基于ADS中间件的容错系统的研究与设计

论文摘要

随着科学技术的高速发展,计算机的应用日益广泛,不仅许多关键技术领域离不开计算机,就是日常生活也离不开计算机。因为历史上确有过不少由于计算机系统不可靠而造成严重后果的例子,于是采取容错技术来提高系统的可靠性已成为计算机系统发展的客观需求。 容错技术是指当计算机由于器件老化、错误输入、外部环境影响及原始设计错误等等因素异常行为时维持系统正常工作的技术总和。通俗地讲,它是使系统在发生故障时仍能持续运行的技术。容错一般可以从硬件和软件两方面来实现,随着硬件可靠性的增长和硬件容错技术的成熟,软件错误成为影响系统可靠性的最主要的因素。当今,软件容错技术已经成为提高系统可靠性的热点问题。 但是直接开发容错应用是非常困难的,这是因为开发者不仅要处理复杂的应用逻辑,还要面对纷繁的容错逻辑。鉴于ADS中间件为应用系统提供了良好的开发环境和多种通信方式,基于中间件研究和设计一种新的软件容错结构,可以减轻开发者的负担,在保持系统层精简、高效的基础上,保证软件质量,提高软件可靠性。 本文分析了容错领域的研究现状以及存在的根本问题,选择ADS为解决方案,以ADS中间件NX/Dlink为开发平台,研究和设计一个基于ADS中间件的软件容错系统模型,提出了一种新的节点容错结构构造方法,为解决冗余、失效检测和恢复等容错的关键技术问题形成了一套较完整的解决方案,最后对本次设计的容错系统进行仿真,以便更好地验证系统设计的合理性和可靠性。

论文目录

• 第1章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 论文研究的主要内容
• 1.3 论文的理论意义和实际意义
• 第2章 软件容错技术的研究及存在的问题
• 2.1 软件容错综述
• 2.2 典型的软件容错技术
• 2.2.1 恢复块（RB）
• 2.2.2 多版本技术（NVP）
• 2.2.3 N版本自检（NSCP）
• 2.3 软件容错技术存在的问题
• 2.3.1 节点间的进程通信
• 2.3.2 进程的状态恢复
• 2.4 本章小结
• 第3章 容错系统的设计方案
• 3.1 ADS技术
• 3.1.1 ADS简介
• 3.1.2 ADS的P／S通信模式
• 3.1.3 ADS的协议—自律分布协议ADP
• 3.2 ADS中间件NX／DLlink的介绍
• 3.3 基于ADS中间件的容错系统的引入
• 3.4 容错应用的系统模型
• 3.5 节点的容错结构
• 3.5.1 相关概念
• 3.5.2 节点的容错结构
• 3.6 系统的容错算法
• 3.6.1 主任务节点的算法
• 3.6.2 备份节点的算法
• 第4章 主要功能模块设计
• 4.1 冗余管理模块
• 4.1.1 问题描述
• 4.1.2 冗余管理模块的框架
• 4.1.3 冗余管理模块的算法
• 4.2 复制管理模块
• 4.2.1 问题描述
• 4.2.2 复制管理模块的框架
• 4.2.3 复制管理模块的算法
• 第5章 容错系统仿真与可靠性分析
• 5.1.仿真系统中的关键实现技术
• 5.1.1 进程间同步技术
• 5.1.2 共享内存队列技术
• 5.1.3 软件WatchDog技术
• 5.1.4 NX／Dlink提供的可靠组播通信技术
• 5.2 仿真系统的设计及结果研究
• 5.2.1 冗余管理模块的设计
• 5.2.2 复制管理模块的设计
• 5.2.3 仿真实验及其结果分析
• 5.3 容错系统可靠性评估
• 5.3.1 可靠性与可靠度
• 5.3.2 定量评估的基本参数
• 5.3.3 容错系统的可靠性分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 1 主要结论
• 2 今后的工作与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文