容錯技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的應(yīng)用

顏興輝

摘要：在經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度逐漸加快的過程中，信息已經(jīng)成為個行業(yè)發(fā)展的根本。伴隨著信息時代的到來。計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為信息系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。就當(dāng)代企業(yè)而言，計(jì)算機(jī)提供及時可靠的信息與服務(wù)已經(jīng)是必不可少的，同時也是多部門的關(guān)鍵，不少部門已經(jīng)對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生出一定的依賴性。但是計(jì)算機(jī)的硬件與軟件不可能不會出現(xiàn)故障，一旦故障出現(xiàn)就會帶來難以估量的損失。這其中計(jì)算機(jī)運(yùn)作的關(guān)鍵性問題就是可靠性，而容錯技術(shù)是計(jì)算機(jī)可靠性的保證。該文就容錯技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行論述。

關(guān)鍵詞：容錯技術(shù)；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；應(yīng)用

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）24-0031-02

在網(wǎng)絡(luò)時代快速發(fā)展的過程中，電子商務(wù)為人們帶來一種嶄新的生活模式。電子商務(wù)涉及領(lǐng)域越來越寬泛，甚至出現(xiàn)全球蔓延的現(xiàn)象。如果電子商務(wù)涉及全球市場，就會出現(xiàn)信息急劇增長的情況。即便是再堅(jiān)固的平臺也是一大嚴(yán)峻的考驗(yàn)。同時，在客戶要求越來越高的前提下，造成系統(tǒng)高性能與始終如一的可靠性方面承受著越來越大的壓力?；诖朔N情況，對全球性的電子商務(wù)系統(tǒng)與客戶隱私進(jìn)行保護(hù)是安全措施的關(guān)鍵。就優(yōu)秀的電子商務(wù)系統(tǒng)而言，在線客戶找不到與需要相匹配的東西，那么就會立即選擇其他的廠商。如果沒有滿足商定的正常運(yùn)行時間要求，那么就要面對嚴(yán)厲的懲罰。在這種環(huán)境中，可用性并不是一項(xiàng)簡單的選擇，而轉(zhuǎn)變成為命令執(zhí)行。因此，容錯技術(shù)已經(jīng)成為電子商務(wù)運(yùn)營商構(gòu)造自己系統(tǒng)的首要選擇。

1容錯技術(shù)的應(yīng)用方法

容錯技術(shù)對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)良好的運(yùn)行具有非常重要的意義。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，如果整個系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則可以通過容錯技術(shù)促使起保持良好的狀態(tài)繼續(xù)運(yùn)行。而容錯技術(shù)的具體應(yīng)用需要通過有效的方法才得以實(shí)現(xiàn)。

1.1冗余設(shè)計(jì)

在計(jì)算機(jī)逐步發(fā)展以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域越來愈寬泛的情況下，影響計(jì)算機(jī)實(shí)際工作的一個關(guān)鍵性問題就是可靠性[1]。而要保證計(jì)算機(jī)技術(shù)的可靠性，就需要借助容錯技術(shù)。容錯技術(shù)其實(shí)就是在計(jì)算機(jī)因?yàn)槠骷匣?、錯誤輸入以及原始設(shè)計(jì)和外部環(huán)境影響等多種因素下引起異常行為維持系統(tǒng)正常運(yùn)行的技術(shù)總稱。簡單來說就是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)生故障的時候通過容錯技術(shù)促使系統(tǒng)得以正常的運(yùn)行。要想容錯技術(shù)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的時候充分發(fā)揮出作用，就需要借助冗余。通過冗余可以將錯誤的信息屏蔽或者是利用重構(gòu)來促使系統(tǒng)緩慢的降級，繼而計(jì)算機(jī)能夠在出現(xiàn)故障的時候不會影響正常操作。

