容错系统中故障诊断与故障恢复功能的建模

论文摘要

容错计算机系统在发生硬件故障或存在软件错误的情况下仍能正确完成指定任务,它采用冗余技术来达到容忍故障的目的,应用于高可靠性系统中。Petri网是一种结构化的事件驱动系统描述工具,它能够充分地描述事件驱动系统局部及局部之间的联系。容错系统都是事件驱动的,因此Petri网能够捕捉容错系统事件的先后、并行、同步、冲突和因果依赖等特征,并以图的形式,简洁、直观的模拟容错系统功能模型流程,分析容错系统的动态性质。Exspect仿真软件适合于可应用Petri网理论来分析问题的领域,是协助Petri网分析问题和解决问题的良好工具。ExSpect软件具有图形化的模型编辑、类型检查和仿真等功能,它提供的一体化的工作平台,可模拟容错系统的运行环境,实现对容错系统功能模型的仿真。本文阐述了三模冗余容错系统中的故障诊断和永久故障恢复功能模块的实现机制,建立基于Petri网的故障诊断和永久故障恢复功能模型,并用ExSpect软件对三模冗余容错系统故障诊断和永久故障恢复的Petri网模型进行了仿真实现。本文的主要内容如下：(1)介绍了三模冗余容错系统的体系结构和容错技术以及Petri网的原理、优点和分析方法,提出用Petri网分析三模冗余容错系统功能模型是可行的。(2)从理论上阐述了基于Petri网的三模冗余容错系统故障诊断与永久故障恢复模型,以此为依据建立和分析了三模冗余容错系统故障诊断与永久故障恢复功能的Petri网模型。(3)运用Exspect仿真软件对容错系统的功能模型进行了仿真并分析了仿真结果,对基于Petri网的三模冗余容错系统故障诊断模型和永久故障恢复模型的性能进行了有效验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 国内外研究状况
• 1.3 论文组织结构
• 第二章 三模冗余容错系统及Petri网理论概述
• 2.1 三模冗余容错系统概述
• 2.1.1 三模冗余容错系统组成结构
• 2.1.2 同构计算机内部结构
• 2.1.3 三模冗余容错系统软件结构
• 2.2 计算机系统的容错技术方法
• 2.2.1 硬件容错技术
• 2.2.2 时间容错技术
• 2.2.3 信息容错技术
• 2.2.4 软件容错技术
• 2.3 Petri网简介
• 2.3.1 Petri网的基础知识
• 2.3.2 Petri网的优点
• 2.3.3 可达图的构造方法
• 第三章 三模冗余容错系统故障诊断功能建模
• 3.1 容错系统故障诊断技术
• 3.1.1 故障诊断的任务及所研究的内容
• 3.1.2 故障诊断的原理
• 3.1.3 故障模型
• 3.2 基于Petri网的三模冗余容错系统故障诊断模型
• 3.2.1 三模冗余容错系统故障诊断机制
• 3.2.2 建立故障诊断的Petri网模型
• 3.2.3 构造故障诊断Petri网的可达图
• 3.3 基于Petri网的三模冗余容错系统故障诊断模型性能分析
• 3.3.1 模型分析
• 3.3.2 可达性分析
• 3.3.3 安全性和有界性分析
• 第四章 三模冗余容错系统永久故障恢复功能建模
• 4.1 容错系统故障恢复技术
• 4.1.1 向后与向前恢复技术
• 4.1.2 检查点技术
• 4.1.3 恢复块技术
• 4.2 基于Petri网的三模冗余容错系统永久故障恢复模型
• 4.2.1 三模冗余容错系统永久故障恢复机制
• 4.2.2 建立永久故障恢复的Petri网模型
• 4.2.3 构造永久故障恢复Petri网模型的可达图
• 4.3 基于Petri网的三模冗余容错系统永久故障恢复模型性能分析
• 4.3.1 模型分析
• 4.3.2 可达性分析
• 4.3.3 安全性和有界性分析
• 第五章 基于Petri网的三模冗余容错系统功能模型的仿真与分析
• 5.1 ExSpect仿真软件简介
• 5.1.1 ExSpect仿真软件介绍
• 5.1.2 ExSpect语言介绍
• 5.1.3 ExSpect软件组成结构
• 5.2 基于Petri网的三模冗余容错系统故障诊断仿真建模与分析
• 5.2.1 仿真模型元素定义
• 5.2.2 仿真模型及结果分析
• 5.3 基于Petri网的三模冗余容错系统永久故障恢复仿真建模与分析
• 5.3.1 仿真模型元素定义
• 5.3.2 仿真模型及结果分析
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 攻读研究生期间所发表论文及参加项目
• 致谢