1.本技术涉及网络系统技术领域，特别是涉及一种基于仿真的网络系统可靠性评估方法、装置和计算机设备。
背景技术：2.从大型电力网络系统到全球交通网络系统，从电话通信网络系统到空天地一体化网络系统，可以说，网络系统无处不在。但一旦网络系统出现故障，则可能带来灾难性的影响，因此对网络系统的可靠性进行评估是至关重要的。
3.评估网络系统的可靠性，首先需对网络系统进行模型构建，利用构建的网络系统模型进行网络系统可靠性评估。传统技术中利用构建的网络系统模型进行网络系统可靠性评估时存在对网络系统可靠性评估不够准确的问题。
技术实现要素：4.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够更加准确的评估网络系统可靠性的基于仿真的网络系统可靠性评估方法、装置和计算机设备。
5.第一方面，本技术提供了一种基于仿真的网络系统可靠性评估方法。所述方法包括：
6.获取目标网络系统的网络系统可靠性模型；
7.确定所述目标网络系统的总任务时间以及各任务的任务参数，所述任务参数包括开始时间、结束时间、对应的系统活动/功能、对应的逻辑单元，各所述逻辑单元分别与各物理部件对应，所述物理部件包括硬件设备或者软件构件；
8.对所述目标网络系统的所述网络系统可靠性模型进行可靠性仿真，获得仿真结果，其中，在每一次仿真过程中，随机确定目标网络系统的各任务的任务执行过程中发生故障的故障物理部件，形成所述目标网络系统使用过程中的故障事件；基于发生的所述故障事件，进行故障处理，并记录故障处理结果，所述故障处理结果包括：故障开始时间、故障处理完成时间，所述故障是否影响所述目标网络系统的任务的执行；
9.基于所述仿真结果评估所述目标网络系统的可靠性。
10.在其中一个实施例中，所述基于发生的所述故障事件，进行故障处理，包括：
11.确定是否存在可用的所述故障物理部件的冗余备份部件；
12.若存在冗余备份部件，启用冗余备份部件进行故障处理；
13.若不存在冗余备份部件，确定所述目标网络系统的当前网络拓扑结构能否满足各项系统活动/功能实现的基本连通需求，获得基本连通需求判定结果，并基于所述基本连通需求判定结果进行故障处理。
14.在其中一个实施例中，所述基于所述基本连通需求判定结果进行故障处理，包括：
15.若所述基本连通需求判定结果为不满足基本连通需求，确定所述目标网络系统的活动/功能被故障事件中断，记录活动/功能中断开始时间，并在所述目标网络系统的网络
拓扑结构达到基本连通需求时，记录活动/功能中断结束时间；
16.若所述基本连通需求判定结果为满足基本连通需求，确定所述故障物理部件是否影响到关键活动/功能，获得关键活动/功能判定结果，并基于所述关键活动/功能判定结果进行故障处理。
17.在其中一个实施例中，所述基于所述关键活动/功能判定结果进行故障处理，包括：
18.若所述关键活动/功能判定结果为不影响关键活动/功能，记录活动/功能中断开始时间，并在所述目标网络系统的网络拓扑结构达到基本连通需求时，记录活动/功能中断结束时间；
19.若所述关键活动/功能判定结果为影响关键活动/功能，确定是否存在可替代所述故障物理部件的功能的其他物理部件，获得可替代性判断结果，并基于所述可替代性判断结果进行故障处理。
20.在其中一个实施例中，所述基于所述可替代性判断结果进行故障处理，包括：
21.若所述可替代性判断结果为没有可替代所述故障物理部件的功能的其他物理部件，记录活动/功能中断开始时间，并在被中断的系统活动/功能恢复时，记录系统活动/功能恢复时间；
22.若所述可替代性判断结果为存在可替代所述故障物理部件的功能的其他物理部件，进行系统功能重构，并根据网络系统功能重构结果更新网络拓扑结构，若更新后的网络拓扑结构不能满足各项系统活动/功能实现的基本连通需求，记录活动/功能中断开始时间，并在所述目标网络系统的网络拓扑结构达到基本连通需求时，记录活动/功能中断结束时间。
23.在其中一个实施例中，所述基于所述仿真结果评估所述目标网络系统的可靠性，包括：
24.统计各所述任务在所述循环仿真过程中的任务中断的中断次数，其中，每个任务对应一个中断次数；
25.基于记录的活动/功能中断开始时间、活动/功能中断结束时间、以及系统活动/功能恢复时间，统计循环仿真过程中各项功能的正常运行时间，以及不能正常运行的故障时间；
26.基于各所述任务的中断次数，确定各所述任务的任务可靠度；
27.根据所述正常运行时间、所述故障时间、以及各所述任务的任务可靠度，评估所述目标网络系统的可靠性。
28.在其中一个实施例中，所述根据所述正常运行时间、所述故障时间、以及各所述任务的任务可靠度，评估所述目标网络系统的可靠性，包括：
29.根据所述正常运行时间与所述正常运行时间和所述故障时间之和的比值，确定所述目标网络系统的各项功能的功能可用度；
30.根据各所述任务的任务可靠度，确定所述目标网络系统的系统任务可靠度。
31.第二方面，本技术还提供了一种基于仿真的网络系统可靠性评估装置。所述装置包括：
32.模型获取模块，用于获取目标网络系统的网络系统可靠性模型；
33.参数确定模块，用于确定所述目标网络系统的总任务时间以及各任务的任务参数，所述任务参数包括开始时间、结束时间、对应的系统活动/功能、对应的逻辑单元，各所述逻辑单元分别与各物理部件对应，所述物理部件包括硬件设备或者软件构件；
