分布式FlexRay线控转向系统可靠性及容错技术研究

文章研究分布式线控转向系统的可靠性问题,并提出一种能够有效提高分布式线控转向系统可靠性的容错技术。首先运用FMEA与故障树分析两种风险评估方法相结合的方式,对分布式线控转向系统进行新的适用于其本身的可靠性分析;其次根据对分布式线控转向系统的可靠性分析及系统需求,提出一种基于最小故障静默单元的容错技术,并设计分布式线控转向系统中的容错单元;最后对所设计的容错冗余单元的可靠度和分布式线控转向系统的可靠度进行数学计算,计算结果表明针对线控转向系统设计的容错单元能够有效地提高分布式线控转向系统的可靠性。     

面向计算流体力学应用开发框架的容错周期优化方法

针对计算流体力学应用开发框架容错支持能力的不足,提出了一种新的容错周期优化方法。该方法基于系统故障的概率建模,计算得到理想最优容错周期;并结合计算流体力学应用场数据输出的特点,在线确定实际检查点备份时机。三个典型应用的实验结果表明,在不同平均无故障时间的系统上,与固定时间步进行容错的方法相比,该方法总能够得到最优的容错开销。用户可以基于该方法通过框架接口便捷地设置容错周期,并有效降低容错所引起的开销。     

面向计算流体力学应用开发框架的容错周期优化方法

针对计算流体力学应用开发框架容错支持能力的不足,提出了一种新的容错周期优化方法。该方法基于系统故障的概率建模,计算得到理想最优容错周期;并结合计算流体力学应用场数据输出的特点,在线确定实际检查点备份时机。三个典型应用的实验结果表明,在不同平均无故障时间的系统上,与固定时间步进行容错的方法相比,该方法总能够得到最优的容错开销。用户可以基于该方法通过框架接口便捷地设置容错周期,并有效降低容错所引起的开销。     

容错计算网格作业调度模型的研究

网格技术的发展对网格系统的效率和服务质量提出了更高要求．在综合研究目前网格作业调度环境的基础上，提出一种容错计算网格作业调度的随机Petri网模型，并给出了网格作业分派策略和计算站点内的作业选择策略，以及容错计算网格的性能评价指标．仿真实验对容错计算网格的性能进行有效的分析，反映故障对网格中不同类别作业的影响．     

面向分布式流体系结构的多副本积极容错技术

随着互联网环境下计算系统规模的不断扩大,分布式流体系结构的可靠性问题面临着严峻的挑战。以多模冗余容错技术为基础,针对软错误提出了一种面向分布式流体系结构的多副本积极容错技术TREFT,利用三个程序副本进行高效的检错与纠错。在分布式流体系结构原型系统上的实验结果表明,该技术能有效提高系统的可靠性,具有较低的容错成本,平均增加10.77%的容错开销。     

分布式容错计算描述语言及其应用研究

在设计分布式容错系统的架构时,不仅要控制所有组件正常运行时的标准系统活动,还要控制某个组件失效时的情形。在传统的分布式容错系统设计中,这两者的模块实现往往具有紧密的耦合性,这为大型分布式容错系统的理解、设计、开发与维护增加了难度。为了解决这个问题,提出了一种新的方法,参考Hoare的通信顺序进程理论,使用维也纳定义语言元语言来定义这样一种描述语言:它不仅能够描述分布式计算的并发现象,还能够独立刻画系统的容错行为。这种解决方案体现了现代编程语言走向抽象化的必然趋势,也为分布式容错计算研究领域的发展提供了一种新的思路。     

语音识别音字转换中的快速容错算法

本文研究了汉语连续语音识别音字转换中的容错算法, 以纠正声学识别的替代、插入、删除错误。为了解决容错算法的计算量问题, 本文提出了两种快速算法。一是针对单独出现错误的快速容错算法；二是针对关键词的快速容错算法。快速算法有效地限制了容错算法的搜索空间, 提高了计算效率。快速容错算法应用在电话对话系统中, 字正确率从78.97%提高到86.68%, 关键词检测正确率从80.56%提高到88.52%,并且算法运算时间满足实时性要求。     

Web服务组合运行时的容错处理

基于WebJet服务组合组装与运行平台,设计了一个基于反馈容错机制、支持Web服务组合运行时自动容错处理的基本框架。针对服务组合运行时的时间QoS质量和用户SLA计算容错选择因子,运用聚类算法确定容错边界值,提出容错处理的一般映射方法,并给出了故障处理及流程重构区域计算方法。系统支持流程在线自恢复,适应复杂的网络生态环境,为流程执行时业务功能与服务质量的保障提供了一种有效的机制。     

混合型实时容错调度算法的设计和性能分析

以往文献中研究的实时容错调度算法都只能调度单一的具有容错需求的任务.该文建立了一个混合型实时容错调度模型,提出一种静态实时容错调度算法.该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.该文还提出了一个求解最小处理机个数的算法,用于对静态实时容错调度算法的性能进行模拟分析.为了提高静态调度算法的调度性能,提出了一种动态调度算法.最后,通过模拟实验分析了静态和动态调度算法的性能.实验表明,调度算法的性能与实时任务的个数、任务的计算时间、周期和处理机个数等系统参数相关.     

