一種任務局部最優檢查點間隔搜索方法技術

本發明專利技術涉及計算機系統任務瞬時故障容錯技術領域。具體涉及一種任務瞬時故障容錯局部最優檢查點間隔搜索方法。本發明專利技術包括：設任務的最壞響應時間的初始值；將任務最壞響應時間除以系統故障發生間隔所得商的上取整的值；獲取局部最優檢查點數量；獲取任務的最壞響應時間；判斷的值；確定故障發生次數，局部最優檢查點數量。本發明專利技術在最小化檢查點設置與卷回恢復容錯開銷的情況下，為任務提供瞬時故障容錯能力。該方法實現簡單，能夠為不同系統更為復雜環境下的不同配置任務確定其對應的局部最優檢查點間隔。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及計算機系統任務瞬時故障容錯
具體涉及一種任務瞬時故障容錯局部最優檢查點間隔搜索方法。
技術介紹
隨著信息化進程的發展，計算機已成為當前科研、商用、軍事作戰不可或缺的設備，其性能的提升成為人們不斷追求的目標。在性能提升過程中，集成電路制造工藝不斷發展，電路中晶體管尺寸和工作電壓的減小，集成度進一步提高使芯片更易受瞬時故障影響；器件速度的加快導致功耗也越來越高，器件壽命及可靠性受到影響，從而影響系統可靠性。惡劣的環境也使得計算機面臨更加嚴峻的瞬時故障的影響，外部環境中的高能粒子輻照和電壓擾動、電磁干擾等電子噪聲可能導致晶體管PN結瞬間充放電，從而改變其內部邏輯狀態。瞬時故障雖然一般不會損壞物理電路，也不會持久存在，但可能影響系統的正常運行，嚴重時會造成系統崩潰。瞬時故障影響計算機的性能及其中任務的可靠、有效及正確執行，因此瞬時故障容錯技術對系統的可靠性保證至關重要。容錯技術是在冗余資源(硬件冗余、時間冗余、信息冗余、軟件冗余)的基礎上，通過設計合理的體系結構及算法而形成。由于瞬時故障具有影響瞬時性、隨機性強、相同故障重復發生概率極小、故障不會持久存在的特點，當重新寫入新數據后故障現象即消失，基于軟件實現的瞬時故障容錯技術能夠通過重復執行程序來實現錯誤檢測和恢復功能。基于檢查點設置與卷回恢復技術的時間冗余容錯方式具有實現簡單，能夠通過卷回恢復實現瞬時故障的容錯。檢查點設置與卷回恢復技術能夠在瞬時故障多次發生的情況下，將任務恢復至過去某一正確狀態，使任務從該狀態繼續執行，把計算損失降低到檢查點設置時刻至故障發生時刻所做的計算，避免了任務的重新執行所造成的執行時間浪費。檢查點設置與卷回恢復技術給任務執行帶來了一定的額外開銷，這主要包括無故障時的檢查點設置開銷和故障后的卷回恢復開銷；故障檢測也給任務帶來了額外開銷。檢查點設置、故障的恢復及檢測是實現容錯必需的過程，且對于不同的任務這三者的開銷各不相同，即使相同任務在不同的時間和負載條件下運行時，三者的開銷也是不同的。因此在實現容錯時，最小化三者引起的額外開銷成為研究者所關注的熱點。任務的執行時間與檢查點間隔密切相關，局部最優檢查點間隔能夠在為任務提供容錯能力的同時，最小化容錯帶來的任務額外執行開銷。檢查點卷回恢復的開銷由檢查點間隔決定，因此檢查點間隔對于實時任務的容錯調度性能至關重要。在不同的故障發生間隔下，任務所發生的故障次數是不相同的，局部最優檢查點間隔也是不同的，因此其最壞響應時間也不同。2OOl 年 Punnekkat S、Burns A 和 Davis R 在期刊《Real-Time Systems》上發表了文章“Analysis of checkpointing for real-time systems”,在該論文中提出了單次故障情況下的最優檢查點間隔計算公式。但是在任務的實際執行過程中，發生多次故障是極有可能的，因此該檢查點間隔并不適合任務的實際執行情況。2009年Paul Pop、Viacheslav Izosimov、Petru Eles 和 Zebo Peng 在期干丨J《IEEE Trans on Very LargeScale Intergration Systems))上發表了文章“Design Optimization of Time-andCost-Constrained Fault-Tolerant Embedded Systems With Checkpointing andReplication”，在該論文中提出任務在發生k次故障情況下的任務容錯執行模型，建立了任務最壞響應時間計算公式，并推導出任務在k次故障情況下的最優檢查點間隔計算公式。