34.模型仿真模块，用于对所述目标网络系统的所述网络系统可靠性模型进行可靠性仿真，获得仿真结果，其中，在每一次仿真过程中，随机确定目标网络系统的各任务的任务执行过程中发生故障的故障物理部件，形成所述目标网络系统使用过程中的故障事件；基于发生的所述故障事件，进行故障处理，并记录故障处理结果，所述故障处理结果包括：故障开始时间、故障处理完成时间，所述故障是否影响所述目标网络系统的任务的执行；
35.可靠性评估模块，用于基于所述仿真结果评估所述目标网络系统的可靠性。
36.第三方面，本技术还提供了一种计算机设备。所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一方法的步骤。
37.第四方面，本技术还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一方法的步骤。
38.第五方面，本技术还提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任一方法的步骤。
39.上述基于仿真的网络系统可靠性评估方法、装置和计算机设备，通过获取目标网络系统的网络系统可靠性模型，确定目标网络系统的总任务时间以及各任务的任务参数，各任务的任务参数包括开始时间、结束时间、对应的系统活动/功能、对应的逻辑单元，各逻辑单元分别与各物理部件对应，物理部件包括硬件设备或者软件构件，对目标网络系统的网络系统可靠性模型进行可靠性仿真，获得仿真结果，基于仿真结果评估目标网络系统的可靠性。相对于传统技术中利用构建的网络系统模型对网络系统可靠性进行评估时不够准确而言，本实施例的目标网络系统中的逻辑单元对应的物理部件包括硬件设备或者软件构件，同时考虑到了硬件设备和目标网络系统中的软件构件，能够更加准确的进行网络系统可靠性评估，解决了网络系统可靠性评估不够准确的问题。
附图说明
40.图1为本技术实施例中提供的基于仿真的网络系统可靠性评估方法的流程示意图；
41.图2为一个实施例中获取目标网络系统的网络系统可靠性模型的流程示意图；
42.图3为一个实施例中建立映射关系的流程示意图；
43.图4为本技术实施例中提供的一种映射关系的建立示意图；
44.图5为一个实施例中对所述目标网络进行系统可靠性建模的流程示意图；
45.图6为本技术实施例中提供的一种硬件设备的维修保障策略的示意图；
46.图7为本技术实施例中提供的一种网络拓扑结构的示意图；
47.图8为一个实施例中基于发生的故障事件进行故障处理的流程示意图；
48.图9为一个实施例中基于基本连通需求判定结果进行故障处理的流程示意图；
49.图10为一个实施例中基于关键活动/功能判定结果进行故障处理的流程示意图；
50.图11为一个实施例中基于可替代性判断结果进行故障处理的流程示意图；
51.图12为本技术实施例中提供的一种可靠性仿真过程的流程图；
52.图13为一个实施例中基于仿真结果评估目标网络系统的可靠性的流程示意图；
53.图14为一个实施例中对目标网络系统的可靠性进行评估的流程示意图；
54.图15为本技术实施例中提供的一种基于仿真的网络系统可靠性评估装置的结构框图；
55.图16为本技术实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
56.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
57.在本实施例中，提供了一种基于仿真的网络系统可靠性评估方法，本实施例以该方法应用于计算机设备进行举例说明，可以理解的是，该方法也可以应用于服务器，还可以应用于包括计算机设备和服务器的系统，并通过计算机设备和服务器的交互实现。
58.图1为本技术实施例中提供的基于仿真的网络系统可靠性评估方法的流程示意图，该方法应用于计算机设备或服务器中，在一个实施例中，如图1所示，包括以下步骤：
59.s101，获取目标网络系统的网络系统可靠性模型。
60.其中，目标网络系统指的是预设需要进行网络系统可靠性评估的网络系统，网络系统可靠性模型用于描述目标网络系统中的各项参数。网络系统可以是大型电力网络系统，也可以是全球交通网络系统，在此不作限定。
61.s102，确定目标网络系统的总任务时间以及各任务的任务参数，任务参数包括开始时间、结束时间、对应的系统活动/功能、对应的逻辑单元，各逻辑单元分别与各物理部件对应，物理部件包括硬件设备或者软件构件。
62.其中，系统活动/功能指的是完成某一系统任务时网络系统中实际执行的功能部分。网络系统通过逻辑单元与物理部件建立联系，物理部件在逻辑单元中按照一定的逻辑进行排列用于实现某一系统活动/功能。
63.s103，对目标网络系统的网络系统可靠性模型进行可靠性仿真，获得仿真结果，其中，在每一次仿真过程中，随机确定目标网络系统的各任务的任务执行过程中发生故障的故障物理部件，形成目标网络系统使用过程中的故障事件；基于发生的故障事件，进行故障处理，并记录故障处理结果，故障处理结果包括：故障开始时间、故障处理完成时间，故障是否影响目标网络系统的任务的执行。
64.其中，故障事件是随机生成的，某一故障事件可以对应一个或者多个发生故障的物理部件。
65.s104，基于仿真结果评估目标网络系统的可靠性。
66.本实施例提供的基于仿真的网络系统可靠性评估方法，通过获取目标网络系统的网络系统可靠性模型，确定目标网络系统的总任务时间以及各任务的任务参数，各任务的任务参数包括开始时间、结束时间、对应的系统活动/功能、对应的逻辑单元，各逻辑单元分别与各物理部件对应，物理部件包括硬件设备或者软件构件，对目标网络系统的网络系统可靠性模型进行可靠性仿真，获得仿真结果，基于仿真结果评估目标网络系统的可靠性。相
