【正文】 22/2/1 24 什么是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性 元器件布局 ? 發(fā)熱元件分散安裝 ? 使熱敏感元件處于低溫區(qū) ? 采用短通路，減少傳導(dǎo)熱阻 ? 較少接觸面熱阻 ? 印刷板熱設(shè)計(jì) ? 機(jī)箱熱設(shè)計(jì) 2022/2/1 25 什么是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性 熱分析手段 ? 熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射 ? 美 BETAsoft軟件，可實(shí)現(xiàn)器件級、電路板級、系統(tǒng)級電子產(chǎn)品熱分析和熱設(shè)計(jì)。 ? 故障是指硬件或軟件的錯(cuò)誤狀態(tài)，是失效在邏輯上的等效。 ? 錯(cuò)誤是指程序或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的故障表現(xiàn)形式，是故障和失效所造成的后果。 ? 按時(shí)間劃分，故障可分為以下三種： 障。軟件的永久性故障也是一個(gè)不可自動(dòng)恢復(fù)的錯(cuò)誤狀態(tài)。如一個(gè)處于臨界狀態(tài)的電路輸出時(shí)好時(shí)壞，虛焊點(diǎn)也會(huì)引起這樣的故障。常因環(huán)境的變化、電源干擾、元器件性能的波動(dòng)、軟件的隨機(jī)變化、電磁干擾等因素而引起。早期美國空軍的一項(xiàng)研究報(bào)告指出，這類故障占所有故障的 80%。 2022/2/1 32 什么是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性 ? 錯(cuò)誤的根源：錯(cuò)誤是失效和故障所引起的后果，其根源可以歸納為下圖。 ? 它首先能自動(dòng)地適時(shí)地檢測并診斷出系統(tǒng)的故障 ， 然后采取對故障的控制或處理的策略 。 ? 靜態(tài)冗余能容忍故障 ， 但不給出故障警告 。 2022/2/1 35 什么是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性 2022/2/1 36 什么是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性 ? 提高系統(tǒng)可靠性的方法： ? 避錯(cuò)：提高軟硬件質(zhì)量，抵御故障。 ? 美國容錯(cuò)計(jì)算機(jī)有限公司 :Stratus ? 天騰公司 Tanden Computers， 1974年成立。 ? Ft Server是基于 Intel IA架構(gòu) ， 使用可互相替換的冗余硬件 。 2022/2/1 38 什么是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性 HP NonStop HP ? NonStop是 HP工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器系列產(chǎn)品中的高端產(chǎn)品 ， 是一個(gè)開放的專用平臺(tái) 。 2022/2/1 39 什么是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性 ? NonStop服務(wù)器的處理性能通過松散耦合的非共享體系結(jié)構(gòu)得以線性方式進(jìn)行擴(kuò)展 ， 支持 2到 4080個(gè)處理器 ， 并對用戶透明 。 2022/2/1 40 2022/2/1 41 什么是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性 容錯(cuò)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用展望 、操作系統(tǒng)容錯(cuò)相結(jié)合的容錯(cuò)設(shè)計(jì)方法將備受重視 2022/2/1 42 什么是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可靠性 容錯(cuò)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用展望 PC發(fā)展 、標(biāo)準(zhǔn)化 2022/2/1 43 容錯(cuò)系統(tǒng)的概念 ? 容錯(cuò)：系統(tǒng)資源冗余。 2022/2/1 45 容錯(cuò)系統(tǒng)的概念 容錯(cuò)系統(tǒng)工作過程 ? 