高可靠分布式容錯計算機架構(gòu)的研究

吳永發(fā)

摘要：對于我國目前新的飛機平臺，其所需要的是平臺必須要在操作性能上更加的是應(yīng)當(dāng)下的操作環(huán)境同時也要確保載頻跳槽做的過程中應(yīng)該能夠提供安全可靠的環(huán)境，只有綜合性能都完善之后才能夠有效地保證平臺的正確使用。作為飛機平臺安全管理這一環(huán)節(jié)的重要部件也就是飛機管理計算機，我們應(yīng)該根據(jù)整個系統(tǒng)的本身結(jié)構(gòu)，容錯能力等多個方面進(jìn)行著手，綜合地對其提升。根據(jù)目前我們將國外先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行了引入之后，增加了一個用于提升提升可靠分布式的容錯計算機的設(shè)計，對整體的TTE進(jìn)行了分析并給出了相應(yīng)的分析觀點，最終驗證了TTE總線技術(shù)下的計算機架構(gòu)系統(tǒng)具有可靠性能高、維護(hù)成本和生命力旺盛等多個優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：分布式；容錯計算機

隨著我國近年來科技水平的不斷提升，我么對于傳統(tǒng)的信息處理采集，數(shù)控等技術(shù)都已經(jīng)有了明顯的提升，但是在計算機集中化的過程中出現(xiàn)的一些問題也包括了計算機的總線化結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)了一些問題，主要的問題包括了在總線結(jié)構(gòu)中并沒有一個完全同意的物理網(wǎng)絡(luò)，而且網(wǎng)絡(luò)之間對于內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部的通訊網(wǎng)絡(luò)之間并沒有進(jìn)行相對應(yīng)的隔離操作；總線除了在結(jié)構(gòu)方面存在問題之外對于其自身的特性而言也存在問題，這其中就包括了總線式架構(gòu)其在拓展上面存在著局限性，自然而然的其所具備的靈活性也就很差；最后就是總線式結(jié)構(gòu)分布的結(jié)構(gòu)器在安裝過程中相對應(yīng)的環(huán)線數(shù)量非常大，整個的環(huán)境中因為布線非常多所以造成了復(fù)雜的現(xiàn)象，而布線較多也同時導(dǎo)致了整體的重量增加，對于日后一旦出現(xiàn)了故障會造成難以維修的問題。

一、確定性通信網(wǎng)絡(luò)的選用

首先對于一個分布式的控制系統(tǒng)來說，我們應(yīng)該注重的是家內(nèi)部的每一個節(jié)點之間是否存在這明顯的聯(lián)系，只有在確定了每一個節(jié)點之間都是蘊含了通信能力之后才可以在后續(xù)的工作中對整個系統(tǒng)進(jìn)行實現(xiàn)。我國對與嵌入式的計算機系統(tǒng)在使用通訊的手段中大多數(shù)都是用基于事件觸發(fā)狀態(tài)下的穿行通訊協(xié)議指令，相關(guān)的人人在進(jìn)行了大量的試驗之后目前得出了一個方案，該方案主要是通過增加了一個時間觸發(fā)架構(gòu)的系統(tǒng)得以實現(xiàn)的。在這里時間觸發(fā)架構(gòu)和事件出發(fā)架構(gòu)是完全不同的。凄涼者提供控制信號的方式前者為規(guī)定時間之內(nèi)產(chǎn)生的命令，事件觸發(fā)控制信號則是擋膜一個特定事件發(fā)生了之后才會產(chǎn)生的控制指令。

事件系統(tǒng)和時間系統(tǒng)其兩者之間的不同主要是因為這兩者進(jìn)行控制的信號不同。在時間系統(tǒng)中主要進(jìn)行控制的結(jié)構(gòu)都是存儲在計算機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，其在結(jié)構(gòu)上基本可以看作是一個封閉的確定性系統(tǒng)。反觀事件系統(tǒng)，其所纏身的信號不僅僅局限于計算機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，往往也會受到計算機的外部環(huán)境而產(chǎn)生影響。

