异构分布式实时仿真系统的容错调度算法

异构分布式实时仿真系统是一类特殊的实时系统,基于改进的SP(spare processor)容错模型(checkpoint-based spare processor,简称CSP)对其容错问题进行了研究.首先,根据仿真系统的特点提出了两个命题,这是后续工作的基础;而后,基于Markov链对仿真任务的最坏反应时间进行了分析,并提出了仿真任务的可调度性分析规则;最后,基于CSP容错模型和上述可调度分析规则提出了异构分布式实时仿真系统的容错调度算法CSP-RTFT.算法的仿真结果表明:该算法较之基于SP模型的算法SP-RTFT可获得更好的稳定性、更高的任务接收率;缺点是资源利用率比PB模型下的算法要低.     

一种分布式VOD系统的方案设计

视频点播(VOD)是目前广受网络用户欢迎的应用服务,而节目调度问题始终是VOD系统方案设计和实现中的一个重要问题。该文针对互联网的用户点播特点,从用户行为和节目流行度入手,详尽分析了系统体系和用户点播流程。通过改进基于流行度的节目调度策略,采用每个节目不同片段分块备份存储和不同时间实时调度相结合的方案。实验表明,该方案的边缘Server资源利用率较高,系统能达到较好的服务性能。     

Playback Dispatch and Fault Recovery for a Clustered Video System with Multiple Servers

Recent technology advances have made multimedia on-demand services feasible. One of the challenges is to provide fault-tolerant capability at system level for a practical video-on-demand system. The main concern on providing fault recovery is to minimize the consumption of system resources on the surviving servers in the event of server failure. In order to reduce the overhead on recovery, we present three schemes for recovering faulty playbacks through channel merging and sharing techniques on the surviving servers. Furthermore, to evenly distribute the recovery load among the surviving servers, we propose a balanced dispatch policy that ensures load balancing in both the normal server conditions and the presence of a server failure.     

Media Streams Scheduling for Synchronization in Distributed Multimedia Systems

In this paper, we consider the problem of multimedia synchronization based on scheduling the transmission of multimedia documents in a networked environment. Assuming channels with different bandwidth and delay characteristics are established between the multimedia server and the client, we formulate the scheduling problem to ensure interstream and intrastream synchronization as a parallel processor scheduling problem. Since the heterogeneous parallel processor scheduling problem is NP-hard, we propose two heuristic algorithms with time complexity ofO(n log n+nm), wherenis the number of data units to be scheduled andmthe number of channels available. We also develop an enumerative algorithm to obtain the exact solutions. Extensive computational simulations reveal that the heuristics consistently obtain near-optimal solutions. From the simulation results, we also identify special structures of multimedia documents along with characteristics of the available channels which affect the relative performance of the algorithms.     

胖树中的分布式动态容错路由

面向云计算的超大规模互连网络增加了对网络容错的要求,容错已成为互连网络的重要问题.为了保证网络的高可用性和高性能,文中基于胖树网络拓扑提出了一种分布式的动态容错路由方法.该方法通过引入一套链路失效消息传播机制和一套基于链路失效信息的动态容错路由算法来实现胖树网络的分布式动态容错.相比已有方法,该方法不增加网络硬件和路由路径长度,并且具有高执行效率和高性能.实验结果表明,在m端口交换机构成的胖树中,该方法可以容忍任意m/2-1条失效链路并以高概率容忍更多条失效链路的组合,同时保持网络的高性能.     

分布式计算系统回卷恢复容错的仿真设计

为了解决分布式计算系统回卷恢复容错的验证评估问题,设计一种分布式计算系统的回卷恢复容错算法的仿真机制,依据分布式计算系统回卷恢复容错的总体架构,将分布式计算系统中的节点任务过程使用离散事件模拟,在网络系统仿真工具的应用层增加支持多任务回卷恢复容错仿真的模块,并设计用于回卷恢复容错仿真的结构、功能模块和系统参数设定。结果表明本文提出的仿真机制能够实现分布式计算系统的回卷恢复容错算法的模拟验证,为不同容错算法间对比、改进与优化提供参照。      

