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

李　睿

（阿壩師范學(xué)院，四川　汶川　623002）

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

李睿

（阿壩師范學(xué)院，四川汶川623002）

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應(yīng)用，為當(dāng)代企業(yè)發(fā)展提供了更多服務(wù)方式。計(jì)算機(jī)硬件與軟件問(wèn)題影響到系統(tǒng)的正常運(yùn)行，所以為了提高計(jì)算機(jī)在運(yùn)行期間的可靠性，文章以高校校園網(wǎng)為基礎(chǔ)，利用容錯(cuò)技術(shù)進(jìn)行分析，闡述其在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：容錯(cuò)技術(shù)；計(jì)算機(jī)；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

1　容錯(cuò)技術(shù)相關(guān)概述

1.1容錯(cuò)技術(shù)的概念

容錯(cuò)（Fault Tolerant）技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展過(guò)程中形成的一種技術(shù)，具體指當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)文件損壞、數(shù)據(jù)丟失等錯(cuò)誤時(shí)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)將丟失和損壞的文件與數(shù)據(jù)恢復(fù)到錯(cuò)誤出現(xiàn)以前的狀態(tài)，從而保障系統(tǒng)連續(xù)正常運(yùn)行。容錯(cuò)技術(shù)主要包括磁盤鏡像技術(shù)、快速磁盤檢修技術(shù)、雙工磁盤技術(shù)等。

1.2容錯(cuò)技術(shù)的主要內(nèi)容

容錯(cuò)技術(shù)能夠自動(dòng)、適時(shí)地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，并能夠?qū)υ\斷出的系統(tǒng)故障采取相應(yīng)的控制與處理策略。根據(jù)系統(tǒng)錯(cuò)誤情況的不同，容錯(cuò)技術(shù)的主要內(nèi)容大致包括故障限制、故障檢測(cè)、故障屏蔽、重試、診斷、重組、恢復(fù)、重啟動(dòng)、修復(fù)和重構(gòu)幾個(gè)環(huán)節(jié)［1］。

1.3容錯(cuò)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與硬件的快速發(fā)展，以及PC機(jī)功能的逐漸強(qiáng)大與應(yīng)用的日益普及，未來(lái)每一個(gè)家庭的PC都將成為一個(gè)數(shù)據(jù)中心、安全控制中心，該中心需要給主人提供一切應(yīng)用，甚至提供連續(xù)的使用。這就意味著中心服務(wù)器必須要采用容錯(cuò)技術(shù)來(lái)保證PC的可連續(xù)使用。所以未來(lái)容錯(cuò)技術(shù)將會(huì)朝著PC方向發(fā)展。另外，就當(dāng)前故障檢測(cè)技術(shù)與診斷方法發(fā)展?fàn)顟B(tài)來(lái)看，容錯(cuò)技術(shù)也在逐漸朝著智能化方向發(fā)展，主要變現(xiàn)在故障檢測(cè)與診斷。越來(lái)越多地采用專家系統(tǒng)各種智能工具來(lái)作為支撐，故障檢測(cè)與診斷技術(shù)利用專家知識(shí)迅速提供診斷結(jié)果。整體看來(lái)，容錯(cuò)技術(shù)將會(huì)得到更進(jìn)一步的應(yīng)用。