自動(dòng)偵測 ? 自動(dòng)切換 ? 自動(dòng)恢復(fù) 2022/2/1 46 硬件冗余 、設(shè)備、部件，形成備份 2022/2/1 47 硬件冗余 ? 數(shù)據(jù)備份的目的 ? 為了有效地利用和保護(hù)數(shù)據(jù) ， 存儲(chǔ)備份是必不可少的措施 。 2022/2/1 48 硬件冗余 ? 信息存儲(chǔ)系統(tǒng)的可靠性和可用性 、 數(shù)據(jù)備份和災(zāi)難恢復(fù)能力往往是企業(yè)用戶首先要考慮的問題 。 ? 數(shù)據(jù)的災(zāi)難恢復(fù)是保證系統(tǒng)安全可靠的基礎(chǔ) 。 ? 現(xiàn)代存儲(chǔ)系統(tǒng)要求具有智能化的自動(dòng)管理和維護(hù)功能 。 ? 基本的備份策略有三種。 1 2 3 4 5 2022/2/1 52 硬件冗余 ? ? 每次僅對增加或變更的數(shù)據(jù)進(jìn)行備份。 2022/2/1 55 硬件冗余 2022/2/1 56 硬件冗余 集群 (Cluster) ? 集群技術(shù)可如下定義：一組相互獨(dú)立的服務(wù)器在網(wǎng)絡(luò)中表現(xiàn)為單一的系統(tǒng)，并以單一系統(tǒng)的模式加以管理。 ? 大多數(shù)模式下，集群中所有的計(jì)算機(jī)擁有一個(gè)共同的名稱，集群內(nèi)任一系統(tǒng)上運(yùn)行的服務(wù)可被所有的網(wǎng)絡(luò)客戶所使用。 ? 一個(gè)集群包含多臺(tái) (至少二臺(tái) )擁有共享數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的服務(wù)器。 2022/2/1 58 硬件冗余 集群 (Cluster) ? 每臺(tái)服務(wù)器的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序文件存儲(chǔ)在其各自的本地儲(chǔ)存空間上。當(dāng)一臺(tái)節(jié)點(diǎn)服務(wù)器發(fā)生故障時(shí)，這臺(tái)服務(wù)器上所運(yùn)行的應(yīng)用程序?qū)⒃诹硪还?jié)點(diǎn)服務(wù)器上被自動(dòng)接管。 ? 當(dāng)以上的任一故障發(fā)生時(shí)，客戶都將能很快連接到新的應(yīng)用服務(wù)上。集群包含多臺(tái)擁有共享數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的服務(wù)器，各服務(wù)器通過內(nèi)部局域相互通信。 2022/2/1 60 硬件冗余 ? 集群 (Cluster) ? 群集 ? 網(wǎng)格 (grid) 2022/2/1 61 硬件冗余 ? 服務(wù)器群集：群集由通過輸入輸出系統(tǒng)互聯(lián)的若干服務(wù)器構(gòu)成 。 ? 群集組成部分處在不斷的改進(jìn)之中：刀片式服務(wù)器 ， 快速 InfiniBand I/O技術(shù)和更為復(fù)雜的DRM軟件 ， 這些部分組合在一起構(gòu)成群集 。 2022/2/1 62 硬件冗余 ? 群集內(nèi)的計(jì)算機(jī)物理上通過電纜連接，程序上則通過群集軟件連接。 2022/2/1 63 硬件冗余 Windows2022群集技術(shù)： ? 高度的可用性 ， 可伸縮性 ， 易管理性； ? 在 Windows2022 Advanced Server 和Windows 2022 Data Center Server操作系統(tǒng)支持群集技術(shù) 。 支持雙節(jié)點(diǎn)故障應(yīng)急群集和四節(jié)點(diǎn)群集 。 ? 網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡技術(shù)還將充當(dāng)一個(gè)理想的負(fù)載均衡結(jié)構(gòu)體系 ， 在分布式的 Web區(qū)環(huán)境下與 MS即將發(fā)布的應(yīng)用中心 (AppCenter)服務(wù)器共同使用 。 ? 為了確保系統(tǒng)正常運(yùn)行 ， 必須不斷地進(jìn)行兩種檢查：聯(lián)機(jī)相互健康檢查及檢查點(diǎn)檢查 。 2022/2/1 68 硬件冗余 ? 故障檢測 ? 為了檢測錯(cuò)誤，每塊電路板上都有兩組相同邏輯，板內(nèi)設(shè)計(jì)有比較自檢測邏輯。 ? 故障處理 ? 當(dāng)一塊電路板或相連接的外圍設(shè)備故障時(shí)，它自己立即退出服務(wù)，并向操作系統(tǒng)發(fā)出一個(gè)中斷信號(hào)，操作系統(tǒng)的維護(hù)軟件判明這次出錯(cuò)是瞬時(shí)性的還是持久性的。 