分布式实时系统的容错调度算法

提出了两种分布式实时容错调度算法：副版本后调度算法（ＢＫＣＬ）及无容错需求后调度算法（ＮＦＲＬ）,并研究了算法的时间复杂度,这两种容雕工算法能同时调度具有容错需求的实时任务和无容错需求的实时任务,ＢＫＣＬ和ＮＦＲＬ所产生的调度可保证：在分布式系统中一个节点机失效的情况下,具有容错需求的实时任务仍然可在截止时间内完成,在描述了两个实时容错调度算法之后,分别证明了这两个算法的容错调度正确性。接着,阐述     

基于延迟主动副版本的分布式实时容错调度算法

主/副版本备份技术是分布式系统常用的实时容错调度方法,然而传统的主动方式副版本即使在无处理机故障时也需要在备份处理机上完全运行,增加了处理机消耗.提出一种基于固定优先级调度算法的延迟主动副版本(deferred active backup-copy)备份技术,该技术通过尽量向后调度主动方式的副版本,并在主版本成功执行时终止副版本的执行来减少备份的冗余度.在此基础上,提出一种基于该技术的以最小化处理机数目为优化目标的启发式任务分配算法--基于延迟主动副版本的最佳适应算法DABCBF(deferred active backup-copy based best-fit algorithm).DABCBF在保证系统的实时性和容错能力的前提条件下,通过尽量减少主版本的最坏响应时间来最大程度地减少冗余,以节省处理机.最后通过仿真实验,证明了算法的可行性和有效性.     

分布式多媒体系统的设计要点

分布式多媒体系统由于其管理的信息的特点,其设计和实现在许多方面不同于一般的分布式系统。本文根据国内外研究的情况,从系统结构、服务器、客户机、网络等方面讨论分布式多媒体系统的设计要点,重点讨论服务策略和服务质量控制问题。     

一种容错的分布式服务器复制与更新协议

针对分布式环境提出一种容错的文件数据复制与更新机制,其算法/协议建立在分布式算法理论的基础上,具有较强的容错性、故障恢复透明性和较高的效率,支持服务器同步和异步两种复制模式以及客户机启动与服务器启动两种工作方式。该机制可广泛应用于Internet分布式文件系统、分布式数据库、WEB镜像服务器以及分布式软件分发、群集服务器等应用中。     

异构分布式系统中实时周期任务的容错调度算法

提出一个基于抢占性实时周期任务的可靠性调度模型,该模型与现有可靠性模型相比充分考虑了单处理机故障容错情况下的系统可靠性,因而更加接近现实和精确.在此基础上,提出一个基于异构分布式系统的实时容错调度算法IRDFTAHS,IRDFTAHS算法以提高系统的可靠性为目标来进行任务的分配,从而在不增加硬件代价的前提条件下通过调度增加了系统的可靠性.该算法同时支持主动和被动两种方式的副版本,使得容错调度算法具有更大的灵活性.最后,通过仿真实验对IRDFTAHS和现有的调度算法在几个方面进行比较.实验结果表明,IRDFTAHS算法的综合性能优于现有算法.     

A Low-Cost Fault-Tolerant Structure for the Hypercube

We propose a new, low-cost fault-tolerant structure for the hypercube that employs spare processors and extra links. The target of the proposed structure is to fully tolerate the first faulty node, no matter where it occurs, and almost fully tolerate the second, meaning that the underlying hypercube topology can be resumed if the second faulty node occurs at most locations—expectantly 92% of locations. The unique features of our structure are that (1) it utilizes the unused extra link-ports in the processor nodes of the hypercube to obtain the proposed topology, so that minimum extra hardware is needed in constructing the fault-tolerant structure and (2) the structure's node-degrees are low as desired—the primary and spare nodes all have node-degrees of n + 2 for an n-dimensional hypercube. The number of spare nodes is one fourth of primary nodes. The reconfiguration algorithm in the presence of faults is elegant and efficient. The proposed structure also effectively enhances the diagnosability of the hypercube system. It is shown that the diagnosability of the structure is increased to n + 2, whereas an ordinary n-dimensional hypercube has diagnosability n.     

