容错关键技术
自动化控制系统中的故障诊断与容错技术
自动化控制系统中的故障诊断与容错技术引言：自动化控制系统已经广泛应用于各个领域，它能够提高生产效率、降低成本、减少人为错误等。
然而，在系统中存在故障的情况下，这些优势可能会被削弱甚至抵消。
因此，故障诊断与容错技术是自动化控制系统设计中至关重要的一部分。
一、故障诊断技术1.1 传感器故障诊断传感器在自动化控制系统中起着举足轻重的作用。
一旦传感器出现故障，可能导致系统数据的错误和不准确性。
因此，传感器故障诊断技术是确保系统正常运行的基础。
传感器故障诊断主要包括故障类型判别、故障定位和故障恢复等步骤。
1.2 执行元件故障诊断执行元件是自动化控制系统中的关键组成部分，包括电机、执行器等。
执行元件故障的发生可能导致系统运行不正常甚至停止。
因此，对执行元件进行故障诊断是确保系统高效运行的关键。
执行元件故障诊断主要包括故障检测、故障诊断和故障预测等步骤。
1.3 控制器故障诊断控制器是自动化控制系统的大脑，负责对传感器信号进行处理和判断，并对执行元件进行控制。
当控制器出现故障时，可能导致系统无法正常工作。
因此，对控制器进行故障诊断是确保系统稳定运行的关键。
控制器故障诊断主要包括故障检测、故障定位和故障修复等步骤。
二、容错技术2.1 冗余设计冗余设计是一种常见的容错技术，它通过在系统中增加冗余元件来实现对故障的容错能力。
例如，可以在控制器中增加备用处理器，在传感器网络中增加冗余传感器等。
当主要元件故障时，系统可以自动切换到备用元件，从而实现对故障的容错。
2.2 容错算法容错算法是一种软件层面的容错技术，它通过设计特定的算法来实现对故障的容错能力。
例如，在传感器故障的情况下，可以使用一些滤波算法对传感器数据进行处理，从而减少故障对系统的影响。
2.3 容错优化容错优化是一种综合的容错技术，它通过优化系统的结构和参数，使系统能够在故障发生时继续正常运行。
容错优化可以提高系统的容错能力，并降低故障对系统的影响。
三、应用案例3.1 电力系统中的故障诊断与容错技术在电力系统中，故障的发生可能导致系统的停电和线路短路等严重后果。
实时嵌入式容错系统的关键技术研究
关键词 ： 时系统；容错 ；可 靠性； 同步 ；故 障检 测 实
中图法分 类号 ： Ｐ ６ ．； Ｐ ０ ． Ｔ ３ ８１ Ｔ ３ ２８ 文献标 识码 ： Ａ 文章编 号： ００７ ２ ２ ０） ４３ ３．３ １０ —０４（０ ７ １—４ ３０
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软件架构设计中的容错
软件架构设计中的容错在软件架构设计中，容错是指软件系统在面对各种故障和异常情况时，能够保持正常运行或者能够自动恢复正常运行的能力。
容错设计是提高软件系统可靠性和稳定性的重要手段，能够减少因故障引起的系统中断和数据损坏，提高系统的可用性和可维护性。
容错设计通常包括以下几个方面：1.异常处理：软件系统中的异常情况包括输入错误、网络异常、资源不足等，良好的异常处理机制能够有效地捕获和处理这些异常，避免系统崩溃或产生错误结果。
合理的异常处理设计包括异常捕获、错误信息记录和输出、异常处理代码的编写等。
在架构设计中，可以通过统一的异常处理层来处理系统中的异常，这样可以减少重复代码，提高系统的可维护性。
2.数据备份和恢复：数据是软件系统的核心资产，任何数据的损坏或丢失都可能导致系统无法正常工作。
因此，数据备份和恢复是容错设计中非常关键的一部分。
合理的数据备份设计包括对关键数据的定期备份、备份数据的存储和保护、数据恢复机制的设计等。
此外，还可以使用冗余数据存储和分布式存储等技术来提高数据的可靠性和可用性。
3.容错机制：容错机制是软件架构设计中的核心要素之一，它包括了故障检测、故障隔离、故障恢复等方面的内容。
在实际应用中，可以使用多种容错技术来实现容错机制，如冗余设计、事务处理、消息队列、负载均衡等。
冗余设计是一种常用的容错技术，通过在系统中引入冗余组件或节点，当一个组件或节点发生故障时，可以自动切换到备用组件或节点，保证系统的连续性和可靠性。