对于传统技术中利用构建的网络系统模型对网络系统可靠性进行评估时不够准确而言，本实施例的目标网络系统中的逻辑单元对应的物理部件包括硬件设备或者软件构件，同时考虑到了硬件设备和目标网络系统中的软件构件，能够更加准确的进行网络系统可靠性评估，解决了网络系统可靠性评估不够准确的问题。
67.在此对上述s101中的目标网络系统的网络系统可靠性模型构建过程进行详细说明。参见图2，图2为一个实施例中获取目标网络系统的网络系统可靠性模型的流程示意图，本实施例涉及的是如何构建目标网络系统的网络系统可靠性模型的一种实现方式。在上述实施例的基础上，上述的s101包括：
68.s201，分解目标网络系统的系统任务和系统功能，从系统任务出发，建立目标网络系统任务、系统活动/功能、逻辑单元及物理部件之间的映射关系，物理部件包括硬件设备或者软件构件。
69.在本实施例中，目标网络系统可以用来执行多任务，即是包含多个任务剖面。在这里对分解目标网络系统中的某一任务剖面进行举例说明，通过举例说明建立目标网络系统任务、系统活动/功能、逻辑单元及物理部件之间映射关系的方式。
70.参考图3和图4所示，一个实施例中上述的s201的建立映射关系的方式包括：
71.s301，根据目标网络系统的应用场景，确定系统任务剖面。
72.在本实施例中，目标网络系统的应用场景可以是视频，也可以是文档编辑，可以通过网络系统实现的应用场景都可以，在这里不作限定。系统任务剖面可以是例如视频任务剖面。
73.s302，基于系统任务剖面，确定各系统任务以及各系统任务的系统任务信息，系统任务信息包括:系统任务起止时间。
74.其中，系统任务指的是在系统任务剖面下的多个子任务。
75.在本实施例中，参考图4所示，一个具体示例中在某个任务剖面下确定m个系统任务，将这m个系统任务标记为(m
s1
,m
s2
,
…
,m
sm
)，以及确定每个系统任务的开始时间和结束时间，分别为((t
10
,t
11
),(t
20
,t
21
),
…
,(t
m0
,t
m1
))。
76.s303，分析各系统任务包含的系统活动/功能，并建立各系统任务与系统活动/功能的映射关系。
77.在本实施例中，每一系统任务包含至少一个系统活动/功能，并将系统任务与其对应的系统活动/功能关联起来。
78.参见图4，以系统任务m
s2
为例，系统任务m
s2
包含k个系统活动/功能，分别标记为(lm1,lm2,
…
,lmk)，从而建立各系统任务与系统活动/功能的映射关系。
79.s304，确定各系统活动/功能的对应的各逻辑单元，以及组成各逻辑单元的物理部件。
80.在图4所示的示例中，目标网络系统中有j个逻辑单元，分别标记为(lu1,lu2,
…
,luj)，每一系统活动/功能需要至少一个逻辑单元来实现对应的活动/功能，将每一系统活动/功能与它所需的逻辑单元之间建立起映射关系。并且，目标网络系统中有n个物理部件，每一逻辑单元由至少一个物理部件以一定的逻辑结构组成，将每一逻辑单元与对应组成的物理部件之间建立起映射关系。
81.建立映射关系后，还需对目标网络系统中的每一物理部件部署其对应的属性信
息，部署的物理部件属性信息是在具体的实施例中体现出的。物理部件的属性信息如下表1所示。
82.表1物理部件属性信息
[0083][0084][0085]
s202，基于建立的映射关系，对目标网络系统进行系统可靠性建模，获得目标网络系统的网络系统可靠性模型。
[0086]
在本实施例中，基于建立的映射关系，对目标网络系统进行系统可靠性建模，参见图5，图5为一个实施例中对目标网络进行系统可靠性建模的流程示意图，本实施例涉及的
是如何对目标网络系统进行系统可靠性建模的一种实现方式。在上述实施例的基础上，上述的s202包括：
[0087]
s501，对目标网络系统中的各物理部件分别进行分析，确定各物理部件故障后会触发的维修保障活动，以及各维修保障策略。
[0088]
在本实施例中，对目标网络系统中的各物理部件分别进行分析，物理部件若为软件构件，且该软件构件可以自恢复，则触发让该软件构件进行自恢复的维修保障活动。
[0089]
物理部件若为硬件设备，且该硬件设备可以进行维修，则触发维修保障活动，并制定对应的维修保障策略，图6为本技术实施例中提供的一种硬件设备的维修保障策略的示意图。维修保障策略可以是如图6所示的首先使用备件库与工具资源库里的工具进行故障分析与确认，分析确认完毕后释放工具至备件库与工具资源库。然后，使用备件库与工具资源库里的工具将故障件拆卸，拆卸完毕后释放工具至备件库与工具资源库。接着，使用备件库与工具资源库里的工具进行故障件维修或更换，完毕后释放工具至备件库与工具资源库。最后，使用备件库与工具资源库里的工具进行组装测试，测试完毕后释放工具至备件库与工具资源库，并再次判断是否满足要求，若满足则结束表示维修完成，若不满足则重新返回故障分析与确认步骤进行分析确认。
[0090]
s502，根据构成目标网络系统的物理部件数量及各物理部件之间的连通关系，确定网络动态拓扑结构。
[0091]
其中，物理部件之间的连通关系通过上述的物理部件属性信息中的连通距离和可连通物理部件确定。
[0092]
在本实施例中，根据构成目标网络系统的物理部件数量及不同物理部件之间的连通关系，可以采用矩阵的形式表示网络拓扑结构。以12个不同物理部件进行举例，图7为本技术实施例中提供的一种网络拓扑结构的示意图，图7中的12个不同物理部件在某一时刻确定的网络动态拓扑结构为12
×
12的矩阵，如下：
[0093][0094]