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.     

网格计算自主容错服务

容错服务是分布计算系统正常运作的有力保障。该文在一个基于多Agent的校园网格计算原型系统基础上,根据网格计算以及网格应用的本质,提出了网格容错服务的特征,采用Agent分而治之,自主容错的策略,将自主容错服务作为基础服务部署在校园网格计算原型系统的三个Agent层上,并对其实现和运作机制进行了详细的论述。     

基于分布式架构的星载并行计算机容错技术

星载计算机需要容错技术来满足在外太空运行的可靠性要求。目前的星载计算机多机系统通常设计为主从结构,集中于一个主节点上进行容错策略控制,这种结构存在着一点失效即瘫痪的隐患。为此,本文提出一种分布式架构下的星载并行容错计算机系统,将集中控制的容错部件分布化于各个节点之上,提高了系统的容错可靠性,在此架构上提出了计算节点、容错部件和I/O等容错策略,并给出了相应的模型及模拟测试结果,为进行类似项目的开发研究提供了有价值的指导和参考。     

容错优先级混合式分配搜索算法

在实时系统中,由于任务未能及时产生正确结果将导致灾难性后果,容错对于实时系统的有效性及可靠性至关重要.基于最坏响应时间计算的可调度性分析,提出了一种容错优先级混合式分配搜索算法.这种算法通过允许替代任务既能运行在高优先级别上,又可运行在低优先级别上,有效地提高了系统的容错能力.通过实验测试,与目前所知的同类算法相比,在提高系统容错能力方面更为有效.     

TMR容错计算故障恢复技术研究

提出了一种可伸缩的TMR容错计算系统结构,根据TMR系统出现故障的情况,详细研究了其故障恢复模型和恢复策略.通过综合采用向前和向后恢复方法有效减少了由于实现容错功能而对系统运行进程完成时间的推延并进行了定量分析和验证.     

基于神经网络和向量机的容错控制研究

提出了一种容错控制新方案,该方案融合了神经网络与支持向量机的容错控制技术,解决了传统容错控制系统不能对复杂非线性系统进行有效控制的问题。采用该方法对发动机容错控制系统进行了仿真,证明了该系统具有良好的容错控制的性能。     

基于虚拟机部署策略的云平台容错即服务方法

针对如何充分利用云基础架构层资源,满足上层云应用系统租户对应用系统容错的需求多样性和高可靠性要求的问题,提出一种面向租户和云服务提供商的、基于虚拟机部署策略的云平台容错即服务方法。该方法根据租户的特定容错需求适配适合的容错方法及容错级别,据此计算并最优化云服务提供商的收益和资源使用量,在此基础上对提供容错服务的虚拟机进行优化部署,充分利用底层虚拟机资源为租户的云应用系统提供更为可靠的容错服务。实验结果表明,所提方法能够在保障云服务提供商收益的基础上,为多租户云应用系统实现更灵活且可靠性更高的容错服务。     

超级计算环境容错机制

中国科学院超级计算环境是整合了包括总中心、分中心和所级中心计算资源的3层架构超级计算环境.为提升超级计算环境的可靠性,提供稳定、可靠的计算服务,其容错机制的研究成为超级计算环境的一个研究重点.在对容错基本思想及各类计算机容错技术进行充分调研的基础上,提出一种适用于超级计算环境的容错框架,依据该框架给出了不同层次的容错方案,并对不同层次的容错开销进行了分析和比较,验证了不同层次容错方案对应用程序所带来的影响.     

基于网络感知的容错志愿计算

针对志愿计算系统中节点分布在不同地理位置的特性,分析了传统主一从计算模型在志愿计算系统中的缺陷,提出了基于网络感知的容错志愿计算模型,该模型考虑了节点的网络因素,将节点划分到不同的子集中,基于该模型能够处理由于网络因素造成的故障。另一方面对传统的覆盖容错策略进行了改进并将其应用到容错志愿计算中。实验结果表明,基于网络感知的模型和改进覆盖容错策略能够显著地提高志愿计算系统的可靠性和性能。     

基于MPI并行程序的容错系统设计

为了确保并行程序能够在并行环境下准确地运行,须提高系统的可靠性,将容错技术应用到并行计算中。该文针对MPI并行程序提出一种容错系统的设计方法,采用检查点/卷回恢复技术、并添加故障检测功能,能够有效地处理节点失效故障和进程失效故障,在一定范围内实现容错,为MPI环境下进行大规模计算提供一个可使用的应用模型。     

协同系统中可扩展的动态容错模型研究及实现

针对协同系统的特点以及其对可靠性、实时性和性能等方面的要求，提出了一种可扩展的动态容错模型xDFT（Extensible Dynamic Fault Tolerance Model，xDFT）．本容错模型将容错支持结构和容错机制结合在一起：在本模型中首先定义了一种可扩展的、动态容错支撑结构；基于此，提出了一种容错机制．xDFT模型能够根据系统负载状况设定服务节点的负载阈值，改变服务冗余度，不仅提高了服务效率，而且以一种简单有效的方式实现了负载平衡．