机群系统基于预测的软件Rejuvenation策略研究

处于运行阶段的软件往往存在老化现象，即软件的性能随着时间的推移逐渐下降，甚至导致突发的系统停机。为了抵消软件老化带来的消极影响，人们提出了一种称为软件叫rejuvenation的预防性容错策略。该策略通过主动的停止程序运行、清理程序的内部环境等步骤使重启后的软件回到正常的初始状态，避免了老化引起的突发性失效，因而可以提高系统的可用性。现有的软件叫rejuvenation包括定时和预测两种方法。该文把基于预测的rejuvenation策略引入机群，并综合考虑了机群系统前端的分配器和后端的服务器，对这两类实体分别实施rejuvenation，以改善系统性能。该文构建了在rejuvenation策略下整个机群的SRN模型，以分析不同的预测概率对系统性能的影响。仿真结果表明该策略可以有效的提高整个机群系统的可用性。     

基于数据流分析的软件容错策略

该文就软件容错中备查点与卷回机制展开深入讨论,提出一种基于数据流分析技术的软件容错新方法.首先对软件容错进行简介,指出数据错是一切控制系统软件失效的根源与最终表现以及对数据采取强有力的容错措施的必要性.然后将数据流分析技术应用于软件容错,通过求解程序变量的到达-定值数据流方程来静态地确定任何数据在任何引用点出错时的最小充分卷回,通过求解活跃变量的数据流方程来静态地确定程序在执行各个基本块时需动态保存的变量集合,得出最小充分卷回定理与备查点数据范围定理,从而解决了时间冗余容错途径中必须回答的两个基本问题.此外,还给出了恢复块定义有效的充分条件.最后,以电信系统为应用实例,介绍了该方法的一种具体实施.该方法在简单地扩展后可被广泛应用于各种容错软件的设计中.     

软件容错技术初探

对软件容错中的时间容错和信息容错作了介绍，并探讨了软件容错技术的两种典型结构模型：恢复模块法和Ｎ重版本程序结构。对以上两种方法的可靠性进行了分析。     

软件容错：技术与展望

本文主要给出现有主流软件容错技术的一个综述。首先从传统软件容错技术开始，介绍设计多样性和数据多样性；然后介绍主流的软件容错新技术，如重配置与重恢复、指令复制错误探测、SWIFT等，同时，站在软件容错用于处理嵌入式系统硬件暂态故障的角度对这些技术进行了分析；最后在对它们比较的基础上探讨软件容错技术的可能发展方
向。     

基于Petri网的容错计算机可靠性

应用双模型混合Petri网描述与分析容错计算机系统。在分析容错系统的可靠性时，把复杂的混合Petri网模型简化为GSPN模型，并利用GSPN与马尔可夫链同构的性质，来计算系统的可靠性。     

基于软件容错的动态实时调度算法

在硬实时系统中，由于任务超时完成将会导致灾难性后果，因而硬实时系统具有严格的时间及可靠性限制条件．目前实时容错调度算法大多针对硬件的容错，很少考虑软件运行的故障．提出了一种类似EDF的软件容错的动态实时调度算法PKSA(Probng-step Algorithm)，本算法在任务执行过程中，通过若干试探性检测步骤，提高了任务可执行性的预测，尽可能地避免了任务早期的失败对后续任务的影响，因此提高了任务的完成率，并同时有效地减少了浪费的CPU时间片．通过实验测试．同目前所知的同类算法相比，具有更佳的调度性能-调度成本比.     

Java服务主动容错模型分析与评估

Java服务已成为支撑关键业务的业务服务,其可用性成为关键业务系统是否能持续提供服务的关键。采用主动容错技术可提高Java服务的可用性,建立Java服务的主动容错模型,便于分析和评估主动容错技术的有效性。通过模型分析与仿真实验的方法比较了采用Rejuvenation策略与不采用Rejuvenation策略的容错效果,通过分析评估得出,采用主动容错技术将有效改善Java服务的可用性,如果合理选择实施软件Rejuvenation策略的时间点,则可以取得更好的容错效果。     

分布式软件的可靠性及容错

本文从可靠性的角度出发,着重分析了分布式系统中各层次软件可靠性所处理的一些问题及其相应的解决方法,并指出了一些有待进一步研究的问题。     

软件双冗余容错系统的容错能力和性能分析

双冗余是比较常用的冗余容错设计方法.软件双冗余容错系统通过冗余执行完成相同功能的两个软件副本,并检查它们的结果,根据两者结果是否一致来判断是否出现了错误.建立了软件双冗余容错系统的运行时模型,并引入了软件双冗余容错系统的容错能力的概念.根据该模型分析了单个软件副本的容错能力对软件双冗余容错系统的容错能力和性能的影响.分析结果显示,提高单个软件副本的容错能力不仅能够提高软件双冗余容错系统的容错能力,还能够提高系统的性能.但在极端情况下,双冗余容错系统的容错能力也可能会小于单个软件副本的容错能力.     