其中，i表示12个物理部件的编号，j表示12个物理部件的编号，q
ij
(t)表示在t时刻第i个物理部件与第j个物理部件的连通关系，1表示两个物理部件之间可直接连通，0表示两个物理部件之间不可直接连通。
[0095]
s503，构建基于软硬件融合、各维修保障策略及拓扑结构动态变化的网络系统可
靠性模型。
[0096]
在本实施例中，构建的网络系统可靠性模型可以记为s(t)＝f(p
ro
(t),m
ap
(t),h
tr
(t),t
op
(t))，其中，p
ro
(t)表示网络系统任务描述函数，是对t时刻的系统任务剖面以及系统任务剖面的时间，各系统任务以及各系统任务的起止时间进行描述；
[0097]map
(t)表示网络任务与结构映射关系函数，用于表征目标网络系统任务、系统活动/功能、逻辑单元及物理部件之间映射关系；
[0098]htr
(t)表示网络系统维修保障函数，用于表征目标网络系统中的每一个物理部件的维修保障模型，判断物理部件是软件构件还是硬件设备、是否可自恢复或者是否可维修；
[0099]
t
op
(t)表示网络系统拓扑结构函数，是t时刻的网络拓扑结构的表征。
[0100]
该网络系统可靠性模型是以网络系统任务描述函数p
ro
(t)为约束，建立网络任务与结构映射关系函数m
ap
(t)，在网络系统运行过程中根据网络系统物理部件的平均无故障工作时间mtbf或平均故障修复时间mttf，生成故障事件，根据产品使用方确定的维修保障策略(包括维修级别、不同部件的维修方式、主要维修活动、需要的维修保障工具与备品备件等)构建网络系统维修保障函数h
tr
(t)，并执行对应的维修保障活动，同时更新网络系统拓扑结构函数t
op
(t)，并根据更新的网络系统拓扑结构函数t
op
(t)，判断当前时刻网络系统是否能正常执行任务。
[0101]
在本实施例中，构建的网络系统可靠性模型考虑到网络系统任务、活动/功能及软硬件物理部件的关联关系，并且综合考虑软硬件故障影响与网络拓扑结构动态变化带来的网络连通性动态变化对网络系统可靠性模型的影响，本实施例中构建的网络系统可靠性模型更加全面。
[0102]
参见图8，图8为一个实施例中基于发生的故障事件进行故障处理的流程示意图，本实施例涉及的是如何基于发生的故障事件进行故障处理的一种实现方式。在上述实施例的基础上，上述的s103包括：
[0103]
s801，确定是否存在可用的故障物理部件的冗余备份部件。
[0104]
s802，若存在冗余备份部件，启用冗余备份部件进行故障处理。
[0105]
s803，若不存在冗余备份部件，确定目标网络系统的当前网络拓扑结构能否满足各项系统活动/功能实现的基本连通需求，获得基本连通需求判定结果，并基于基本连通需求判定结果进行故障处理。
[0106]
在本实施例中，确定是否存在冗余备份部件，若存在，则直接利用冗余备份部件对故障物理部件进行替换，可以节约处理故障事件的时间，提高了目标网络系统的可靠性。
[0107]
参见图9，图9为一个实施例中基于基本连通需求判定结果进行故障处理的流程示意图，本实施例涉及的是如何基于基本连通需求判定结果进行故障处理的一种实现方式。在上述实施例的基础上，上述的s803还包括：
[0108]
s901，若基本连通需求判定结果为不满足基本连通需求，确定目标网络系统的活动/功能被故障事件中断，记录活动/功能中断开始时间，并在目标网络系统的网络拓扑结构达到基本连通需求时，记录活动/功能中断结束时间。
[0109]
s902，若基本连通需求判定结果为满足基本连通需求，确定故障物理部件是否影响到关键活动/功能，获得关键活动/功能判定结果，并基于关键活动/功能判定结果进行故障处理。
[0110]
在本实施例中，关键活动/功能是指完成各系统任务的至少一个以上的关键步骤，可以人为提前设定，也可以由目标网络系统自身判定。本实施例中考虑到目标网络系统中的基本连通需求，能够更加全面的评估目标网络系统的可靠性。
[0111]
参见图10，图10为一个实施例中基于关键活动/功能判定结果进行故障处理的流程示意图，本实施例涉及的是如何基于关键活动/功能判定结果进行故障处理的一种实现方式。在上述实施例的基础上，上述的s803还包括：
[0112]
s1001，若关键活动/功能判定结果为不影响关键活动/功能，记录活动/功能中断开始时间，并在目标网络系统的网络拓扑结构达到基本连通需求时，记录活动/功能中断结束时间。
[0113]
s1002，若关键活动/功能判定结果为影响关键活动/功能，确定是否存在可替代故障物理部件的功能的其他物理部件，获得可替代性判断结果，并基于可替代性判断结果进行故障处理。
[0114]
在本实施例中，判断故障物理部件是否影响到关键活动/功能，关键活动/功能为实现某一系统任务的重要组成部分，因此判断是否影响关键活动/功能是必要的，能够提高故障处理的可靠性。
[0115]
参见图11，图11为一个实施例中基于可替代性判断结果进行故障处理的流程示意图，本实施例涉及的是如何基于可替代性判断结果进行故障处理的一种实现方式。在上述实施例的基础上，上述的s803还包括：
[0116]
s1101，若可替代性判断结果为没有可替代故障物理部件的功能的其他物理部件，记录活动/功能中断开始时间，并在被中断的系统活动/功能恢复时，记录系统活动/功能恢复时间。
[0117]
s1102，若可替代性判断结果为存在可替代故障物理部件的功能的其他物理部件，进行系统功能重构，并根据网络系统功能重构结果更新网络拓扑结构，若更新后的网络拓扑结构不能满足各项系统活动/功能实现的基本连通需求，记录活动/功能中断开始时间，并在目标网络系统的网络拓扑结构达到基本连通需求时，记录活动/功能中断结束时间。