4.容错测试：在软件开发过程中，容错测试是非常重要的一环，能够发现系统中的潜在问题和瓶颈。
容错测试包括对系统的稳定性、可用性和可靠性进行全面测试，模拟各种故障情况，验证系统在面对不同故障时的行为和表现。
通过容错测试，可以及早发现和修复系统中的问题，提高系统的健壮性和可靠性。
5.日志和监控：日志和监控是容错设计中的重要手段，能够帮助开发人员及时发现和解决系统中的故障和异常。
通过在系统中集成日志记录和监控功能，可以实时记录系统的运行状态和错误日志，并能够对系统的各种指标进行监控和分析。
如何进行容错和恢复的最佳实践
如何进行容错和恢复的最佳实践容错和恢复是系统设计和运维中的重要环节，是确保系统能够持续稳定运行的关键。
本文将介绍容错和恢复的最佳实践，包括设计原则、关键技术和实际案例。
一、容错和恢复的设计原则1.高可用性：系统应具备高可用性，即在故障发生时能够快速切换或自动修复，确保业务连续运行。
2.容错性：系统应具备容错性，即在单个组件或节点发生故障时，不影响整个系统的正常运行。
3.数据一致性：系统应保证数据的一致性，即在进行故障切换或恢复时，数据不会丢失或出现不一致的情况。
4.快速恢复：系统应能够快速进行自动或手动恢复，减少对业务的影响和损失。
5.容量规划：通过合理的容量规划，避免系统因为负载过大而导致故障发生。
6.监控和告警：及时监控系统的健康状态，及时发出告警，以便及时采取响应措施。
二、容错和恢复的关键技术1.数据备份和复制：通过定期备份数据、采用分布式存储、数据复制等方式，保证数据不会因单点故障而丢失。
2.冗余设计：通过设计冗余节点和冗余组件，当某个节点或组件发生故障时，可以切换到备用节点或组件，保证系统正常运行。
3.故障切换：通过设计故障切换机制，当某个节点或组件发生故障时，可以自动切换到备用节点或组件，无需人工干预。
4.异地容灾：将系统部署在不同地理位置，确保当某个地区或设备发生故障时，能够切换到其他地区或设备。
5.自动化运维：通过自动化运维工具，实现自动监控、自动告警和自动修复，减少人工操作和提高响应速度。
三、容错和恢复的实际案例1.云计算平台容错和恢复：云计算平台通常采用虚拟化技术和分布式存储技术，具备高可用性和容错性。
当某个物理节点发生故障时，平台会自动将虚拟机切换到其他节点，保证虚拟机的正常运行。
2.数据库容错和恢复：数据库通常采用主从复制的方式保证数据的一致性和容错性。
主数据库负责写入和更新操作，而从数据库负责读取操作。
当主数据库发生故障时，可以切换到备用的从数据库，保证业务的连续性。
3.分布式文件系统容错和恢复：分布式文件系统通常采用数据分片和冗余存储的方式，保证数据的完整性和可用性。
基于虚拟化技术的云计算平台容错性研究
基于虚拟化技术的云计算平台容错性研究近年来，随着云计算技术的发展，越来越多的企业和个人开始将自己的业务、数据放入云端。
云计算技术的快速发展，使得云计算平台已经成为了现代企业IT基础设施的重要组成部分。
然而，由于云计算平台具有高度的复杂性和异构性，导致云计算平台因各种原因造成的故障和灾难事件时有发生，给企业造成严重的损失。
因此，研究云计算平台的容错性显得非常重要。
在云计算环境下，虚拟化技术是实现容错性的关键技术。
虚拟化技术可以将物理主机上的硬件资源抽象成为多个虚拟机，从而提高了资源利用率，降低了云数据中心维护成本。
而且，虚拟化技术也为云计算平台容错性的提高提供了技术保障。
例如，利用虚拟化技术实现快速备份、恢复和迁移虚拟机等功能，使得云计算平台的容错性得到了很大的提高。
虚拟化技术的容错性主要体现在以下几个方面。
（一）虚拟机备份和恢复虚拟机备份和恢复是实现云计算平台容错性的一种重要手段。
通过对虚拟机进行备份，一旦虚拟机出现故障，可以及时地恢复虚拟机，从而保证云计算服务的稳定性和连续性。
虚拟机备份和恢复可以使用虚拟机管理系统（VMM）自带的备份恢复工具或第三方备份和恢复软件来实现。
在备份和恢复的过程中，需要考虑以下几个因素：1.备份和恢复速度：备份和恢复的速度对云计算平台的稳定性和连续性来说至关重要，因此需要选用高效的备份和恢复工具。