2　容錯(cuò)技術(shù)的相關(guān)性

2.1系統(tǒng)故障的表現(xiàn)形式

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，可能出現(xiàn)的故障種類有很多，不同的故障需要采用不同的容錯(cuò)技術(shù)［2］。如：永久性故障，這類故障可以借助診斷程序，通過(guò)程序?qū)收线M(jìn)行定位，然后采取相關(guān)措施即可解決。對(duì)于偶然性故障，由于其是由環(huán)境因素所引起的，發(fā)生時(shí)往往一閃而過(guò)，所以在實(shí)際處理過(guò)程中難度較大。間歇性故障，由于其出現(xiàn)時(shí)間較短，重復(fù)性特點(diǎn)明顯，且會(huì)給處理人員提供一個(gè)判斷錯(cuò)誤的機(jī)會(huì)，因而宜采用容錯(cuò)技術(shù)中的軟、硬件方法來(lái)對(duì)其進(jìn)行修復(fù)，這種方法往往能夠達(dá)到較好的處理效果。間歇性故障與偶然性故障都屬于容錯(cuò)技術(shù)的關(guān)鍵部分，在實(shí)踐中，間歇性故障發(fā)生的比例因素比較大，錯(cuò)誤就是故障發(fā)生與失效導(dǎo)致的，容錯(cuò)技術(shù)以及容錯(cuò)計(jì)算機(jī)就是對(duì)間歇性故障與偶然性故障引起的錯(cuò)誤進(jìn)行糾正。所以，容錯(cuò)技術(shù)的產(chǎn)生就要對(duì)間歇性故障、偶然性故障存在的錯(cuò)誤進(jìn)行處理。

2.2容錯(cuò)典型設(shè)計(jì)

容錯(cuò)技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的應(yīng)用，主要具有幾種典型設(shè)計(jì)。第一，冗余設(shè)計(jì)。容錯(cuò)技術(shù)能夠與冗余技術(shù)相連接，如果計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在某個(gè)部位中發(fā)生錯(cuò)誤，冗余設(shè)計(jì)就會(huì)根據(jù)設(shè)備中存在的錯(cuò)誤現(xiàn)象進(jìn)行接替［3］。該接替形式主要能夠提高系統(tǒng)在運(yùn)行期間的可靠性，并不能影響系統(tǒng)的計(jì)算性能，所以該部分為冗余。冗余能夠利用比較關(guān)鍵的部件進(jìn)行備份、操作，能夠?qū)x擇程序以及錯(cuò)誤代碼實(shí)施重復(fù)操作。目前的冗余設(shè)計(jì)部件在功能選擇上是一級(jí)，能夠利用檢測(cè)、切換等裝置對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行檢查。為了保證系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)正常運(yùn)行，在運(yùn)行期間就要認(rèn)真檢查，利用檢查點(diǎn)以及聯(lián)機(jī)檢查，如果計(jì)算機(jī)在同時(shí)運(yùn)行期間，就要利用各種處理項(xiàng)目進(jìn)行檢查。如果兩臺(tái)計(jì)算機(jī)不同，并產(chǎn)生失誤現(xiàn)象，就要分別對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)施檢查。求換計(jì)算機(jī)，并使計(jì)算機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)維修，從而保證單個(gè)計(jì)算機(jī)也能正常運(yùn)行。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要對(duì)故障進(jìn)行檢測(cè)與處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的容忍。所以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在采用容錯(cuò)技術(shù)時(shí)，就要對(duì)電路板以及外圍設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)充，但該操作要對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的加電行為進(jìn)行診斷，從而對(duì)問(wèn)題進(jìn)行有效解決［4］。故障的處理形式一般都是在電路板以及設(shè)備連接期間發(fā)生的故障問(wèn)題，在這期間，如果服務(wù)不能正常運(yùn)行，電路板的指示燈就要向操作系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，從而作出正確判斷。

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

3.1校園網(wǎng)功能需求分析

3.1.1信息交流功能

信息交流功能主要有兩個(gè)方面的服務(wù)功能：互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)和校內(nèi)信息服務(wù)?；ヂ?lián)網(wǎng)信息服務(wù)可以使任何一個(gè)辦公室的計(jì)算機(jī)都能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上瀏覽、查詢信息的功能，使教師能夠拓寬視野，充分利用互聯(lián)網(wǎng)上的資源輔助教學(xué)，提升教學(xué)理念，提高教師的教學(xué)能力、教學(xué)水平和科研能力。

