实时集群系统可靠性设计.docVIP

目 录 1 引言------------------------------------------------------------------------------------ 2 实时集群系统的可靠性设计--------------------------------------------------------- 2.1冗余设计------------------------------------------------------------------------- 2.2选择高可靠性设备-------------------------------------------------------------- 2.3 合理结构------------------------------------------------------------------------ 2.4网络规划------------------------------------------------------------------------- 2.5 利用可靠性理论对其进行分析估算------------------------------------------ 3 一个实时集群系统可靠性模型及分析---------------------------------------------- 3.1可靠性分析---------------------------------------------------------------------- 3.2可用性分析计算----------------------------------------------------------------- 4 结束语--------------------------------------------------------------------------------- 1 引言进入信息化社会后，各行各业都在竞相发展各自的高新技术产品和构建自己的信息处理环境。这就为计算机创造了更多的应用机会。当然也给计算机带来了挑战，如天气预报、核爆模拟、基因测序、航空航天器的电子操纵成像系统等。然而，这些计算又是非常费时的，许多问题即使在大型机、巨型机上求解也需花费几天甚至几十天的时间;若是在微机上计算，就可想而知了。而已有的向量机、SMP等中、大型机，由于价格昂贵，还不能普遍应用，好在人们可以利用用户所拥有的网络工作站的空闲时间进行并行计算。这就是90年代兴起的集群(Cluster)计算机。无论从性能价格比还是可用性、可伸缩性、可靠性方面，集群都有无比的优势和发展前景。就针对一个实时系统的硬件构成可靠性作以分析计算。 2 实时集群系统的可靠性设计cluster）就是一组计算机，它们作为一个整体向用户提供一组网络资源。这些单个的计算机系统就是集群的节点（node）。一个理想 的集群是，用户从来不会意识到集群系统底层的节点，在他/她们看来，集群是一个系统，而非多个计算机系统。并且集群系统的管理员可以随意增加和删改集群系 统的节点。 对于实时系统来说，除过在规定时间内处理完要求的任务外，可靠性是不能不给予重视的。但作为一个计算机系统来说，整个系统的可靠性是由软件系统和硬件系统的可靠性共同保证的。这两者都可通过良好的的设计获得高质量，但硬件在制造过程中可能会引入质量问题，如在工作时由于温度、腐蚀或震动而产生磨损，这两者对软件是不存在。所以软件系统的可靠性还不像硬件设备那样，有成熟技术研究方法。更不能照搬硬件设备衡量可靠性的分析方法。它的可靠性主要由设计开发阶段的各种措施和管理方法来保证。另外硬件又是软件运行的基础，硬件的故障自然会影响系统的正常工作。为了从根本上保证系统可靠。本文先对硬件系统的可靠性作进行了分析研究。集群计算机类型是很多的，就目前应用情况来说，不管哪类集群都要求高的性能、高伸缩性、高可用性。尤其是由多传感器构成的实时集群系统，可靠性要求就更高。如果设计构建不周到，就可能给日后应用埋下隐患。 冗余设计对于高可靠性的系统来说，这是常用的基本方法;也是除集群系统之外的其它系统、设备所采用的常规方法。在集群系统中，由于集群计算机的特殊结构，这种方法具有双重作用。一是对整个集群计算环境来说可以配备多机系统，构成多机备份。二是由于同种角色的多个节点的存在，构成了互为备份的系统。尤其对于实时集群计算机系统来说，专门负责通信的通信节点(或称为通信服务器)、集群处理数据存储节点(或称为数据库服务器)、作业控制台(前端机)等均可设计成多备份。另外, 必要时亦可将网络设备、通信链路都设计成多备份。图1所示系统为一多传感器集群计算机系统结构图。