[計算機軟件及應用]第十章故障恢復與系統(tǒng)容錯-資料下載頁
2025-01-19 17:38本頁面
【正文】 傳送服務中的遺漏故障。當不能屏蔽某低層故障時，可將它轉換成一個高層異常。例如請求一應答協(xié)議通過向客戶報告異常來屏蔽服務器失效故障。一般而言，在每個層次上，故障要么完全隱藏，要么轉換為高層異常，從而在高層上試圖屏蔽該故障。當最終到達用戶界面層次時，大多數(shù)故障已經(jīng)得到屏蔽。此時若還有故障不能屏蔽，則必須將故障報告給用戶。對用戶而言，只需報告所有的異常及它們的當前任務，不必報告低層服務器的行為。 10． 4． 2成組故障屏蔽 既可通過在一系列位于不同計算機上的服務器上執(zhí)行同一服務以使得該服務具有容錯能力，這樣即使某些服務器發(fā)生了故障，其他服務器還可繼續(xù)提供該服務。成組故障屏蔽通過組處理機制隱蔽單個成員的故障。由每個成員的結果最后得出組結果。如沒有服務器發(fā)生值故障，則可任意選擇一臺服務器的結果。如果有些服務器發(fā)生了執(zhí)行故障，則可選擇最快產(chǎn)生的結果以縮短客戶延遲。另一方面，如果服務器發(fā)生了值故障，則表決的主體代表正確的結果。例如，包含兩臺服務器的組不足以屏蔽單一的值故障，因為不可分辨哪個值是正確的；而包含三臺服務器的組則可以屏蔽單一的值故障，因為有兩臺服務器(主體 )產(chǎn)生正確的值。 為了保證服務器組中每個成員可以提供相同服務，所有成員必須從相同的開始狀態(tài)開始并以相同的次序執(zhí)行相同的請求，在某些情況下這些條件可適當放寬，這樣所有的成員對各自的數(shù)據(jù)項執(zhí)行相同的操作并產(chǎn)生相同的結果。若希望服務器程序正常工作，則對服務器程序也有一些要求：第一，程序必須是確定性的，即程序中每步操作的影響僅由操作語義和數(shù)據(jù)項的值決定。若某操作使用了外部值，如某天的時間、隨機數(shù)、文件中的項目或從操作系統(tǒng)中獲取的值 (如進程標識符 )等，則此操作是不確定的。第二，相對于其他操作而言，每步操作都是原子化的。 服務器組可以是緊密同步的，也可以是松散同步的。所謂服務器緊密同步組，是指組中所有成員在接收到請求后立即執(zhí)行該請求。在該系統(tǒng)中，每臺服務器執(zhí)行一個確定性程序，并假定服務器是失敗停止的?？蛻粽埱笸ㄟ^調用一個復制過程傳送到組中所有服務器，所有服務器以相同順序執(zhí)行一系列過程，只要有一臺服務器正常工作就能繼續(xù)提供服務。 在服務器松散同步組中，若主服務器正常，則只使用主服務器，只有在主服務器發(fā)生了故障時才使用備份服務器。主服務器執(zhí)行客戶請求，并返回應答，一個或多個備份服務器登錄這些請求。若某時刻主服務器發(fā)生故障，備份服務才開始接管并執(zhí)行登錄中的客戶請求。主服務器向備份服務器發(fā)送關于自身狀態(tài)的檢查點，備份服務器收到檢查點后就可刪除登錄中的已完成的請求。 松散同步組的優(yōu)點在于只有主服務器執(zhí)行客戶請求，而在緊密同步組中所有服務器都執(zhí)行客戶請求，因此松散同步組使用的可用計算資源更少。而另一方面，對松散同步組進行恢復將花費更多的時間，因此不適合于有響應時間限制的應用程序。 10． 4． 3穩(wěn)定存儲器 穩(wěn)定存儲器是磁盤塊層次成組屏蔽的例子，它是由Lampson(1981)設計的。當發(fā)生任何單一的系統(tǒng)故障時，包括磁盤寫操作過程中的系統(tǒng)故障及任何單一的磁盤破壞，穩(wěn)定存儲器可恢復存儲器中相應數(shù)據(jù)，穩(wěn)定存儲器通過復制存儲服務的方式進行成組屏蔽。所謂存儲服務是指只存在遺漏故障語義學，即通過將值故障轉換成遺漏故障，然后讀操作利用存儲在每個塊中的校驗和屏蔽該故障。穩(wěn)定存儲器使用的存儲單元稱為穩(wěn)定塊，兩個包含相同內容的復制磁盤塊代表一個穩(wěn)定塊。盡可能將這樣兩個磁盤塊放在不同的磁盤驅動器巾，這樣可以減少它們被同一機制故障破壞的可能性。 穩(wěn)定存儲器服務的讀操作只讀取兩個磁盤塊中的某一個磁盤塊，若此時發(fā)生遺漏故障，則讀取另一磁盤塊，從而能屏蔽穩(wěn)定存儲器讀操作中發(fā)生的存儲服務的遺漏故障。 穩(wěn)定存儲器中相應的兩個磁盤塊應滿足以下條件： (1)兩個磁盤塊中最多只有一個磁盤塊遭到破壞。 (2)若兩個磁盤塊都是正常的，則磁盤中存儲的數(shù)據(jù)都是晟新的數(shù)據(jù)，正在執(zhí)行寫操作時除外。 穩(wěn)定存儲器服務的寫操作按順序將數(shù)據(jù)寫到兩個磁盤塊中，操作過程中必須保證只有在第一個寫操作成功后才開始進行第二個寫操作。 當穩(wěn)定存儲器由于故障而重新啟動時將喚醒恢復過程。這時，代表穩(wěn)定塊的兩個磁盤塊將處于下列三種狀態(tài)之一： 兩者正常且數(shù)據(jù)相同； 兩者正常但數(shù)據(jù)不同； 一個正常，一個不正常。 為了滿足上述兩個條件，恢復過程檢查兩個磁盤塊，針對以上三種情況，相應采取以下措施： 什么也不干； 將一個磁盤塊的內容復制到另一個磁盤塊； 將正常磁盤塊的內容復制到不正常的磁盤塊 。 10． 4． 4主服務器與備份服務器 本小節(jié)討論如何通過主服務器／備份服務器結構來實現(xiàn)可屏蔽單一服務器故障的服務設計。 同一服務在兩臺不同的服務器上執(zhí)行，每臺服務器都有自身的失效故障語義學。兩臺服務器執(zhí)行同樣的客戶請求并任意選擇一臺服務器的應答作為應答。若某臺服務器發(fā)生故障，另一臺服務器可以繼續(xù)提供服務。硬件復制方式在故障發(fā)生后可以立即恢復成功，如果利用某系統(tǒng)開發(fā)實時應用程序 (如控制反應堆、監(jiān)測病人的心跳、指揮救護車到達目的地等 )，則該系統(tǒng)必須能在特定的時間限制內完成恢復工作。 恢復過程中許多應用程序允許一定的時間延遲，這時適合于采用主服務器／備份服務器結構，因為在主服務器正常工作時 (大部分時間如此 )，備份服務器相對處于不活躍狀態(tài)，這樣就可以利用備份服務器來進行其他工作。 例： B等人 (1989)提出 r分布式 UNIX的容錯版本 ——Auragen系統(tǒng)，它是基于主服務器／備份服務器結構的。Auragen系統(tǒng)是為允許有一定恢復延遲的事務處理環(huán)境而設計的。
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