[0118]
在本实施例中，判断有无可替代故障物理部件，可以节约处理故障事件的时间，提高了目标网络系统的可靠性。
[0119]
在此，对目标网络系统的网络系统可靠性模型进行可靠性仿真的完整过程进行说明，参见图12，图12为本技术实施例中提供的一种可靠性仿真过程的流程图。在进行可靠性仿真之前，定义网络系统可靠性模型中的各项参数以及仿真参数，确定目标网络系统的任务剖面的总任务时间t以及总仿真次数n。仿真过程如下：
[0120]
s1201，记录仿真时间t和仿真次数n，确定故障事件。
[0121]
确定故障事件的方式例如，按照物理部件的mtbf或mttf随机确定目标网络系统的各任务的任务执行过程中发生故障的故障物理部件，形成目标网络系统使用过程中的故障事件。
[0122]
s1202，进行故障处理。
[0123]
s1203，判断是否存在可用的故障物理部件的冗余备份部件，若存在则执行s1204，若不存在则执行s1205。
[0124]
s1204，启用冗余备份部件进行故障处理。
[0125]
s1205，判断目标网络系统的当前网络拓扑结构是否满足各项系统活动/功能实现的基本连通需求，若满足则执行s1206，若不满足则执行s1210。
[0126]
s1206，判断故障物理部件是否影响到关键活动/功能，若不影响则执行s1210，若影响则执行s1207。
[0127]
s1207，判断是否存在可替代故障物理部件的功能的其他物理部件，若不存在则执行s1210，若存在则执行s1208。
[0128]
s1208，系统功能重构，并根据网络系统功能重构结果更新网络拓扑结构。
[0129]
s1209，判断更新后的网络拓扑结构是否满足各项系统活动/功能实现的基本连通需求，若不满足则执行s1210，若满足则执行s1211。
[0130]
s1210，记录活动/功能中断开始时间，并在目标网络系统的网络拓扑结构达到基本连通需求时，记录活动/功能中断结束时间，或者在被中断的系统活动/功能恢复时，记录系统活动/功能恢复时间。
[0131]
s1211，判断仿真时间t是否大于t，若大于则执行s1212，若不大于则执行s1201，进行循环。
[0132]
s1212，统计该循环中的各任务中断次数，以及各系统活动/功能的正常运行时间和故障时间。
[0133]
例如，分析该循环中是否发生故障导致系统任务中断，如果发生了使系统任务中断的故障，则该系统任务记为中断1次(各系统任务分别进行统计)；统计该循环中各系统活动/功能不能正常运行的任务时间(出现故障且无其他自恢复或备用设备直接切换，使系统功能出现短时间或长时间中断的故障，从故障开始时间到故障恢复的时间间隔)、正常运行时间
[0134]
s1203，判断仿真次数n是否大于n，若大于则结束仿真，若不大于则执行s1201，进行循环。
[0135]
参见图13，图13为一个实施例中基于仿真结果评估目标网络系统的可靠性的流程示意图，本实施例涉及的是如何基于仿真结果进行目标网络系统的可靠性评估的一种实现方式。在上述实施例的基础上，上述的s104包括：
[0136]
s1301，统计各任务在循环仿真过程中的任务中断的中断次数，其中，每个任务对应一个中断次数。
[0137]
在本实施例中，统计各任务在n次循环仿真过程中的任务中断次数。
[0138]
s1302，基于记录的活动/功能中断开始时间、活动/功能中断结束时间、以及系统活动/功能恢复时间，统计循环仿真过程中各项功能的正常运行时间，以及不能正常运行的故障时间。
[0139]
在本实施例中，统计各活动/功能在n次循环仿真过程中的正常运行时间和故障时间，其中，故障时间指的是目标网络系统的网络拓扑结构不能达到基本连通需求或者是不存在可替代故障物理部件的功能的其他物理部件导致系统活动/功能中断的时间。
[0140]
s1303，基于各任务的中断次数，确定各任务的任务可靠度。
[0141]
在本实施例中，各任务的任务可靠度通过如下式(1)计算得到：
[0142][0143]
其中，表示系统任务m
sm
的任务可靠度，n表示循环仿真次数，表示系统任务m
sm
在n次循环仿真过程中的任务中断次数。
[0144]
s1304，根据正常运行时间、故障时间、以及各任务的任务可靠度，评估目标网络系统的可靠性。
[0145]
参见图14，图14为一个实施例中对目标网络系统的可靠性进行评估的流程示意图，本实施例涉及的是如何定量评估目标网络系统的可靠性的一种实现方式。在上述实施例的基础上，上述的s1304包括：
[0146]
s1401，根据正常运行时间与正常运行时间和故障时间之和的比值，确定目标网络系统的各项功能的功能可用度。
[0147]
在本实施例中，各项功能的功能可用度通过如下式(2)计算得到：
[0148][0149]
其中，表示系统活动/功能lmk的功能可用度，表示系统活动/功能lmk的正常运行时间，表示系统活动/功能lmk的故障时间。
[0150]
s1402，根据各任务的任务可靠度，确定目标网络系统的系统任务可靠度。
[0151]
在本实施例中，若目标网络系统的系统任务为简单串行任务，则系统任务可靠度可通过如下式(3)计算得到：
[0152][0153]
其中，p表示系统任务可靠度，表示系统任务m
sm
的任务可靠度，m表示系统任务的个数。
[0154]
若目标网络系统的系统任务为没有任务交叉的并行任务，则系统任务可靠度可通过如下式(4)和式(5)计算得到：