分布参数系统的能控性

本文对一个控制量以分布方式在作用于系统的齐次项的同时,也作用于系统导数项的一阶分布参数系统讨论能控性问题。     

共用数据导向的分布式系统失效恢复缺陷检测

分布式系统的可靠性和可用性至关重要.然而,不正确的失效恢复机制及其实现会引发失效恢复缺陷,威胁分布式系统的可靠性和可用性.只有发生在特定时机的节点失效才会触发失效恢复缺陷,因此,检测分布式系统中的失效恢复缺陷具有挑战性.提出了一种新方法 Deminer来自动检测分布式系统中的失效恢复缺陷.在大规模分布式系统中观察到,同一份数据(即共用数据)可能被一组I/O写操作存储到不同位置(如不同的存储路径或节点).而打断这样一组共用数据写操作执行的节点失效更容易触发失效恢复缺陷.因此, Deminer以共用数据的使用为指导,通过自动识别和注入这类容易引发故障的节点失效来检测失效恢复缺陷.首先, Deminer追踪目标系统的一次正确执行中关键数据的使用.然后, Deminer基于执行轨迹识别使用共用数据的I/O写操作对,并预测容易引发错误的节点失效注入点.最后, Deminer通过测试预测的节点失效注入点以及检查故障征兆来暴露和确认失效恢复缺陷.实现了Deminer原型工具,并在4个流行的开源分布式系统ZooKeeper、HBase、YARN和HDFS的最新版本上进行了验证.实验结果表明Demine...     

基于非完备性测试的一种分布式计算机系统诊断算法的设计

利用现有的商用并行、分布式计算机系统本身所固有的冗余可以实现低成本的容错。为了提高整个分布式计算机系统的可靠性,将系统中的故障结点与正确结点隔离至关重要。文章提出了一个有效的分布式系统级故障诊断算法：在利用系统中各结点机有限的故障检测能力的基础上,将所有的故障结点从系统中隔离,并测试了该算法对系统性能的影响。     

基于EDF的分布式控制系统容错调度算法

现有的分布式实时系统的容错调度算法要求系统中所有任务的周期相同且等于其时限,而实际中任务的周期常常是互不相同的.根据控制系统中任务的特点,结合任务分配算法与处理器的调度算法,提出了基于基版本/副版本技术和EDF算法的容错调度算法.该算法不要求任务的周期都相同,并通过设置基版本/副版本任务时限控制它们的执行时间不重叠,给出了基版本/副版本任务时限的设置方法,并对任务集的可调度性进行了分析.当任务集可调度时,给出其最大利用率和最小处理器个数的约束条件.最后给出一个仿真实例,结果表明了算法的有效性.     

分布式系统可靠性研究的问题和挑战

分布式系统中软件可靠性是应用软件的发布者和用户关心的重要问题。针对大规模分布式应用,包括电子政务、电子商务、多媒体服务和端到端的自动化解决方案,已经产生了各种各样的模型来评价或预测其可靠性,但是这些系统的可靠性问题依然存在。相反,为了确保分布式系统的可靠性,要求在预测或评价整个系统可靠性之前,检查与企业分布式应用相关的每一个单个构件或因素的可靠性,且实现透明的错误检测和错误恢复机制为用户提供无缝交互。因此,文章从检查单个构件可靠性的角度,提出了在分布式系统上运行的应用软件可靠性的问题和挑战。     

一种新的异构实时分布式系统的容错调度算法

一般来说,异构分布式实时系统中任务的周期并不完全相同且任务的时限不等于它们的周期,同时系统中还有一些无容错需求的任务.因此现有的任务调度算法一般不能满足这些要求.针对这类系统,在结合基版本/副版本技术和EDF算法的基础上,给出了一种新的容错调度算法.该算法由两部分组成：任务分配调度算法和单处理器调度算法.对于单处理器调度算法,本文采用了EDF算法;在此基础上,给出一种启发式静态任务分配算法.分析了系统的可调度性,给出了任务可调度条件和基版本/副版本时限的设置方法.仿真结果表明,这种算法是有效的.     

Agent-Based Design Model of Adaptive Distributed Systems

A next generation distributed system is expected to adapt to various changes of both the users' requirements and the operational conditions of environment where the distributed system operates. The aim of our research is to establish a new design model of an adaptive distributed system (ADS) to deal with various changes occurred in the system environment. In this paper, we propose an agent-based architecture of ADS, based on the agent-based computing paradigm. Then, we implement a prototype of the ADS with respect to videoconferencing applications and also evaluate the adaptive functions of the ADS realized on the basis of the proposed architecture.