com esse tipo de

arquitetura tolerante a falhas que foi possível

garantir o pleno sucesso dessa missão.

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Essa abordagem de tolerância a defeitos

baseia-se no fato de que a maioria das falhas

de hardware é resultante das falhas de

componente em vez de ser ocasionada por

defeitos de projeto. Os componentes são,

portanto, propensos a falhar

independentemente.

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Supõe-se que, quando completamente

operacionais, toas as unidades de hardware

operem de acordo com a especificação. Há,

portanto, baixa probabilidade de falha

simultânea de componentes em todas as

unidades de hardware.

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Naturalmente, todos os componentes

poderiam ter um defeito de projeto em

comum e, assim, todos produziriam a mesma

resposta errada. Usando unidades de

hardware com uma especificação em

comum, mas projetadas e construídas por

fabricantes diferentes, reduzem-se as

chances de uma falha de modo comum.

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Presume-se que a probabilidade de equipes

diferentes cometerem o mesmo erro de

projeto ou de fabricação seja bem pequena.

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Se os requisitos de disponibilidade e

confiabilidade de um sistema forem tais que

você necessite usar um hardware tolerante a

falhas, você pode também precisar de um

software tolerante a defeitos. Existem duas

abordagens para fornecer software tolerante

a defeitos.

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Ambas as técnicas foram derivadas do

modelo de hardware em que componentes,

ou sistemas, redundantes são incluídos e

componentes defeituosos podem ser

desativados.

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AS DUAS ABORDAGENS PARA TOLERÂNCIA A DEFEITOS DE SOFTWARE

SÃO:

Programação Em N-Versões:

Usando uma especificação comum, o sistema de

software é implementado em uma série de

versões por diferentes equipes. Essas versões

são executadas paralelamente em

computadores separados. Suas saídas são

comparadas com a utilização de um sistema de

votação, e saídas inconsistentes ou saídas não

produzidas em tempo, são rejeitadas. 16

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No mínimo três versões de sistema devem

ser disponibilizadas de modo que duas

versões sejam consideradas consistentes no

evento de uma única falha. Essa é a

abordagem mais comum usada para

tolerância a defeitos de software. Ela foi

usada em sistemas de sinalização de

ferrovias, em sistemas de aviação e em

sistemas de proteção de reatores.

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BLOCOS DE RECUPERAÇÃO:

Nessa abordagem, cada componente do programa inclui

um teste para verificar se componente foi executado

com sucesso. Também inclui um código alternativo que

permite ao sistema fazer uma cópia e repetir o

processamento se o teste detectar uma falha.

As implementações são, deliberadamente,

interpretações diferentes da mesma especificação. Elas

são mais executadas em seqüência do que em paralelo.

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Dessa maneira, o hardware replicado não é

necessário. Na programação em n-versões,

as implementações podem ser diferentes,

mas não é incomum que duas ou mais

equipes escolham o mesmo algoritmo para

implementar a especificação.

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