[0155][0156][0157]
其中，p表示系统任务可靠度，表示系统任务m
sm
的任务可靠度，表示系统任务m
sm
的加权系数即是系统任务m
sm
的重要程度，m表示系统任务的个数。
[0158]
在本实施例中，通过目标网络系统的各项功能的功能可用度和目标网络系统的系统任务可靠度对目标网络系统的可靠性进行定量评估，能够更加准确的对目标网络系统的可靠性进行评估。
[0159]
应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个
阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
[0160]
基于同样的发明构思，本技术实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的基于仿真的网络系统可靠性评估方法的基于仿真的网络系统可靠性评估装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个网络系统可靠性评估装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于基于仿真的网络系统可靠性评估方法的限定，在此不再赘述。
[0161]
参照图15，图15为本技术实施例中提供的一种基于仿真的网络系统可靠性评估装置的结构框图，该装置1500包括：模型获取模块1501、参数确定模块1502、模型仿真模块1503和可靠性评估模块1504，其中：
[0162]
模型获取模块1501，用于获取目标网络系统的网络系统可靠性模型；
[0163]
参数确定模块1502，用于确定目标网络系统的总任务时间以及各任务的任务参数，任务参数包括开始时间、结束时间、对应的系统活动/功能、对应的逻辑单元，各逻辑单元分别与各物理部件对应，物理部件包括硬件设备或者软件构件；
[0164]
模型仿真模块1503，用于对目标网络系统的网络系统可靠性模型进行可靠性仿真，获得仿真结果，其中，在每一次仿真过程中，随机确定目标网络系统的各任务的任务执行过程中发生故障的故障物理部件，形成目标网络系统使用过程中的故障事件；基于发生的故障事件，进行故障处理，并记录故障处理结果，故障处理结果包括：故障开始时间、故障处理完成时间，故障是否影响目标网络系统的任务的执行；
[0165]
可靠性评估模块1504，用于基于仿真结果评估目标网络系统的可靠性。
[0166]
本实施例提供的基于仿真的网络系统可靠性评估装置，通过模型获取模块获取目标网络系统的网络系统可靠性模型，通过参数确定模块确定目标网络系统的总任务时间以及各任务的任务参数，各任务的任务参数包括开始时间、结束时间、对应的系统活动/功能、对应的逻辑单元，各逻辑单元分别与各物理部件对应，物理部件包括硬件设备或者软件构件，通过模型仿真模块对目标网络系统的网络系统可靠性模型进行可靠性仿真，获得仿真结果，通过可靠性评估模块基于仿真结果评估目标网络系统的可靠性。相对于传统技术中利用构建的网络系统模型对网络系统可靠性进行评估时不够准确而言，本实施例的目标网络系统中的逻辑单元对应的物理部件包括硬件设备或者软件构件，同时考虑到了硬件设备和目标网络系统中的软件构件，能够更加准确的进行网络系统可靠性评估，解决了网络系统可靠性评估不够准确的问题。
[0167]
可选的，模型仿真模块1503包括：
[0168]
冗余确定单元，用于确定是否存在可用的故障物理部件的冗余备份部件；
[0169]
第一处理单元，用于若存在冗余备份部件，启用冗余备份部件进行故障处理；
[0170]
第二处理单元，用于若不存在冗余备份部件，确定目标网络系统的当前网络拓扑结构能否满足各项系统活动/功能实现的基本连通需求，获得基本连通需求判定结果，并基于基本连通需求判定结果进行故障处理。
[0171]
可选的，第二处理单元还用于若基本连通需求判定结果为不满足基本连通需求，确定目标网络系统的活动/功能被故障事件中断，记录活动/功能中断开始时间，并在目标
网络系统的网络拓扑结构达到基本连通需求时，记录活动/功能中断结束时间；
[0172]
用于若基本连通需求判定结果为满足基本连通需求，确定故障物理部件是否影响到关键活动/功能，获得关键活动/功能判定结果，并基于关键活动/功能判定结果进行故障处理。
[0173]
可选的，第二处理单元还用于若关键活动/功能判定结果为不影响关键活动/功能，记录活动/功能中断开始时间，并在目标网络系统的网络拓扑结构达到基本连通需求时，记录活动/功能中断结束时间；
[0174]
用于若关键活动/功能判定结果为影响关键活动/功能，确定是否存在可替代故障物理部件的功能的其他物理部件，获得可替代性判断结果，并基于可替代性判断结果进行故障处理。
[0175]
可选的，第二处理单元还用于若可替代性判断结果为没有可替代故障物理部件的功能的其他物理部件，记录活动/功能中断开始时间，并在被中断的系统活动/功能恢复时，记录系统活动/功能恢复时间；
[0176]
用于若可替代性判断结果为存在可替代故障物理部件的功能的其他物理部件，进行系统功能重构，并根据网络系统功能重构结果更新网络拓扑结构，若更新后的网络拓扑结构不能满足各项系统活动/功能实现的基本连通需求，记录活动/功能中断开始时间，并在目标网络系统的网络拓扑结构达到基本连通需求时，记录活动/功能中断结束时间。
[0177]
可选的，可靠性评估模块1504包括：
[0178]
中断统计单元，用于统计各任务在循环仿真过程中的任务中断的中断次数，其中，每个任务对应一个中断次数；