1.2集成技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展速度也在不斷加快。在環(huán)境與應(yīng)用條件不斷提高的過程中，用戶在系統(tǒng)計(jì)算速度與可靠性方面提出了更高的要求?；诖耍滦偷募河?jì)算系統(tǒng)開始出現(xiàn)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，并逐漸成為主流。用戶利用集群系統(tǒng)就能夠?qū)⒊Ｒ姷挠布到y(tǒng)轉(zhuǎn)變成為組合機(jī)群。如此，用戶就能夠根據(jù)實(shí)際需要增加硬件，并將系統(tǒng)的可用性與伸縮性提高。采用這樣的方式，提高系統(tǒng)使用性能的同時，還能夠降低整個系統(tǒng)運(yùn)行的成本。為方便用戶，即便集群系統(tǒng)是一個普通的系統(tǒng)，但是其中有包含相應(yīng)的處理單元，不同的單元其實(shí)有著獨(dú)立的空間，并利用高速或者是標(biāo)準(zhǔn)的商品網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行連接。集群應(yīng)用的時候可以達(dá)到這么兩個目的，即在沒有用戶參與的情況下促使系統(tǒng)保持在最佳的運(yùn)行狀態(tài)；另外就是一個或者部分節(jié)點(diǎn)在失效的時候，其他節(jié)點(diǎn)可以順利的階梯工作，促使集群系統(tǒng)能夠正常的對外提供服務(wù)，實(shí)現(xiàn)容錯能力。

2 容錯技術(shù)的相關(guān)性

研究分析容錯技術(shù)的主要目的就是要消除由于故障產(chǎn)生停機(jī)結(jié)果的出現(xiàn)。其實(shí)就計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來說要正確認(rèn)識到容錯技術(shù)，需要將故障、失效與錯誤之間的關(guān)系區(qū)別開，這樣才能夠促使容錯技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中更好的應(yīng)用。

2.1故障分類

通常情況下，計(jì)算機(jī)網(wǎng)路系統(tǒng)在運(yùn)行的時候會出現(xiàn)多種不同類型的故障。研究分析就會發(fā)現(xiàn)，故障主要有這么幾類，即永久性故障、間歇性故障以及偶然性故障。根據(jù)不同的故障需要采用不同的容錯方法。對永久性故障，則可以利用診斷程序來定位故障，隨后就可以采取糾錯措施；針對間歇性故障，因?yàn)槌霈F(xiàn)故障的時間比較短，也就無法利用診斷程序，但是這種故障重復(fù)性特點(diǎn)表現(xiàn)得非常明顯，并且還會提供一個判斷錯誤的機(jī)會。針對這種故障可以通過軟硬件的方式來修復(fù)；而對于因?yàn)榄h(huán)境因素引起的偶然性故障，則是一件比較困難的事情，該故障只會一閃而過，關(guān)于故障的各個因素都難以確定，但是結(jié)果已經(jīng)產(chǎn)生，唯有通過改善環(huán)境來減少由于環(huán)境引起的偶然性故障[2]。從這就可以看出，就故障的特點(diǎn)來看，將間隙性故障與偶然性故障消除掉，屬于容錯技術(shù)的關(guān)鍵部分。其實(shí)在實(shí)踐終究會發(fā)現(xiàn)，間歇性故障與偶然性故障所占比例較大，因而也就是系統(tǒng)出錯的主要原因。因此，容錯技術(shù)應(yīng)當(dāng)主要解決的是如何糾正間歇性故障與偶然性故障引起的錯誤。

2.2比較典型的容錯設(shè)計(jì)

