Geum.ru

Разработка отказоустойчивой операционной системы реального времени для вычислительных систем с макси...

Реферат - Компьютеры, программирование

Другие рефераты по предмету Компьютеры, программирование

?ющих систем и использовать заранее определенные функции ОСРВ, характерные для данного вида систем управления.

Дальнейшее наращивание функций ОСРВ может вестись в нескольких направлениях:

  1. Голосование, проводимое на уровне элементарной проверки, в общем случае может не удовлетворять условиям функционирования управляющих систем вследствие погрешностей и возможного отличия функциональной информации, поступающей на обработку в ФЗ разных ПЭ. Поэтому при голосовании, особенно на последних стадиях деградации целесообразно применять помехоустойчивое оценивание, например методом наименьших квадратов (МНК).

Основные трудности связаны с ошибочными измерениями или неверным результатом ФЗ при вызывающей сбой комбинации входных данных. Применение методов устойчивого оценивания к решению этой проблемы поможет избежать потерь времени на повторные измерения и расчет ФЗ, а также поможет внести определенность при несогласованности данных в процессе голосования.

  1. Усовершенствование подсистемы сбора и анализа отказов для диагностирования множественных отказов на одном такте работы системы. Однако, следует учесть, что обнаружение большего числа отказов требует пропорциональное увеличение числа обменов между модулями голосования, а также числа процессорных элементов, участвующих при голосовании.
  2. Расширить возможности самодиагностирования ПЭ подсистемой промежуточных тестов ввода-вывода, тестом таймеров и др.
  3. Предусмотреть возможности резервирования ФЗ или отдельных ее частей для программного обнаружения отказа, локализации и передачи управления дублирующему фрагменту ФЗ.

Представленный в работе материал является попыткой систематизировать и реализовать основные принципы разработки системного программного обеспечения для отказоустойчивых вычислительных систем. Частично или полностью, эти принципы реализуются разработчиками ОСРВ для обеспечения отказоустойчивости сетевых приложений. Дальнейшее развитие реализованных в представленной работе принципов в еще более сложные системы позволит решать еще более широкий круг задач в рамках обеспечения надежности вычислительных систем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

В рамках решения поставленной задачи, по результатам аналитических исследований, были выделены основные свойства и механизмы распределенных операционных систем реального времени, необходимых для работы критически важных приложений. Это:

  • Время реакции системы;
  • Время переключения контекста;
  • Наличие средств диспетчеризации;
  • Наличие средств синхронизации, межзадачного и межпроцессорного взаимодействия;

Однако требования, предъявляемые к надежности вычислительных систем, таковы, что этих средств зачастую оказывается недостаточно. В ходе аналитической работы, была доказана необходимость и описана структура таких встроенных механизмов обеспечения отказоустойчивости ОСРВ, как:

  • Средства маршрутизации пакетов данных в сети ПЭ;
  • Средства высокоуровневого межпроцессорного обмена;
  • Протокол голосования, анализа отказов в ВС, и принятия консолидированного решения;
  • Средства реконфигурации ВС.

В ходе дальнейших исследований, был рассмотрен пример организации отказоустойчивых вычислений, и на основе логики принятия консолидированного решения, предложен эвристический алгоритм анализа результатов голосования узлов (ПЭ) ВС и средств диагностики.

Далее была предложена вероятностная модель отказоустойчивой ВС, рассчитаны ее надежностные характеристики, показавшие увеличение среднего времени наработки ВС на отказ в 2,5 3,5 раз с расширением ВС до 5-7 узлов, даны рекомендации по выбору типа ВС при ее проектировании.

В ходе практической реализации свойств отказоустойчивости, была создана программная модель, имитирующая многопроцессорную ВС, управляемую распределенной ОСРВ. Структура ПО модели включает в себя ПО узла ВС и ПО системы контроля и диалога с пользователем. Модель позволила отработать логику организации отказоустойчивых вычислений и проверить ее в различных ситуациях.

Реализация модели позволила выделить ключевые особенности системного ПО, характерного для организации отказоустойчивых вычислений в целом:

  • Наличие глобального системного цикла, задаваемого организацией внешних устройств или объекта управления.
  • Использование механизмов межзадачного взаимодействия (семафоры, события, мьютексы) для организации циклов и передачи управления и диспетчеризации процессов.
  • Прямая работа с таймерами. Программирование таймеров производится на низком уровне (функциями операционной системы), это требование диктуется рамками жесткого реального времени - необходимости четкого удержания системного цикла.
  • Использование сторожевых таймеров во всех активных модулях ПО, для предотвращения зависания вычислительного процесса и межпроцессорного обмена.
  • Наличие иерархической структуры функций межпроцессорного обмена, опирающихся на драйвера базовой операционной системы.
  • Наличие в системном ПО различного рода контейнерных классов, а именно: массивов, очередей, списков которые активно используются для хранения и передачи системной информации, диспетчеризации событий или сообщений.

Даны рекомендации по портированию системного ПО на платфртму TMS320C30. Выбор платформы осу?/p>