动态的被动复制容错协议的研究与设计

1 引言随着应用需求的发展,分布式应用如分布式数据库应用、银行管理系统等对系统的可靠性要求越来越高。提高系统可靠性的一种主要技术是基于复制的软件容错技术,主要有两种方法:即被动复制方法(也称为主备份复制方法)和主动复制方法。与主动复制方法相比,被动复制方法需要较少的系统资源,且由于     

组通信中虚拟同步协议的研究与设计

在组通信中,虚拟同步通信是一个非常重要的通信模型,它保证组成员的失效不会导致消息的不完全传递。为了有效地支持分布式容错应用及协同应用的开发,在对与虚拟同步通信相关的失效检测问题及分布式一致性问题研究的基础上,将虚拟同步通信问题转换成一致性问题,提出了一个基于一致性协议的虚拟同步协议,并设计实现了一个虚拟同步服务。     

容错CORBA模型的研究与实现

容错CORBA是OMG组织为了适应分布式系统对容错性能的要求而对通用CORBA作的一个扩展，首先简要介绍了容错CORBA规范的一些基本概念以及相关研究，然后提出并实现了一个基于主动复制的容错CORBA模型，该模型利用全序服务实现了对象组成员处理请求的全序性，利用可靠服务保证了所有对象组的成员可以收到相同的请求报文，还在模型的调度机制上进行了研究并进行了系统的优化，实现了性能的提高．     

存储网络自适应容错协议和算法的研究

针对传统复制技术存在的问题,在研究复杂存储网络高可用系统结构的基础上,分别设计了面向恢复的自适应复制协议和算法,它们允许系统中同时有多个复制组,且每个复制组成员可动态变化。实验结果表明,新协议和算法能适用于各种复杂的存储网络环境。     

一种基于主动复制的动态容错算法

对于诸如Web服务这种面向广域环境的分布计算,服务应答慢等同于不可用。它在不改变可用性的前提下对算法的性能提出了很高的要求。然而目前的容错算法很少致力于提高算法的性能。文中提出一种新的复制算法RRR。它的主要优点是:应答由处理速度最快的副本返回,响应时间短;节约系统资源;基于主动复制,但避免了重复嵌套呼叫问题。最后用理论分析和实验证明了算法的优点。     

一种基于主动复制的动态容错算法

对于诸如Web服务这种面向广域环境的分布计算，服务应答慢等同于不可用。它在不改变可用性的前提下对算法的性能提出了很高的要求。然而目前的容错算法很少致力于提高算法的性能。文中提出一种新的复制算法RRR。它的主要优点是：应答由处理速度最快的副本返回，响应时间短；节约系统资源；基于主动复制，但避免了重复嵌套呼叫问题。最后用理论分析和实验证明了算法的优点。     

分布式系统中基于复制的动态容错模型

基于C/S模型的分布式应用系统中,服务器上服务进程的失效往往会导致系统崩溃或系统性能的下降。文章从提高分布式系统软件容错能力的角度出发,提出一种基于复制的动态容错模型。采用进程复制技术,将复制的服务进程分布到不同主机运行,复制进程通过与主服务进程共享消息缓冲队列,动态地保持运行轨迹一致,当主服务进程失效后,从复制的进程中选取一个作为主服务进程,使系统继续运行。     

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。     

基于组通信技术的同步复制方法的研究

针对同步复制方法本身的缺点提出了一种新的研究思想，即引入组通信技术。利用组通信技术中关于转发信息的定序性质，借助天类队列的并发控制思想，很好地解决了复制领域中数据的一致性及通信量的问题。     

一种基于容错CORBA的容错应用定制平台的研究与实现

早期的CORBA标准缺乏对容错功能的支持,本文论述了一种容错CORBA的体系结构,并重点阐述其容错应用定制平台的实现,旨在支持快速、高效地开发基于CORBA的容错应用系统。     

一种基于Active Replication的TCP连接容错技术

本文提出一种基于Active Replication的TCP连接容错技术（ARTCP）,采用两层的Cluster结构,并通过前端的分发器和聚合网关机维持多个同步的TCP连接副本,达到了相互容错的效果。测试结果表明,该技术不仅保证网络服务连接级的高可用性,而且具有恢复时间短、开销小的优势。     

