面向分布对象环境的可信中间件关键技术研究

论文摘要

上个世纪九十年代以来，网络通信技术和面向对象软件技术的快速发展极大地促进了人们对分布对象应用需求的增长。可信计算技术对于分布对象应用具有非常重要的作用，但由于传统容错技术大都针对集中式计算环境，缺乏面向对象的可信性保障机制；同时，在面临节点失效、对象崩溃、应用值故障和网络分区等问题时，也日益暴露出局限性。因此，传统容错技术在分布对象环境中往往并不适用。研究面向分布对象环境的可信计算技术无论从研究或工程应用角度都有相当重要的意义和价值。 以中间件、分布对象计算、可信计算和容错计算等相关领域技术为背景，论文研究了面向分布对象环境的可信中间件技术，内容主要涉及组通信复制一致性技术、基于多数表决的主动复制技术、故障管理等，研究工作取得了如下创新性成果： ● 提出一种适用于分区网络环境的组通信复制一致性协议。分布对象环境由于网络的动态性和不确定性的特点以及应用自身的特性将产生频繁的网络分区，传统的以虚同步机制为基础的组通信复制一致性协议对可靠网络硬件连接具有较强的依赖性，并对网络分区的处理存在明显缺陷。针对这种情况，论文提出了一种适用于分区网络环境的组通信复制一致性协议。该协议引入了最终路径，实现了更新信息在网络分区情况下的传播；采用了基于版本号的动态线性选举算法保证复制更新的全局一致性；弥补了依赖于可靠硬件网络连接的虚拟同步机制的缺陷和现有复制一致性协议的不足。仿真研究证明了该协议对网络分区的处理是可行、高效的。 ● 提出一种可支持屏蔽崩溃故障和值故障的复制协议。分布对象环境中，不仅节点失效、对象崩溃和网络分区会导致故障，而且不正确的应用行为也会产生值故障，输出错误的结果。针对这个问题，论文提出了一种可支持屏蔽崩溃故障和值故障的复制协议。该协议引入了基组的概念，实现了不同组之间成员关系改变信息的传播；采用了基于客户端和服务端的主动复制和多数表决算法，支持对崩溃故障和值故障的同时处理；考虑了表决过程中组成员数和多数值大小的改变问题，在保证表决算法的正确性的同时克服了已有协议处理值故障的不足和性能不佳的缺陷。性能测试的结果说明了该协议对于支持屏蔽崩溃故障和

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略语
• 第一章 引言
• 1.1 研究的动机和意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 研究工作分类
• 1.2.1.1 研究层次
• 1.2.1.2 领域问题
• 1.2.1.3 实现方式
• 1.2.2 典型问题技术现状
• 1.2.2.1 复制一致性技术
• 1.2.2.2 多数表决主动复制技术
• 1.2.2.3 故障管理
• 1.3 本文的主要工作和章节安排
• 第二章 分布对象和可信计算技术
• 2.1 中间件和分布对象技术
• 2.1.1 中间件概念
• 2.1.2 传统中间件
• 2.1.3 分布对象技术
• 2.1.4 技术发展趋势
• 2.2 可信计算技术
• 2.2.1 基本概念和定义
• 2.2.1.1 可信性
• 2.2.1.2 可信计算
• 2.2.1.3 可信中间件
• 2.2.2 可信计算的关键技术—容错计算技术
• 2.2.2.1 故障、错误、失效及三者之间的关系
• 2.2.2.2 故障模型
• 2.2.2.3 容错计算技术
• 2.2.3 典型可信中间件研究项目
• 2.2.3.1 Electra
• 2.2.3.2 Orbix+Isis
• 2.2.3.3 AQuA
• 2.2.3.4 Eternal
• 2.2.3.5 OGS
• 2.2.3.6 ROAFTS
• 2.2.3.7 DOORS
• 2.3 小结
• 第三章 组通信复制一致性技术
• 3.1 研究背景
• 3.2 复制一致性问题
• 3.3 协议描述
• 3.3.1 动态线性选举
• 3.3.2 最终路径
• 3.3.3 GCRCP协议
• 3.3.3.1 系统模型
• 3.3.3.2 基本定义
• 3.3.3.3 相关数据结构
• 3.3.3.4 算法描述
• 3.3.3.5 协议正确性证明
• 3.4 仿真实验及结果分析
• 3.5 小结
• 第四章 基于多数表决的主动复制技术
• 4.1 研究背景
• 4.2 多数表决问题
• 4.3 ARPMV复制协议
• 4.3.1 基本定义
• 4.3.2 系统模型
• 4.3.3 相关数据结构
• 4.3.4 协议描述
• 4.3.4.1 请求/应答消息的处理过程
• 4.3.4.2 多数表决的处理过程
• 4.3.4.3 重设多数值大小的处理过程
• 4.3.4.4 组成员关系改变的处理过程
• 4.4 性能测试
• 4.5 小结
• 第五章 故障管理
• 5.1 研究背景
• 5.2 故障管理问题
• 5.3 概念模型
• 5.3.1 故障提供者-监控者-使用者模型
• 5.3.2 域模型
• 5.4 故障检测与恢复
• 5.4.1 故障检测
• 5.4.1.1 故障监控
• 5.4.1.2 故障信息的传播
• 5.4.1.3 基于域控制节点的层次型故障检测方法
• 5.4.2 故障恢复
• 5.4.2.1 传统的故障恢复技术
• 5.4.2.2 域内故障恢复方法
• 5.5 小结
• 第六章 可信中间件系统的设计与实现
• 6.1 设计思想
• 6.2 系统结构
• 6.3 关键模块实现
• 6.3.1 可信性管理模块
• 6.3.1.1 可信性管理器
• 6.3.1.2 对象工厂
• 6.3.2 故障检测模块
• 6.3.3 对象网关模块
• 6.4 小结
• 第七章 全文总结和未来工作
• 7.1 全文总结
• 7.2 未来工作
• 参考文献
• 致谢
• 作者攻博期间工作
• 一、个人简历
• 二、科研项目
• 三、发表论文
• 四、获奖情况