二、分布式計算機的設(shè)計

在對高可靠分布式計算機進(jìn)行架構(gòu)的時候，我們首先應(yīng)該確定的是計算機系統(tǒng)應(yīng)該包括了三個節(jié)點計算機，并且應(yīng)該保證讓不同的計算機放置在不同結(jié)構(gòu)的機箱之中，通過這樣的放時才能夠讓計算機滿足需要完成的任務(wù)，在這個系統(tǒng)中，我們主要采用的是基于時間觸發(fā)總線之上的一個分布式結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行實際的工作中，研究人員通過模擬出該系統(tǒng)在經(jīng)過任意的兩個故障事件產(chǎn)生之后仍然可以正常的運行，并且最終順利地完成工作。在結(jié)構(gòu)上對其進(jìn)行分析，整個系統(tǒng)是通過三個獨立的節(jié)點進(jìn)行架構(gòu)的，在邏輯結(jié)構(gòu)上，該系統(tǒng)的每一個模塊都出在同一個網(wǎng)絡(luò)上，這樣就可以保證CPU在工作的過程中，其內(nèi)部的每一個模塊都是對等的。只要在系統(tǒng)運行的過程中能夠保證有兩個CPU和一個RDC模塊能夠掙產(chǎn)的運行，系統(tǒng)的整體可靠心自然而然就有了保證。

整個系統(tǒng)在運行的過程中，三個計算機之間節(jié)點是不斷進(jìn)行通訊的并借由時間系統(tǒng)總線來進(jìn)行信息的傳遞，在這個過程紅每一個節(jié)點都對應(yīng)一個計算機，計算機在采集到了信息之后進(jìn)行每一個節(jié)點之間的交叉對比工作，最終將交叉對比的信息進(jìn)行表決，將最終表決出來的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算。如果在這過程中出現(xiàn)了故障問題是，出現(xiàn)故障的處理器節(jié)點呼和另外的節(jié)點進(jìn)行隔離，而且該節(jié)點上的應(yīng)有工作會有另外一個節(jié)點來代替工作。

在進(jìn)行系統(tǒng)軟件方面進(jìn)行設(shè)計的時候，研究人員主要將涉及分為了三個部分，首先就是操作系統(tǒng)，其次是系統(tǒng)的余度管理功能包，最后則是應(yīng)用軟件。

三、測試與證明

在最后的環(huán)節(jié)為了整個的架構(gòu)是準(zhǔn)確的，而且也能夠?qū)崿F(xiàn)額弄錯的目的，應(yīng)該對其進(jìn)行相應(yīng)的測試工作。想要對該結(jié)構(gòu)所架構(gòu)的計算機進(jìn)行測試，首先應(yīng)該從系統(tǒng)的開發(fā)、仿真等一系列內(nèi)容展開綜合的測試。我們所假設(shè)的這個平臺應(yīng)該能夠支持余度計算機在該平臺上進(jìn)行設(shè)計工作，并且能夠進(jìn)行軟件的設(shè)計和測試工作。通過這樣架構(gòu)好的系統(tǒng)，我們應(yīng)該采取軟件的測試和硬件的測試相結(jié)合來進(jìn)行穩(wěn)定性能的測試，。我們在對事件系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測試是，主要是對其的通信能力進(jìn)行了重點的測試，因為通訊所代表的是信息之間的傳輸，除此之外還應(yīng)該考慮到的是通訊過程中對于數(shù)據(jù)的備份工作，并最終以波形進(jìn)行示例。在對三節(jié)點的系統(tǒng)進(jìn)行測試之后，我們基本可以確定三點結(jié)構(gòu)的構(gòu)架模式是完全可以滿足飛機在飛行過程中的控制任務(wù)的，當(dāng)對系統(tǒng)的接口進(jìn)行測試時，通過將任意的處理器進(jìn)行人為的故障演示之后，可以充分的證明系統(tǒng)是可以在出現(xiàn)兩次故障時還能夠正常工作的。防止了系統(tǒng)在發(fā)生故障的過程中系統(tǒng)的功能會逐漸下降的問題。

四、總結(jié)

對于可靠分布式容錯計算機主要應(yīng)該是對其的功能、網(wǎng)絡(luò)通訊能力進(jìn)行重點的研究，本文主要是對容錯式計算機在系統(tǒng)的構(gòu)架時可以采用時間系統(tǒng)來進(jìn)行構(gòu)架的相關(guān)建議，并且對于系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)和余度同步提出了相應(yīng)的技術(shù)參考，這樣在今后的構(gòu)架中可以為工程師提供適當(dāng)?shù)膮⒖挤较颉?/p>

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