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软件容错技术 北京航空航天大学工程系统工程系 2009.05 软件容错技术 软件容错技术是提高软件可靠性 很重要的方法之一。 2 目标 有哪些软件容错技术 有哪些故障检测技术 有哪些故障处理方法 什么是信息容错及其实现技术 什么是时间容错及其实现技术 什么是结构容错及如何实现二种基本的结构容错 结构容错的组合容错的概述 如何设计一个容错软件，其设计过程是什么 3 内容 1 故障检测 2 故障处理 3 信息容错 4 时间容错 5 结构容错 6 容错软件的设计过程 4 什么是容错技术？ 5 什么是容错技术？ 容错技术是研究在系统存在故障的情况 下，如何发现故障并纠正故障使计算机系统 不受到影响继续正确运行，或将故障影响降 到可接受范畴的技术，使系统能继续满足用 户的要求。 6 两类故障 对软件而言，一般系统故障可分为两大类： 内在故障 是指由于在软件的设计（需求分析、概要 及详细设计）、生产（编程）过程中考虑不周等人为 错误而导致软件本身的故障，在系统中使软件发生失 效，这一类故障具有永久性、重复性、不可恢复的特 征。 外在故障 是指由于外界因素导致系统存在故障，多 为硬件错误等环境因素影响所致，具有瞬态、偶发性、 可恢复的特征。 容错的意义是当系统发生上述两类故障时，系统 不受到影响或将有害影响限制在一个较小的范围。 7 有哪些软件容错技术？ 8 容错的关键思想是冗余！ 冗余可包括： 1. 信息冗余：通过对信息中外加一部分信息码或将信 息存放在多个内存单元或将信息进行备份等实现冗 余。 2. 时间冗余：通过软件指令的再执行实现冗余。 3. 结构冗余：通过余度配置模块单元或软件配置项 来实现冗余，结构冗余包括结构静态冗余、结构 动态冗余和结构混合冗余。 9 容错技术的类型 软件实现容错设计就是针对上述资源（信息、时间 和结构）进行冗余配置，所以软件容错技术可包括： 1. 时间容错：实现在编码级上的一种容错方式，通过 软件指令的再执行来诊断系统是否发生瞬时故障， 并排除瞬时故障的影响。目的是为了解决由于外界 随机干扰造成的外在故障。 2. 信息容错：实现在编码级上的一种容错方式，是 在数据（信息）中外加一部分信息，以检查数据 是否发生偏差，并在有偏差时纠正偏差。目的是 消除一些重要的数据通信的外在故障。