拜占庭容错中的状态转换算法研究

针对现有拜占庭容错中的状态转换算法不适用于主动复制品的这一问题,提出支持有状态复制品的状态转换算法。在每个复制品中创建恢复队列,当一个复制品从错误中恢复或者其他原因导致其状态不是最新的,需要使用本算法从其它复制品处获得最新的状态。实验分析结果显示了算法的有效性。     

基于拜占庭容错的前摄恢复算法

针对现有拜占庭容错中的恢复算法不适用于主动复制品的这一问题,提出支持有状态复制品的前摄恢复算法。每个复制品维护一个恢复队列。当到达一个检查点后,使用该前摄恢复算法复制品检查恢复队列,在服务复制品发生错误前,提前将复制品恢复成正确的状态。如果复制品已经出错,该算法也适用。实验分析结果显示算法的有效性。     

面向 Web 服务的拜占庭容错中间件的设计*

根据Web服务的特点,设计了一个拜占庭容错中间件。基于使用最广泛的SOAP引擎Axis2,屏蔽了拜占庭错误容忍算法的细节和数据传输的细节,应用程序逻辑只需要调用中间件提供的接口发送和接收消息即可。将该中间件作为SOAP引擎的传输层,使得SOAP引擎能够使用各种底层传输协议,而不是局限于某一种传输协议。基于Axis2的Web服务可以方便地使用该中间件,具备拜占庭容错能力。进行了实验分析,结果显示了设计的有效性。     

面向服务计算的拜占庭容错方案及其正确性证明

针对现有拜占庭容错协议的假设(要求被保护的对象是被动的和独立的)不适用于服务计算等新兴计算模型的问题,提出一种面向服务计算的拜占庭容错协议。该协议在服务请求方和服务提供方两端均创建服务复制品,采用基于状态机的主动复制技术,在服务复制品间进行三轮通信,就该请求的编号和内容达成一致,随后该请求被提交给上层应用逻辑处理;收到应答后,服务请求方的复制品进行三轮通信就应答的编号和内容达成一致后接受该应答。针对现有面向服务计算的拜占庭容错协议只有简单的正确性推理缺乏形式化验证的问题,采用I/O自动机和模拟关系方法进行正确性证明,更加严谨和正式。构造一个高度抽象的简单I/O自动机S,此自动机满足安全性和及时性;将协议中的各方分解成若干简单I/O自动机:前端自动机、后端自动机和多播通道自动机;最后用模拟关系方法证明各成员自动机构成的系统实现了自动机S,从而证明协议的正确性。使用I/O自动机可以精确描述协议,以此为基础进行证明比感性推理的证明方法更加规范。     

网络异常情况下的拜占庭容错算法研究

随着电子商务网站等分布式应用的高速发展,系统的可用性已经受到了越来越多的重视。关键的服务不仅需要能够容忍良性错误,还需要能够容忍拜占庭错误。针对当前大部分的拜占庭容错算法主要针对算法正常执行的问题,提出了考虑出错情况下的拜占庭容错算法。该算法主要考虑实际过程中服务请求端和服务提供端的主复制品可能发生错误而没有响应,或者因网络拥塞而使响应没有及时送达等网络异常的情况。该算法解决了其他拜占庭容错算法在网络发生异常的情况下不能正常工作的问题,具有更强的适应性。     

一种面向Web服务的拜占庭错误容忍算法

随着Web服务的高速发展,其可靠性已经受到了越来越多的重视.针对当前拜占庭错误容忍算法对Web服务支持的不足,提出并设计了一种面向Web服务的拜占庭错误容忍算法.该算法与著名的CLBFT算法有显著区别.在Web服务中,为了支持组合服务必须对进行通信的Web服务双方都创建复制品,而CLBFT算法只在服务器方创建复制品.使用基于状态机的主动复制技术,在进行通信的Web服务双方都创建复制品.引入接收窗口和接收点对异步环境下的消息进行批量确认,同步各复制品收到消息的时间.用I/O自动机给出该算法的自动机模型,并通过遵循TPC-App Benchmark规范的实验平台实现了算法,验证了算法可行性.     