在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，容錯技術(shù)中必然含有幾項(xiàng)比較典型的容錯設(shè)計(jì)。首先，冗余設(shè)計(jì)。通常情況下，容錯技術(shù)總是會與冗余相聯(lián)系。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)某一部件出現(xiàn)錯誤的時候，冗余設(shè)計(jì)就是要針對該錯誤配備相應(yīng)的不見來接替。如果接替的部件僅僅是來提高系統(tǒng)的可靠性，且不會對系統(tǒng)的計(jì)算性能產(chǎn)生影響，就應(yīng)當(dāng)屬于冗余。冗余可以通過關(guān)鍵性部件配備多份、關(guān)鍵性操作配備若干個可選擇程序與糾正錯碼以及操作重復(fù)等方式來實(shí)現(xiàn)冗余。目前的冗余設(shè)計(jì)主要是在功能部件上為一級，可以借助檢測與切換等裝置來實(shí)現(xiàn)檢錯或者是糾錯。其次，雙擊并聯(lián)結(jié)構(gòu)。在以前，為提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，需要給予相應(yīng)的條件，并且利用雙擊并聯(lián)的形式來控制整個系統(tǒng)，簡單來說就是在兩臺完全相同的計(jì)算機(jī)利用雙擊部件來控制整個的并聯(lián)工作，其實(shí)這也是傳統(tǒng)冗余方式的一種體現(xiàn)。雙擊并聯(lián)系統(tǒng)不僅需要具備兩套硬件與軟件系統(tǒng)，還得有與之相應(yīng)的切換管理軟件。而為保證整個系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，就需要運(yùn)行的時候進(jìn)行不同的檢查，即檢查點(diǎn)檢查與聯(lián)機(jī)相互健康檢查。如果兩臺相連的計(jì)算機(jī)同時運(yùn)行，就能夠利用處理與檢查來處理各項(xiàng)檢查結(jié)果。但是如果兩者不相同，就有可能出現(xiàn)錯誤，繼而分別對不同的計(jì)算機(jī)進(jìn)行錯誤排查。并切粒計(jì)算機(jī)，進(jìn)入到維修狀態(tài)，保證系統(tǒng)在單臺計(jì)算機(jī)下可以繼續(xù)的運(yùn)行。最后，部件級容錯系統(tǒng)[3]。這種系統(tǒng)容錯通常都是單機(jī)配置，并沒有切換軟件。有利于用戶開發(fā)管理，同時容錯對用戶是透明的，這樣就能夠降低開發(fā)的費(fèi)用。這項(xiàng)設(shè)計(jì)其實(shí)簡單說來就是故障檢測與故障處理。在故障出現(xiàn)的時候，為實(shí)現(xiàn)容錯，就需要對每種電路板與外圍設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)充。這樣計(jì)算機(jī)在加電的時候就可以診斷。有助于將潛藏性的問題找出來。而故障處理則是在電路板或者是連接設(shè)備出現(xiàn)故障的時候，就會立即退出服務(wù)，電路板的指示燈量，并向操作系統(tǒng)發(fā)出信號，操作系統(tǒng)就會判斷出錯是瞬時性還是持久性。維護(hù)軟件與應(yīng)用軟件是并發(fā)運(yùn)行的，并且對用戶是透明的，由于雙工工作的部件保證持續(xù)地以最佳速度運(yùn)行，因此故障不會影響性能。

3 容錯技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的應(yīng)用

最近幾年，在客戶對系統(tǒng)安全性要求不斷提高的過程中，以及客戶對系統(tǒng)關(guān)鍵性應(yīng)用可靠性要求不斷增加的情況，可靠的系統(tǒng)方案已經(jīng)成為用戶的一大需求。該系統(tǒng)必須要不斷擴(kuò)展計(jì)算機(jī)的性能，同時還要提高系統(tǒng)的可靠性。在這樣一種情況下，集群技術(shù)逐漸引起人們的注意。作為一種技術(shù)，集群技術(shù)將不同的系統(tǒng)聯(lián)系到一起，促使兩臺服務(wù)器能夠像一臺機(jī)器那般工作，就好比是一臺機(jī)器。維護(hù)軟件與應(yīng)用軟件是并發(fā)運(yùn)行的，并且對用戶是透明的，由于雙工工作的部件保證持續(xù)地以最佳速度運(yùn)行，因此故障不會影響性能。