并行计算机系统容错设计

容错设计是提高计算机系统可靠性的有效手段。本文提出了一种分布共享主存的并行计算机系统的容错结构,着重分析了结构采用的故障诊断机制,提出了系统中备份节点机配置的优化策略。     

基于RTEMS的软件容错系统设计研究

运行于空间环境中的计算机系统,受空间辐射的影响,可能会发生各种各样的错误。为了提高系统可靠性,需要对其进行容错。在本文中,首先分析RTEMS本身的特点和空间环境的特点;然后在此基础上提出基于RTEMS的软件容错系统的分层设计思想,并给出具体的层次设计过程;最后结合模拟实验验证给出容错状态下系统的性能分析。实验结
果表明,对容错系统的分层设计是必要的。     

一种复制数据库恢复协议研究

数据复制是提高数据库系统性能和可用性的重要技术。近年来出现的基于组通信技术的数据库复制协议较之传统的数据库复制协议因其实现简单灵活、性能较优,在构建实用复制数据库系统时得到广泛应用,维持各节点副本一致性是数据复制技术研究的核心问题。本文讨论了当故障节点恢复后重新加入系统或增加新节点后如何恢复、维护系统节节点副本间的一致性的问题。本文提出了一个针对分布复制数据库系统的恢复协议,该协议结合基于组通信技术的复制协议,可在不影响系统正常事务处理的情况下,实现故障恢复后节点或全新节点重新加入系统时的系统正确恢复,并给出了理论证明。同时还证明,该恢复协议对于分布在不可靠网络上的复制数据库的恢复问题同样适用。     

混沌协议同步技术研究

混沌数字保密通信实现的关键是混沌严格同步技术。该文以网络混沌语音保密通信系统为平台,从网络通信协议的思路出发,在混沌脉冲同步理论及应用的启发下,提出并研究了混沌协议同步技术,解决了混沌数字保密通信的关键技术难题,对混沌协议同步技术进行了改进,形成了初步的协议同步机制。此技术可方便地嵌入到现有的通信系统中,提高其保密性,实用性很强。     

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。     

基于RTEMS的软件容错系统设计

在空间环境下运行的计算机系统,高空辐射可能引发各种各样的异常或错误而导致故障。为了提高系统的可靠性,同时尽可能减少对系统实时性能的影响,需要对其进行有效的容错。针对节点和应用软件的故障检测和故障恢复进行研究与分析,提出了多种灵活有效的软件容错策略与设计方案,并基于四节点的多机硬件体系结构和RTEMS软件操作系统,设计并实现了一个系统原型。运行结果显示,该方案有效地提高了嵌入式实时系统的可靠性。     

基于拜占廷协议的容侵触发器研究及实现

当信息系统存在入侵时,容忍入侵技术能够最大限度保障关键服务的运行。根据拜占廷协议和复制技术,设计出一种自适应容侵触发器,在节点和系统两个级别上实现入侵容忍,并研究攻击隔离和自动恢复技术,增强系统抵抗攻击的能力。实验结果表明,能够构建具有入侵容忍能力的连续服务系统,并能够在对响应时间要求不太严格但要求不间断运行的系统中得到应用。     

3D NoC中故障感知的RVOQ容错架构设计

针对因路由器内部输入缓存和交叉开关故障引起的可靠性及网络拥塞问题,提出一种故障感知的RVOQ容错架构设计方案.首先在输入端口处增加冗余虚通道进行输入缓存故障的容错设计,通过故障信息的反馈和仲裁算法使得数据选择有效的路径进行传输;然后修改交叉开关的架构,增加多路选择开关和相应控制模块,输入数据优先考虑本地数据链路,故障情况下选择冗余路径进行数据传输.实验结果表明,在故障数为3时,该方案比已有方法的时延降低了11%~53.1%;在网络出现多个故障、面临网络重负载时,仍然能够保证系统的高可靠性以及传输性能.