[0179]
时间统计单元，用于基于记录的活动/功能中断开始时间、活动/功能中断结束时间、以及系统活动/功能恢复时间，统计循环仿真过程中各项功能的正常运行时间，以及不能正常运行的故障时间；
[0180]
任务可靠度确定单元，用于基于各任务的中断次数，确定各任务的任务可靠度；
[0181]
系统可靠性评估单元，用于根据正常运行时间、故障时间、以及各任务的任务可靠度，评估目标网络系统的可靠性。
[0182]
可选的，系统可靠性评估单元包括：
[0183]
功能可用度确定子单元，用于根据正常运行时间与正常运行时间和故障时间之和的比值，确定目标网络系统的各项功能的功能可用度；
[0184]
任务可靠度确定子单元，用于根据各任务的任务可靠度，确定目标网络系统的系统任务可靠度。
[0185]
上述基于仿真的网络系统可靠性评估装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
[0186]
图16为本技术实施例中计算机设备的内部结构图，在本实施例中，提供了一种计算机设备，其内部结构图可以如图16所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储
有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过wifi、移动蜂窝网络、nfc(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种基于仿真的网络系统可靠性评估方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
[0187]
本领域技术人员可以理解，图16中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
[0188]
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述实施例提供的基于仿真的网络系统可靠性评估方法的步骤。其实现原理和技术效果与上述方法实施例类似，在此不再赘述。
[0189]
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实施例提供的基于仿真的网络系统可靠性评估方法的步骤。其实现原理和技术效果与上述方法实施例类似，在此不再赘述。
[0190]
在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例提供的基于仿真的网络系统可靠性评估方法的步骤。其实现原理和技术效果与上述方法实施例类似，在此不再赘述。
[0191]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(read-only memory，rom)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(reram)、磁变存储器(magnetoresistive random access memory，mram)、铁电存储器(ferroelectric random access memory，fram)、相变存储器(phase change memory，pcm)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(random access memory，ram)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，ram可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(static random access memory，sram)或动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)等。本技术所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本技术所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
[0192]
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0193]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员
来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术的保护范围应以所附权利要求为准。