3.1集群的概述

集群技術(shù)是相互獨(dú)立于服務(wù)器在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的單一系統(tǒng)，同時采用單一系統(tǒng)模式進(jìn)行管理。通常情況下，將所有的計(jì)算機(jī)必須有一個相應(yīng)的名稱，這樣集群中運(yùn)行的系統(tǒng)可以供所有的網(wǎng)絡(luò)用戶使用[4]。單項(xiàng)集成技會有與之相應(yīng)的儲存空間服務(wù)器。如果在一個系統(tǒng)內(nèi)加以應(yīng)用，那么所有的應(yīng)用數(shù)據(jù)都會存儲到該空間內(nèi)。與此同時，不同的服務(wù)操作系統(tǒng)與應(yīng)用操作文件都會被存儲在與之相應(yīng)的空間內(nèi)。如果是同一項(xiàng)集成技術(shù)，即便是不同的節(jié)點(diǎn)也需要通過相同的局域網(wǎng)來保持聯(lián)絡(luò)。如果是同一各節(jié)點(diǎn)服務(wù)器出現(xiàn)了故障，那么這一臺服務(wù)器的所有的程序就會自動的被另外一臺服務(wù)器接管。如若出現(xiàn)故障，應(yīng)用服務(wù)器就會重新的啟動或者是另外一臺服務(wù)器接管。只要是同一個局域網(wǎng)，只要是出現(xiàn)故障，用戶就會很快地連接到其他的應(yīng)用服務(wù)上。在集群中，錯誤接管技術(shù)經(jīng)常食用在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器與MA兒服務(wù)器中。由于使用這樣的集成技術(shù)就相當(dāng)于是實(shí)現(xiàn)了共享存儲設(shè)備的應(yīng)用，因此必然會增加使用費(fèi)用。但是如果同時使用數(shù)臺機(jī)器集群，就能夠?qū)⑾到y(tǒng)的可用性與擴(kuò)展性相應(yīng)的提高。

3.2容錯接管集成技術(shù)的應(yīng)用

所謂的容錯接管集成技術(shù)，其實(shí)就是在相同的網(wǎng)絡(luò)中啟用不同的服務(wù)器將各項(xiàng)容錯技術(shù)以期各項(xiàng)都能夠保持聯(lián)系，節(jié)點(diǎn)不相同，其實(shí)在運(yùn)行的時候都會有各自應(yīng)用的特點(diǎn)。在節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障的時候，利用集成系統(tǒng)的指定服務(wù)在最短的時間內(nèi)對出現(xiàn)故障的數(shù)據(jù)進(jìn)行接管，同時還能夠進(jìn)行應(yīng)用，這樣就能夠?yàn)橛脩籼峁┫鄳?yīng)的服務(wù)。

3.3容錯集成技術(shù)的應(yīng)用

就計(jì)算機(jī)容錯技術(shù)來說，集成技術(shù)應(yīng)當(dāng)屬于非常典型的技術(shù)。在整個計(jì)算機(jī)的容錯系統(tǒng)內(nèi)，每個部分都有與之相匹配的冗余設(shè)計(jì)。容錯集成技術(shù)的各節(jié)點(diǎn)會與之相對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)相互聯(lián)系，同時在其間還會應(yīng)用到硬盤、CPU以及I/O等具有共享性的系統(tǒng)[5]。從本質(zhì)上來說，容錯集成技術(shù)不同節(jié)點(diǎn)有著相應(yīng)的獨(dú)立系統(tǒng)，并且不同的系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的組成部分。在容錯集成系統(tǒng)內(nèi)，節(jié)點(diǎn)在相互切換的時候是很容易的實(shí)現(xiàn)，不會受到時間的限制。即便容錯集成技術(shù)在軟硬件設(shè)計(jì)方面有著非常高的要求，并且涉及的成本相對較高，但是該項(xiàng)技術(shù)的可用性是比較高的。這對財(cái)政和金融相關(guān)部門來說是最佳的選擇。

4 結(jié)語

總而言之，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)逐步發(fā)展的過程中，要保證計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠，運(yùn)行中獲取的各種技術(shù)可以保證安全性，就需要冗余技術(shù)應(yīng)用于其中。

參考文獻(xiàn)：

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