常见的容错机制主要依据静 态结构冗余原理实现 ， 然而硬 件层 的冗余成本很 高且 实现复杂 ， 应用 软件 层的冗余则不具有通用 性。提 出一种基于进程冗余 的容错机制 和策略 ， 对 关键进 程构造双模冗余或 多模 冗余 ， 采用进程 间同步等手段确保冗余进程按 照同样 的执 行逻 辑运行 ， 监 控系统并对不 同的错误进行 相应的错误处理。 与传统 的ｇ － ＋ ￣ ２ ｒ 式相 比， 进程容错 管理 系统具有通 用性高 、 成本低 等
特点， 能在较 小的性能损耗下有效地保证 系统的高可靠性 ， 同时避 免 了硬件定制 的复杂 性， 并对应用程序和用 户透 明。 关键 词
中图分类号
容错计 算机
Ｔ Ｐ ３ ０ ２ ． ８
进 程冗余 双模冗余
文 献标 识 码Ｉ ７ ０错 错误 处理 Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ０ — ３ ８ ６ ｘ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ４ ． ０ ２ ６
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｈｉ ｇ ｈ — ｅ ｎ ｄ ｆ ａ ｕ ｌ ｔ — ｔ ｏ ｌ ｅ ｒ ａ ｎ ｔ ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｒ ｅ ｍａ ｉ ｎ ｌ ｙ ｕ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ ｋ ｅ ｙ ｓ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ｓ ｕ ｃ ｈ ａ ｓ ｂ ａ ｎ ｋ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｔ ｅ ｌ ｅ ｃ ｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ，ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｅ ｅ ｘ ｔ ｒ ｅ ｍｅ ｌ ｙ
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吴 楠 张 东 刘璧怡
（ 高效能服务器和存储技术 国家重点实验室 （ 浪潮 （ 北京） 电子信 息产业 有限公 司 山东 济南 ２ ５ ０ １ ０ １ ） 北京 １ ０ ０ ０ ８ ５ ）
摘
要
高端容错计算机 主要 应用 于银行 、 电信 等关键领 域 中， 对 于 系统失效 极其敏感 ， 保 证 系统关键进 程 的可靠 性至关 重要。
第３ ０卷 第 ４期 ２ ０ １ ３年 ４月
计 算机 应 用与软 件
Ｃｏ ｍｐｕ ｔ ｅ ｒ Ａｐｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ａ ｎ ｄ Ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ
Ｖｏ １ ． ３ ０ Ｎｏ ． ４ Ａｐ ｒ ．２ ０１ ３
面 向高 端 容 错 计 算 机 的进 程 容错 系统 设 计 与 实 现
ｍａ ｉ ｎ ｌ ｙ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｓ ｅ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｃ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｒ ｅ ｄ ｕ ｎ ｄ ａ ｎ ｃ ｙ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ，ｂ ｕ ｔ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｄ ｕ ｎ ｄ ａ ｎ ｃ ｙ ｉ ｎ ｈ ａ ｒ ｄ ｗａ ｒ ｅ ｌ ａ ｙ ｅ ｒ ｃ ｏ ｓ ｔ ｓ ｈ ｉ ｇ ｈ ａ ｎ ｄ ｉ ｓ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｅ ｘ ｉ ｎ ｅ ｘ ｅ ｃ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ， ｗ ｈ ｉ ｌ ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｄ ｕ ｎ ｄ ａ ｎ ｃ ｙ ｉ ｎ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｌ ａ ｙ ｅ ｒ ｉ ｓ ｏ ｆ ｌ ｏ ｗ ｖ ｅ ｒ ｓ ａ ｔ ｉ ｌ ｅ ．Ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｓ ａ ｆ ａ ｕ ｌ ｔ — ｔ ｏ ｌ ｅ ｒ ａ ｎ ｔ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ ａ ｎ ｄ ｐ ｏ ｌ ｉ ｃ ｙ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｒ ｅ ｄ ｕ ｎ ｄ ａ ｎ ｃ ｙ，ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｕｃ ｒ ｔ ｓ ｄ ｕ ａ ｌ — ｍｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｒ ｒ ｅ ｄ ｕ ｎ ｄ ａ ｎ ｃ ｙ ｏ ｒ ｍｕ ｌ ｔ ｉ — ｍｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｒ ｒ ｅ ｄ ｕ ｎ ｄ ａ ｎ ｃ ｙ ｏ ｎ ｋ ｅ ｙ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｅ ｓ ．