但是其故障發生次數k的值是一個假定的定值，這并不適合于任務的實際執行情況，因為在實際運行時任務τ i執行過程中發生故障的次數k是由任務的最壞響應時間Ri (n,, k)及系統的故障發生間隔Te決定的。在Te小于任務最壞響應時間時，任務可能會發生多次故障。不同配置的任務其故障發生次數是不相同的，即使相同的任務在不同系統環境下其故障發生間隔也不同，導致其故障發生次數也是不同的。因此設計本專利技術，該方法能夠根據任務的具體配置(任務的最壞執行時間Cp檢查點設置開銷Op卷回恢復開銷μ 1、故障檢測開銷a J和任務運行環境的配置(故障發生間隔TE)，確定任務局部最優檢查點間隔。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種適應更復雜環境的為容錯計算機系統任務提供的局部最優檢查點間隔搜索方法。本專利技術包括如下步驟:( I)將任務最壞執行時間Ci設為任務的最壞響應時間Ri (Hi, k)的初始值；(2)將任務最壞響應時間RiOii, k)除以系統故障發生間隔Te所得商的上取整的值，即設為故障發生次數k的當前值；(3)依據任務最壞執行時間C1、故障檢測開銷a 1、檢查點設置開銷Oi及所求得故障發生次數k的當前值，獲取局部最優檢查點數量Ili:權利要求1.，其特征在于，包括如下步驟: (1)將任務最壞執行時間Ci設為任務的最壞響應時間Ri(Hi, k)的初始值； (2)將任務最壞響應時間Ri(n,, k)除以系統故障發生間隔Te所得商的上取整的值，即「J ,設為故障發生次數k的當前值； (3)依據任務最壞執行時間Cp故障檢測開銷a1、檢查點設置開銷Oi及所求得故障發生次數k的當前值，獲取局部最優檢查點數量Ili: 如果全文摘要本專利技術涉及計算機系統任務瞬時故障容錯
具體涉及一種任務瞬時故障容錯局部最優檢查點間隔搜索方法。本專利技術包括設任務的最壞響應時間的初始值；將任務最壞響應時間除以系統故障發生間隔所得商的上取整的值；獲取局部最優檢查點數量；獲取任務的最壞響應時間；判斷的值；確定故障發生次數，局部最優檢查點數量。本專利技術在最小化檢查點設置與卷回恢復容錯開銷的情況下，為任務提供瞬時故障容錯能力。該方法實現簡單，能夠為不同系統更為復雜環境下的不同配置任務確定其對應的局部最優檢查點間隔。文檔編號G06F17/30GK103197982SQ201310104518公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月28日 優先權日2013年3月28日專利技術者門朝光, 何忠政, 李香 申請人:哈爾濱工程大學本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種任務局部最優檢查點間隔搜索方法，其特征在于，包括如下步驟：（1）將任務最壞執行時間Ci設為任務的最壞響應時間Ri(ni,k)的初始值；（2）將任務最壞響應時間Ri(ni,k)除以系統故障發生間隔TE所得商的上取整的值，即設為故障發生次數k的當前值；（3）依據任務最壞執行時間Ci、故障檢測開銷αi、檢查點設置開銷Oi及所求得故障發生次數k的當前值，獲取局部最優檢查點數量ni：如果Ci≤ni(ni+1)·Oi+αik,如果Ci≤ni(ni+1)·Oi+αik,（4）根據任務最壞執行時間Ci、故障檢測開銷αi、檢查點設置開銷Oi、卷回恢復開銷μi及故障發生次數k的當前值和局部最優檢查點數量ni的值，獲取任務的最壞響應時間Ri(ni,k)，Ri(ni,k)=Ci+ni*(αi+Oi)+(Cini+μi+αi)*k;（5）如果的值大于k的當前值，在故障發生次數k的當前值加1，執行步驟（3）；否則執行步驟（6）；（6）當前的k值即為故障發生次數，當前的ni即為局部最優檢查點數量。FDA00002981209700016.jpg,FDA00002981209700012.jpg,FDA00002981209700014.jpg,FDA00002981209700017.jpg...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：門朝光，何忠政，李香，
申請(專利權)人：哈爾濱工程大學，
類型：發明
國別省市：