2022/2/1 71 2022/2/1 72 軟件冗余 ? 1977， N版本程序設(shè)計(jì)，是一種靜態(tài)屏蔽技術(shù) ,采用向前恢復(fù)策略。 2022/2/1 75 磁盤陣列存儲(chǔ)器的編碼容錯(cuò)方案 ? RAID(Redundant Array of Inexpensive Drive。 ? 1988年加利福尼亞大學(xué)伯克萊分校的Patterson教授等人提出了廉價(jià)磁盤冗余陣列 RAID的概念 。 ? 通過把數(shù)據(jù)分成多個(gè)數(shù)據(jù)塊 ， 并行寫 /讀多個(gè)磁盤以提高訪問磁盤的速度 。 2022/2/1 77 磁盤陣列存儲(chǔ)器的編碼容錯(cuò)方案 ? 常用的 RAID級別有以下幾種： ? RAID0， RAID1， RAID0+1， RAID3， RAID5等。 2022/2/1 78 2022/2/1 79 2022/2/1 80 2022/2/1 81 2022/2/1 82 2022/2/1 83 2022/2/1 84 支持 4個(gè) Serial ATA串行硬盤以及RAID 0, RAID 1, RAID 0+1。 ? 奇偶校驗(yàn)值的計(jì)算是以各個(gè)磁盤的相對應(yīng)位作XOR的邏輯運(yùn)算，然后將結(jié)果寫入奇偶校驗(yàn)磁盤，任何數(shù)據(jù)的修改都要做奇偶校驗(yàn)計(jì)算。 2022/2/1 90 RAID 3 2022/2/1 91 磁盤陣列存儲(chǔ)器的編碼容錯(cuò)方案 ? RAID 5也是一種具容錯(cuò)能力的 RAID 操作方式，但與 RAID 3不一樣的是 RAID 5的容錯(cuò)方式不應(yīng)用專用容錯(cuò)硬盤，容錯(cuò)信息是平均的分布到所有硬盤上。 ? 由于我們需要保證失去的信息可以從另外的幾個(gè)硬盤中算出來，我們就需要在一定容量的基礎(chǔ)上多用一個(gè)硬盤以保證其他的成員硬盤可以無誤地重組失去的數(shù)據(jù)。從容量效率來講， RAID 5同樣地消耗了一個(gè)硬盤的容量，當(dāng)有一個(gè)硬盤失效時(shí)，失效硬盤的數(shù)據(jù)可以從其他硬盤的容錯(cuò)信息中重建出來，但如果有兩個(gè)硬盤同時(shí)失效的話，所有數(shù)據(jù)將盡失。 ? RAID 7是存儲(chǔ)計(jì)算機(jī) 。 ? RAID 7具有更高的性能和卓越的存儲(chǔ)管理能力 ， 集多種 RAID優(yōu)點(diǎn)于一身 ， RAID 7系統(tǒng)整體性能極佳 。 主要用來進(jìn)行系統(tǒng)初始化和安排 RAID 7磁盤陣列的所有數(shù)據(jù)傳輸 ， 并把它們轉(zhuǎn)換到相應(yīng)的物理存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)器上 。 ? 如果一個(gè)磁盤出現(xiàn)故障 ， 可自動(dòng)執(zhí)行恢復(fù)操作 ， 并可管理備份磁盤的重建過程 。 ? 非同步訪問：即 RAID 7的每個(gè) I/O接口都有一條專用的高速通道 ， 作為數(shù)據(jù)或控制信息的流通路徑 ， 可獨(dú)立地控制自身系統(tǒng)中每個(gè)磁盤的數(shù)據(jù)存取 。 RAID 1 鏡像盤 系統(tǒng)可靠性高，但效率低。 RAID 3 單盤容錯(cuò)并行傳輸陣列 數(shù)據(jù)以位的形式存于各盤，冗余的奇偶校驗(yàn)信息存在一臺(tái)專用盤上。 RAID 5 旋轉(zhuǎn)奇偶校驗(yàn)獨(dú)立存取的陣列 數(shù)據(jù)以塊交叉的方式于各盤，但無專用的校驗(yàn)盤，而是把冗余的奇偶校驗(yàn)信息均勻地分布在所有磁盤上。每次寫入數(shù)據(jù)都要訪問一個(gè)數(shù)據(jù)盤和兩個(gè)校驗(yàn)盤，可容許雙盤出錯(cuò)。 2022/2/1 99 JBOD ? JBOD(Justa Bunch Of Disks， 磁盤簇 ) ? JBOD通常又稱為 Span。 Span上的數(shù)據(jù)簡單地從第一個(gè)磁盤開始存儲(chǔ) ， 當(dāng)?shù)谝粋€(gè)磁盤的存儲(chǔ)空間用完后 ， 再依次從后面的磁盤開始存儲(chǔ)數(shù)據(jù) 。 它只是簡單地提供一種利用磁盤空間的方法 ， Span的存儲(chǔ)容量等于組成 Span的所有磁盤的容量的總和 。 ? JBOD最主要的問題是在單獨(dú)的磁盤出現(xiàn)故障時(shí)缺少恢復(fù)能力 。 ? 其中的一個(gè)解決辦法是軟件 RAID。