可以充分利用互聯(lián)網(wǎng)資源來(lái)宣傳學(xué)校，展示學(xué)校的辦學(xué)能力與辦學(xué)水平，展示教師的教學(xué)能力與科研能力，提升學(xué)校的辦學(xué)形象。校內(nèi)信息服務(wù)能為教育教學(xué)和管理決策提供各項(xiàng)信息服務(wù)，能為全校師生提供相互交流、相互學(xué)習(xí)的平臺(tái)。

3.1.2教學(xué)服務(wù)功能

構(gòu)建校園網(wǎng)的主要目的就是提高教學(xué)質(zhì)量，為學(xué)校的教育教學(xué)服務(wù)。校園網(wǎng)將主要從以下幾個(gè)方面為教學(xué)服務(wù)。

（1）建立課件（基件）、教學(xué)信息資源庫(kù)，實(shí)現(xiàn)課件點(diǎn)播和輔助教學(xué)。將教學(xué)資源庫(kù)建設(shè)成為包括各科的教材、教案、試題、錄像、圖片等對(duì)教師備課有參考價(jià)值的多媒體素材庫(kù)。（2）利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多媒體信息交換、視頻點(diǎn)播、遠(yuǎn)程教育等功能。（3）建立電子備課室、光盤閱覽室。電子備課室為教師提供優(yōu)越的電腦制作條件，配備各種先進(jìn)的備課設(shè)備，方便教師備課使用；光盤閱覽室提供大量的電子讀物，發(fā)揮電子媒體容量大、體積小、成本低、檢索快、易于保存和復(fù)制、圖文并茂等優(yōu)點(diǎn)，使教師能夠用最短的時(shí)間獲取最多的信息。

3.1.3學(xué)生學(xué)習(xí)功能

利用網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。學(xué)生可以利用校園網(wǎng)查閱資料，擴(kuò)展視野；可以利用網(wǎng)絡(luò)相互交流、相互學(xué)習(xí)；可以在網(wǎng)絡(luò)上建立主頁(yè)，宣傳自己，宣傳班級(jí)；可以利用網(wǎng)絡(luò)與教師交流，實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化作業(yè)等。

3.1.4學(xué)校管理功能

校園網(wǎng)使學(xué)校建立完善及時(shí)的信息發(fā)布體系，在此基礎(chǔ)上可以實(shí)現(xiàn)學(xué)校管理的透明化、公平公正化。學(xué)校管理功能主要有以下幾個(gè)方面：（1）網(wǎng)上辦公系統(tǒng)；（2）教務(wù)管理系統(tǒng)；（3）學(xué)生管理系統(tǒng)；（4）行政辦公系統(tǒng)；（5）財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)；（6）后勤管理系統(tǒng)；（7）圖書管理系統(tǒng)。

3.2服務(wù)器與熱備系統(tǒng)

利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)信息系統(tǒng)實(shí)施建設(shè)改變了內(nèi)部信息與外部信息之間的交流與合作機(jī)制，該系統(tǒng)的建立還需要功能比較強(qiáng)大的Web服務(wù)以及郵件服務(wù)器，這樣用戶在訪問(wèn)以及請(qǐng)求期間就能實(shí)現(xiàn)更多業(yè)務(wù)。為了保障業(yè)務(wù)的持續(xù)性，Web服務(wù)以及郵件服務(wù)器就要實(shí)現(xiàn)雙機(jī)互備。如熱備份系統(tǒng)，它主要是利用國(guó)際商業(yè)機(jī)器（International Business Machines，IBM）公司的服務(wù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該服務(wù)器可以為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)用戶提供其想要的方式來(lái)查看所需信息，既能夠保障網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生的突發(fā)請(qǐng)求，還能降低網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)速度，從而停止產(chǎn)生的故障信息的交換。對(duì)于軟件應(yīng)用系統(tǒng)，該系統(tǒng)的軟件應(yīng)用平臺(tái)為微軟公司推出的Windows 7系統(tǒng)與Linux系統(tǒng)。Web服務(wù)利用Windows 7來(lái)實(shí)現(xiàn)，不僅為自身提供了較強(qiáng)的應(yīng)用服務(wù)和強(qiáng)大的海量數(shù)據(jù)處理功能，在系統(tǒng)運(yùn)行中，還能為用戶在網(wǎng)絡(luò)管理中提供便捷的使用方法。在應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)雙備份系統(tǒng)建立后，客戶端能夠保證業(yè)務(wù)實(shí)施穩(wěn)定運(yùn)行。如果該系統(tǒng)為正常服務(wù)工作，Web服務(wù)以及郵件服務(wù)器就能完成業(yè)務(wù)需求，如果出現(xiàn)單點(diǎn)服務(wù)障礙，Web服務(wù)以及郵件服務(wù)器就能自動(dòng)切換，并在另一臺(tái)服務(wù)器上持續(xù)運(yùn)行。