面向空空导弹飞控软件的软件容错技术研究

随着临近空间飞行器的发展,空空导弹作战空域也向超高空域拓展,因此在空空导弹设计时需要考虑高能粒子引起的计算机系统瞬时故障。本文从软件防护的角度出发,针对该故障提出了一种基于冗余备份及校验和的软件数据流加固方法。试验表明,该算法对单粒子翻转引起的瞬态故障具有良好的防护性,具有通用性好、易移植等优点。     

单片微机测控系统软件的容错设计

重点对单片微机测控系统软件容错的设计方法和技术进行讨论。主要方法有堆栈溢出及中断冲突的预防,软件算法及软件运行的容错,重要信息的保护恢复与纠错,重要模块的安全措施,严格控制状态转移条件,软件标志位的正确使用等。     

硬实时系统中基于软件容错模型的容错调度算法

在硬实时系统中,由于任务超时完成将会导致灾难性后果,因此硬实时系统必须具有实时性和可靠性保障.软件容错模型是提高硬实时系统容错能力的一种有效方法.针对硬实时系统中容错优先级两种分配策略存在的不足,基于软件容错模型提出了一种容错优先级可提升的双重优先级分配策略.该方法通过为替代版本分配双重优先级,不仅能够提高硬实时系统的容错能力,同时还能够显著减少任务间的抢占次数.为了获得双重优先级分配的最佳策略,基于任务最坏响应时间的可调度性分析,首先提出了一种最大的双重优先级配置搜索算法(MDPCSA).然后结合MDPCSA算法,提出了一种最优的双重优先级配置搜索算法（ODPCSA）.仿真实验表明,与两种分配策略相比,在提高系统容错能力和降低抢占开销方面更为有效.     

基于软件容错的动态实时调度算法

在硬实时系统中,由于任务超时完成将会导致灾难性后果,因而硬实时系统具有严格的时间及可靠性限制条件.目前实时容错调度算法大部分针对硬件的容错,很少考虑软件运行的故障.提出了一种类似EDF基于软件容错的动态实时调度算法EBPA(expectation-based probing algorithm),该算法在任务执行过程中通过基于期望值的若干试探性检测步骤,提高了任务可执行性的预测,尽可能避免了任务早期的错误对后续任务的影响,因此提高了任务的完成率并同时有效地减少了浪费的CPU时间片.通过实验测试,同目前所知的同类算法相比,具有更佳的调度性能-调度成本比.     

基于主动复制容错技术的负载平衡模型

在分析了基于主动复制容错技术和负载平衡技术现状的基础上,提出了基于主动复制容错技术的负载平衡层次模型,描述了各层功能,给出了3种可行的任务调度结构,并对它们进行了具体的分析和比较。     

软件容错模型中的容错实时调度算法

在软件容错模型的容错实时调度算法中,主部分可执行性的预测精度是影响调度算法性能的关键.针对此问题提出了DPA(deep-prediction based algorithm)和EDPA(EDF-based DPA)算法.算法考虑当前时间至替代部分通知时间之间的任务执行情况,通过构建预测表对待执行主部分的可执行性进行精确预测.当主部分不发生错误时算法根据预测表调度任务. DPA依照预测表中通知时间的先后顺序调度主部分,而EDPA则按照EDF算法调度预测表中的主部分.模拟结果表明,DPA和EDPA较目前同类算法可获得更多的主部分执行时间,降低CPU的消耗.当软件错误率较低、任务周期较短时,算法能够以较小的调度开销获得较高的调度性能.     

容错计算的基本技术

本文介绍了容错计算的基本技术,重点介绍处理器、子系统以至多机系统、分布式系统和计算机网络等层次的容错技术。文中也简要介绍了容错软件技术。