分布式系統(tǒng)可靠性設(shè)計(已修改)
2025-01-19 04:00 本頁面
【正文】 主要內(nèi)容 分布式容錯模型 進程的恢復(fù) 可靠的客戶服務(wù)器通信 可靠的分組通信 分布式 提交 恢復(fù)處理 習(xí)題 分布式容錯模型 ? 可依賴系統(tǒng)（ Dependable, Trustworthy） ? 可用性（ availability） ? 系統(tǒng)可為用戶服務(wù)的能力 ? 可靠性（ Reliability） ? 系統(tǒng)可連續(xù)工作的能力 ? 安全性（ Safety） ? 系統(tǒng)故障時產(chǎn)生危害的程度 ? 可維護性（ Maintainability） ? 系統(tǒng)故障修復(fù)的難度 基本概念（ 1） ? 失效（ fail, failure）、失靈 ? 一個系統(tǒng)不能滿足它的承諾（提供服務(wù)） ? 差錯（ error）： ? 導(dǎo)致系統(tǒng)失效的原因 ? 故障（ fault）： ? 導(dǎo)致差錯發(fā)生的原因 基本概念（ 2） ? 平均無故障時間 (MTTF)Mean Time To Failure ? 平均能夠正常運行多長時間，才發(fā)生一次故障。用來度量可靠性 ? p為每秒失效概率 ? 平均無故障時間 (MTTF) = Σ1∞kp(1p)k1=1/p ? 例： p=106， MTTF=106秒 = ? 平均維修時間（ MTTR） Mean Time To Repair ? 系統(tǒng)發(fā)生故障后維修和重新恢復(fù)正常運行平均花費的時間 ? 用來度量可維護性 ? 可用性 = (MTTF / (MTTF + MTTR)) 故障的類型 ? 按照故障出現(xiàn)的概率 ? 短暫型 (transient):出現(xiàn)一次，再也不出現(xiàn) ? 間歇型 (intermittent)：消失后，再重復(fù)出現(xiàn) ? 永久型 (permanent)：一直存在 ? 按照故障產(chǎn)生的原因 ? 節(jié)點故障 ? 硬件故障 ? 軟件故障 ? 時序故障 基本概念（ 2） ? 故障控制 ? 預(yù)防 ? 去除 ? 預(yù)告 ? 容錯（ fault tolerance） ? 即使發(fā)生故障，系統(tǒng)仍能提供服務(wù) ? 系統(tǒng)的容錯能力用可允許的故障節(jié)點數(shù)量來衡量。 ? 如果系統(tǒng)能夠在 k個節(jié)點出現(xiàn)故障的情況下仍然能夠完成任務(wù)，則稱該系統(tǒng)為 k容錯系統(tǒng)。 失效（失敗）模型 失 效類型 描述 崩潰性 失 效 服務(wù)器停止。但在停止前一直正確工作 遺漏性失敗 接收遺漏 發(fā)送遺漏 服務(wù)器不能響應(yīng)連入的請求 服務(wù)器不能接收連入的消息 服務(wù)器不能發(fā)送消息 定時性失效 服務(wù)器的響應(yīng)超出規(guī)定的時間間隔 響應(yīng)性 失 效 值失效 狀態(tài)變遷 失效 服務(wù)器的響應(yīng)不正確 響應(yīng)的值是錯誤的 服務(wù)器偏離正確的控制流 任意性 失 效 服務(wù)器在任意的時刻產(chǎn)生任意的響應(yīng) 失效（失?。┠Ｐ? ? 失敗模型 ? 故障 沉靜系統(tǒng) (failsilent)。由于故障產(chǎn)生的系統(tǒng)停止不能被其他節(jié)點感知。 ? 故障 停止系統(tǒng) (failstop)。由于節(jié)點故障產(chǎn)生的系統(tǒng)停止能夠被其他節(jié)點感知。 ? 故障 安全系統(tǒng) (failsafe)。由于節(jié)點故障而停止服務(wù)但不會產(chǎn)生隨機故障。 ? 拜占庭 (Byzantine)故障系統(tǒng)（隨機故障系統(tǒng)）。由于故障導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生任意的響應(yīng)。惡意的、難檢測。 ? 系統(tǒng)類型 ? 同步系統(tǒng)：在規(guī)定上限時間內(nèi)有響應(yīng) ? 異步系統(tǒng)：響應(yīng)時間沒有上限 基于冗余的失效屏蔽技術(shù) ? 冗余類型 ? 信息冗余：如，海明碼。 ? 時間冗余：如，重發(fā)，重做 ? 物理冗余： ? 軟件 :如復(fù)制進程 ? 硬件：如復(fù)制電路 ? 信息冗余和物理冗余都屬于空間冗余 基于冗余的失效屏蔽技術(shù) ? 三模冗余方法 (TMR,Triple Modular Redundancy) ? 三路表決器 (voter)：三路輸入，一路輸出 ? 可屏蔽一路錯誤（任意性失效） 進程的恢復(fù) ? 進程容錯 ? 進程組：具有相同功能的進程集合 ? 組成員籍 ? 加入：具有成員籍 ? 脫離：注銷成員籍 ? 多組成員籍：同時屬于不同的組 ? 設(shè)計問題 ? 需要復(fù)制的程度 ? 無故障時 ， 平均情況和最壞情況下的系統(tǒng)性能 ? 有故障 時，平均情況和最壞情況下的系統(tǒng)性能 組的管理（ 1） ? 扁平組：所有成員是同等的 ? 層次組：協(xié)調(diào)程序和工作程序 組的管理（ 2） ? 組成員籍管理 ? 組服務(wù)器：集中式管理 ? 多播通信：分布式管理 N N ? 故障后，組的退出 ? failstop類型：發(fā)送 Goodbye信息 ? failsilent類型：需其他成員發(fā)現(xiàn) 組的
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