3.3在計(jì)算機(jī)組網(wǎng)中的應(yīng)用

根據(jù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)的可靠性、安全性與容錯(cuò)性原則要求，在構(gòu)建計(jì)算機(jī)組網(wǎng)時(shí)就需要應(yīng)用容錯(cuò)技術(shù)。首先，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的容錯(cuò)系統(tǒng)內(nèi)，對(duì)每一部分進(jìn)行相應(yīng)的冗余設(shè)計(jì)，然后采用容錯(cuò)集成技術(shù)使網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)與系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)相互聯(lián)系起來(lái)，同時(shí)應(yīng)用CPU，I/O、硬盤等具有存儲(chǔ)功能與共享性的設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)集成技術(shù)不同節(jié)點(diǎn)的既相互獨(dú)立又在整個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)相互聯(lián)系的應(yīng)用效果。根據(jù)容錯(cuò)技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的應(yīng)用情況來(lái)看，引入容錯(cuò)技術(shù)后的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)更為容易實(shí)現(xiàn)，且不受時(shí)間限制。

4　結(jié)語(yǔ)

本文根據(jù)容錯(cuò)技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的應(yīng)用與發(fā)展可以看出，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)了可靠性發(fā)展，并將各種技術(shù)在運(yùn)行中進(jìn)行獲取，實(shí)現(xiàn)了信息在利用期間的安全性。

［1］錢華明.故障診斷與容錯(cuò)技術(shù)及其在組合導(dǎo)航系統(tǒng)中的應(yīng)用研究［D］.哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)，2004.

［2］張軍永.容錯(cuò)技術(shù)在綜合導(dǎo)航系統(tǒng)中的應(yīng)用研究［D］.哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)，2013.

［3］谷國(guó)棟.容錯(cuò)冗余技術(shù)研究及其在水利樞紐工程計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用［D］.南京：河海大學(xué)，2001.

［4］程明華，姚一平.動(dòng)態(tài)故障樹分析方法在軟、硬件容錯(cuò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.航空學(xué)報(bào)，2000（1）：35-38.

［5］寧新建.容錯(cuò)技術(shù)在火控計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用［J］.航空兵器，2005（1）：36-39.

［6］胡澄宇.計(jì)算機(jī)容錯(cuò)技術(shù)在非編網(wǎng)存儲(chǔ)系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.科技創(chuàng)業(yè)月刊，2010（11）：163-164.

Application of fault tolerant technology in computer network system

Li Rui
（Aba Teachers University， Wenchuan 623002， China）

The application of computer network system has provided more services for the development of modern corporation. That the problems of computer hardware and software have certain affects on the normal operation of system， so in order to improve the reliability of computer during operation， on the basis of the campus network of colleges and universities， whose application in computer network is expounded by using the fault tolerant technology in this paper.

fault tolerant technology； computer； network system

四川省教育廳重點(diǎn)課題；項(xiàng)目名稱：OpenFlow在校園網(wǎng)的應(yīng)用方案研究；項(xiàng)目編號(hào)：15ZA0338。

李睿（1982— ），男，四川珙縣，助理研究員，本科；研究方向：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，物聯(lián)網(wǎng)，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。