技术特征：1.一种基于仿真的网络系统可靠性评估方法，其特征在于，所述方法包括：获取目标网络系统的网络系统可靠性模型；确定所述目标网络系统的总任务时间以及各任务的任务参数，所述任务参数包括开始时间、结束时间、对应的系统活动/功能、对应的逻辑单元，各所述逻辑单元分别与各物理部件对应，所述物理部件包括硬件设备或者软件构件；对所述目标网络系统的所述网络系统可靠性模型进行可靠性仿真，获得仿真结果，其中，在每一次仿真过程中，随机确定目标网络系统的各任务的任务执行过程中发生故障的故障物理部件，形成所述目标网络系统使用过程中的故障事件；基于发生的所述故障事件，进行故障处理，并记录故障处理结果，所述故障处理结果包括：故障开始时间、故障处理完成时间，所述故障是否影响所述目标网络系统的任务的执行；基于所述仿真结果评估所述目标网络系统的可靠性。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于发生的所述故障事件，进行故障处理，包括：确定是否存在可用的所述故障物理部件的冗余备份部件；若存在冗余备份部件，启用冗余备份部件进行故障处理；若不存在冗余备份部件，确定所述目标网络系统的当前网络拓扑结构能否满足各项系统活动/功能实现的基本连通需求，获得基本连通需求判定结果，并基于所述基本连通需求判定结果进行故障处理。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述基本连通需求判定结果进行故障处理，包括：若所述基本连通需求判定结果为不满足基本连通需求，确定所述目标网络系统的活动/功能被故障事件中断，记录活动/功能中断开始时间，并在所述目标网络系统的网络拓扑结构达到基本连通需求时，记录活动/功能中断结束时间；若所述基本连通需求判定结果为满足基本连通需求，确定所述故障物理部件是否影响到关键活动/功能，获得关键活动/功能判定结果，并基于所述关键活动/功能判定结果进行故障处理。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述关键活动/功能判定结果进行故障处理，包括：若所述关键活动/功能判定结果为不影响关键活动/功能，记录活动/功能中断开始时间，并在所述目标网络系统的网络拓扑结构达到基本连通需求时，记录活动/功能中断结束时间；若所述关键活动/功能判定结果为影响关键活动/功能，确定是否存在可替代所述故障物理部件的功能的其他物理部件，获得可替代性判断结果，并基于所述可替代性判断结果进行故障处理。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述可替代性判断结果进行故障处理，包括：若所述可替代性判断结果为没有可替代所述故障物理部件的功能的其他物理部件，记录活动/功能中断开始时间，并在被中断的系统活动/功能恢复时，记录系统活动/功能恢复时间；
若所述可替代性判断结果为存在可替代所述故障物理部件的功能的其他物理部件，进行系统功能重构，并根据网络系统功能重构结果更新网络拓扑结构，若更新后的网络拓扑结构不能满足各项系统活动/功能实现的基本连通需求，记录活动/功能中断开始时间，并在所述目标网络系统的网络拓扑结构达到基本连通需求时，记录活动/功能中断结束时间。6.根据权利要求1-5所述的方法，其特征在于，所述基于所述仿真结果评估所述目标网络系统的可靠性，包括：统计各所述任务在所述循环仿真过程中的任务中断的中断次数，其中，每个任务对应一个中断次数；基于记录的活动/功能中断开始时间、活动/功能中断结束时间、以及系统活动/功能恢复时间，统计循环仿真过程中各项功能的正常运行时间，以及不能正常运行的故障时间；基于各所述任务的中断次数，确定各所述任务的任务可靠度；根据所述正常运行时间、所述故障时间、以及各所述任务的任务可靠度，评估所述目标网络系统的可靠性。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述正常运行时间、所述故障时间、以及各所述任务的任务可靠度，评估所述目标网络系统的可靠性，包括：根据所述正常运行时间与所述正常运行时间和所述故障时间之和的比值，确定所述目标网络系统的各项功能的功能可用度；根据各所述任务的任务可靠度，确定所述目标网络系统的系统任务可靠度。8.一种基于仿真的网络系统可靠性评估装置，其特征在于，所述装置包括：模型获取模块，用于获取目标网络系统的网络系统可靠性模型；参数确定模块，用于确定所述目标网络系统的总任务时间以及各任务的任务参数，所述任务参数包括开始时间、结束时间、对应的系统活动/功能、对应的逻辑单元，各所述逻辑单元分别与各物理部件对应，所述物理部件包括硬件设备或者软件构件；模型仿真模块，用于对所述目标网络系统的所述网络系统可靠性模型进行可靠性仿真，获得仿真结果，其中，在每一次仿真过程中，随机确定目标网络系统的各任务的任务执行过程中发生故障的故障物理部件，形成所述目标网络系统使用过程中的故障事件；基于发生的所述故障事件，进行故障处理，并记录故障处理结果，所述故障处理结果包括：故障开始时间、故障处理完成时间，所述故障是否影响所述目标网络系统的任务的执行；可靠性评估模块，用于基于所述仿真结果评估所述目标网络系统的可靠性。9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
技术总结本申请涉及一种基于仿真的网络系统可靠性评估方法、装置和计算机设备。所述方法包括：获取目标网络系统的网络系统可靠性模型；确定所述目标网络系统的总任务时间以及各任务的任务参数，所述任务参数包括开始时间、结束时间、对应的系统活动/功能、对应的逻辑单元，各所述逻辑单元分别与各物理部件对应，所述物理部件包括硬件设备或者软件构件；对所述目标网络系统的所述网络系统可靠性模型进行可靠性仿真，获得仿真结果；基于所述仿真结果评估所述目标网络系统的可靠性。采用本方法能够更加准确的评估网络系统可靠性。准确的评估网络系统可靠性。准确的评估网络系统可靠性。
技术研发人员：杨洪旗 聂国健 潘勇 胡宁 杨礼浩 吴祥蔚 刘宇婕 杨延超
受保护的技术使用者：中国电子产品可靠性与环境试验研究所（（工业和信息化部电子第五研究所）（中国赛宝实验室））
技术研发日：2022.06.21
技术公布日：2022/11/1