Linux中检查点(Checkpoint)的核心支持——ckpt文件系统的设计

检查点(Checkpoint)是一种软件容错机制,它的目的是提高系统可靠性、减少运算损失,同时检查点机制也是并行系统中进程迁移和负载平衡的基础。在一些检查点系统中,由于对进程的状态检查/状态恢复只具有用户级支持,所以有许多局限性,比如不能完成进程外部状态检查。而在作者的设计与实现中由于具有了核心级的支持,所以能够充分地克服这些局限性。     

拜占庭容错纠删码分布式存储协议

研究了从数据密集大部分拜占庭容错分布式存储协议使用复制技术,但是当存储的数据块很大时,复制技术要求大量的存储空间并占用网络带宽,效率低下。采用纠删码技术则将数据块编码为长度相同的分片,然后把各个分片分别存储在对应的存储节点上,这样可以节省存储空间和网络带宽。拜占庭容错纠删码分布式存储需要额外的开销、附加的服务器甚至要版本化存储,才能保证数据的一致性。通过对通常的情况进行优化,采用新颖的机制并引入同态指纹检验码,使得需要最少的服务器、最小的额外计算量和最小的通信回合数目,达到了低开销,并且可以保证时间戳不跳跃。     

实用拜占庭容错算法的改进研究

针对实用拜占庭容错算法(PBFT)存在的通信复杂度高、主节点选取简单、对拜占庭节点缺乏惩罚机制的不足,提出了一种基于节点可靠性评估的改进拜占庭容错算法(reliability-based Byzantine fault tolerant algorithm,RB-PBFT),引入节点基础配置评分机制及信誉评分机制,得到...     

基于SOAP协议的Web服务的消息路由机制

SOAP主体是专用于交换调用的具体信息．可以通过在SOAP头插入不同的标准化的SOAP头条目来完成不同目的的控制功能。WS—Routing和WS—Referral正是使用这种方法来达到控制SOAP路由的规范。这两个规范正交交互，给SOAP提供了一个完善的消息环境。文章最后给出了WS—Routing和WS—Referral消息交互的例子．     

设置进程检查点的嵌入式容错系统设计

针对嵌入式Linux系统的特点,通过设置检查点(checkpoint)实现ARM平台进程级容错。在检查点工作时,通过/proc文件系统与内核进行交互,实时地获取与进程有关的PID、CPU状态以及内存信息,并保存在存储介质中。当进程出现故障后,将上述与进程有关的状态信息进行恢复,从而实现进程级容错。实验表明,该进程级容错系统有较好的容错能力,极大地缩短了进程恢复的时间。     

Windows NT进程检查点系统NTckpt的设计与实现

设置进程检查点是保存和恢复进程运行状态的重要技术，是实现客错、卷回调试和进程迁移的重要手段。介绍了Windows NT操作系统的进程状态，以及基于该操作系统的进程检查点系统NTckpt的实现原理。NT ckpt实现了完全一致恢复用户地址空间，保汪了地址空间中动态分配数据区域的正确恢复。     

基于Linux的会话断点保存与恢复软件

基于blcr软件,在Linux内核层,设计会话断点保存与恢复软件。该软件可在同一个会话内、进程间实现同步断点保存与恢复,无须改变进程间的相互依赖关系。应用结果表明,将该软件集成到Torque/Maui集群管理和调度系统中,可对用户运行程序进行透明的断点保存与恢复。     

Minix进程检查点机制的实现

通过将进程用户栈和核心上下文数据存入数据段，可把与检查点有关的进程上下文简化为用户级寄存器上下文和用户数据段。检查点机制的状态检查操作就是将进程在该运行时刻的用户级寄存器上下文和用户数据段保存到检查点文件中，状态操作是状态检查的递操作，文章给出了Minix进程检查点机制的核外实现技术，并对该实现技术作了适当的优化。     

基于在网计算加速的拜占庭容错算法

拜占庭容错算法是一类能够容忍各种形式的软件错误和安全漏洞的容错算法,对云计算的可靠性保障有着重要意义.与其他容错算法相比,拜占庭容错算法稳定性更高,但是其性能表现低下,不能满足当前系统对高吞吐、低延时的需求.在网计算是一种以数据为中心的体系结构,它用网络承担部分计算功能,使数据在流动过程中获得处理,从而提高系统性能.为解决拜占庭容错系统的问题,提出了一种基于在网计算的拜占庭容忍共识算法优化方案,将算法的一部分处理任务卸载到网卡上执行,利用网卡和处理器形成的多级流水线提升系统吞吐量.由于仅使用在网计算的方案在特定场景下效果不佳,因此,使用多线程方法来提升优化方案的可扩展性.同时,对算法进行了详细的系统评测,实验结果表明：相对于普通的拜占庭容错系统,使用在网计算与多线程结合的优化方案能够获得46%的吞吐率提升以及65%的延迟下降,证明了基于在网计算的拜占庭容忍共识算法优化方案的可行性与有效性.     

基于Linux的检查点系统的设计和实现

检查点机制在现代并行分布式计算中有着重要的应用。本文介绍了一种基于Linux的检查点系统的设计和实现方法,它对系统容错、进程迁移和动态负载平衡的研究都具有重要的意义。     

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.