Ｔ ｈ ｅ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｅ ｍｐ ｌ ｏ ｙ ｓ ｔ ｈ ｅ ｍｅ ａ ｎ ｓ ｏ ｆ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｓ ｙ ｎ ｃ ｈ ｒ ｏ ｎ ｉ ｓ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｏ ｅ ｎ ｓ ｕ ｒ ｅ ｔ ｈ ｅ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｒ ｅ ｄ ｕ ｎ ｄ ａ ｎ ｃ ｙ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｅ ｓ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ａ ｍｅ ｅ ｘ ｅ ｃ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ，ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ｖ ｉ ｓ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ａ ｎ ｄ ｍａ ｋ ｅ ｓ ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｅ ｒｏ ｒ ｈ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｏ ｎ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｆ ａ ｕ ｌ ｔ ｓ ．Ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｒ ａ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｆ ａ ｕ ｌ ｔ － ｔ ｏ ｌ ｅ ｒ ａ ｎ ｔ ｗ ａ ｙ，ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｆ ａ ｕ ｌ ｔ — ｔ ｏ ｌ ｅ ｒ ａ ｎ ｔ ｍａ ｎ ａ ｇ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｈ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｈ ｉ ｇ ｈ ｖ ｅ ｒ ｓ ａ ｔ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ａ ｎ ｄ ｌ ｏ ｗ ｃ ｏ ｓ ｔ ，ｃ ａ ｎ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ｅ ｎ ｓ ｕ ｒ ｅ ｈ ｉ ｇ ｈ ｒ ｅ ｌ ｉ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｗ ｉ ｔ ｈ ｌ ｅ ｓ ｓ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｌ ｏ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｖ ｏ ｉ ｄ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｅ ｘ ｉ ｔ ｙ ｉ ｎ ｈ ａ ｒ ｄ ｗ ａ ｒ ｅ ｃ ｕ ｓ ｔ ｏ ｍｉ ｓ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ａ ｍｅ ｔ ｉ ｍｅ， ｗｈ ｉ ｌ ｅ ｉ ｔ ｋ ｅ ｅ ｐ ｓ ｔ ｈ ｅ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｐ ａ ｒ ｅ ｎ ｔ ｔ ｏ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ａ ｎ ｄ ｕ ｓ ｅ ｒ ｓ
Ｌ ｉ ｕ Ｂｉ ｙ ｉ
（ Ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｈ ｉ ｇ ｈ － ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ Ｓ ｅ ｒ ｖ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ Ｓ ｔ ｏ ｒ ａ ｇ ｅ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ， Ｊ ｉ ｎ ａ ｎ ２ ５ ０ １ ０ １ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ） 。 （ １ ｎ ｓ ｐ ｕ ｒ（ Ｂ ｅ ｉｎ ｇ ）Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｙ Ｃ ｏ ． ，如 ， Ｂ ｅ ｊ ｉ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ８ ５， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａ
ＤＥＳ Ｉ ＧＮ ＡＮＤ Ｉ Ｍ Ｐ＝ Ｌ ＥＭ ＥＮＴＡＴＩ ｏＮ ｏＦ ＰＲＯＣＥＳＳ ＦＡＵＬＴ— ＴｏＬＥＲＡＮＴ Ｓ ＹＳ ＴＥＭ ＦｏＲ ＨＩ ＧＨ ． ＰＥＲＦｏＲＭ ＡＮＣＥ ＦＡＵＬＴ． ＴｏＬＥＲＡＮＴ ＣｏＭ ＰＵＴＥＲ
Ｗｕ Ｎａ ｎ
Ｚ ｈａ ｎ ｇ Ｄｏ ｎ ｇ