2.备份和恢复的空间：虚拟机备份和恢复需要占用一定的存储空间，因此需要充分考虑存储空间的大小和备份和恢复的频率。
3.备份和恢复的可靠性：备份和恢复需要保证数据的完整性和可靠性，采用多层次的备份和恢复策略可以有效提高数据的安全性。
（二）虚拟机迁移虚拟机迁移是实现云计算平台容错性的一种重要技术手段。
虚拟机迁移可以将一个虚拟机从一个物理主机迁移到另一个物理主机，从而实现虚拟机的高可用性和负载均衡性。
虚拟机迁移包括两种方法：主动迁移和被动迁移。
主动迁移是指虚拟机从一个主机迁移到另一个主机，而原来的主机仍然运行虚拟机；被动迁移是指虚拟机在主机故障时，自动恢复在备用主机上运行。
软件系统容灾与容错技术要点的指导
软件系统容灾与容错技术要点的指导软件系统容灾与容错技术是保障软件系统可靠性和可用性的关键措施。
在当今数字化时代，软件系统的重要性日益凸显，而随之而来的系统意外故障和安全威胁也日益增多。
因此，实施有效的软件系统容灾与容错技术至关重要。
首先，容灾技术是指在系统遭受意外故障或灾难性事件时，能够快速恢复系统运行或转移到备用系统，以保障业务连续性和不中断性的技术手段。
以下是容灾技术的要点指导：1. 备份与恢复：定期备份关键数据和系统配置信息，并确保备份的数据安全存储。
对于关键数据和系统，应同时采用多种备份方式，如本地磁盘备份、远程备份等。
备份数据的可靠性和完整性应通过定期校验来验证。
在系统故障时，应利用备份数据进行快速恢复。
2. 故障切换：多节点架构和高可用集群技术可有效避免单点故障。
通过配置主备节点或集群，当主节点发生故障时，系统能够自动切换到备用节点或其他可用节点，避免业务中断。
此外，故障切换过程应尽可能快速，避免长时间的业务不可用。
3. 容灾演练：定期进行容灾演练是评估和提高容灾技术可行性和有效性的重要手段。
通过模拟真实环境下的故障和灾难情景，评估备份恢复策略、故障转移流程等的可行性和可靠性，并及时修复演练中发现的问题，提高系统容灾能力。
其次，容错技术是指系统在面对软件错误时，能够自动检测、纠正和恢复，以保证软件系统的可靠性和稳定性的技术手段。
以下是容错技术的要点指导：1. 异常处理：针对软件系统可能发生的各种异常情况，如内存访问错误、网络故障等，需要设定相应的异常处理机制。
通过使用异常处理模块，能够捕获异常并进行恢复或协调处理，避免系统崩溃或数据丢失。
2. 数据可靠性：数据的可靠性对于软件系统的正确运行至关重要。
在设计和开发过程中，应采用数据校验和校验和技术来保证数据的完整性和准确性。
此外，对重要数据的存储和传输过程进行加密处理，防止数据被恶意篡改。
3. 自动化测试：通过自动化测试工具和技术，能够自动发现代码中的错误和潜在问题。
什么是计算机网络容错与恢复常见的计算机网络容错与恢复技术有哪些
什么是计算机网络容错与恢复常见的计算机网络容错与恢复技术有哪些计算机网络容错与恢复技术是指在计算机网络中，为了确保系统的可靠性和稳定性，在面临各种故障和意外情况时，采取一系列的技术手段来保障网络的正常运行。
本文将介绍计算机网络容错与恢复的概念以及常见的计算机网络容错与恢复技术。
一、计算机网络容错与恢复的概念计算机网络容错与恢复是指当计算机网络发生故障或者遭到攻击时，通过一系列的技术手段来保障网络的正常运行。
容错是指通过错误检测、错误纠正、冗余备份等技术手段，预防或者提供智能处理来减少错误带来的恶果。
恢复是指在故障发生之后，通过切换、备份恢复、故障隔离、故障恢复等技术手段，保障网络的功能性和可用性。
二、常见的计算机网络容错技术1. 错误检测与纠正技术错误检测技术可以通过校验和、循环冗余校验码（CRC）等方法检测出传输过程中的错误，确保数据的准确性。
纠错技术则是通过使用一些纠错码，比如海明码或者RS码，根据一定算法对数据进行纠错，从而恢复被错误修改的数据。
2. 冗余备份技术冗余备份是指将关键数据、关键设备或者关键系统在多个不同的位置进行备份，当出现故障时，可以使用备份来代替故障设备或者系统的运行。
冗余备份可以分为硬件冗余和软件冗余两种，常见的硬件冗余包括热备份、冷备份和温备份，而软件冗余则通过集群和镜像等技术手段实现。
3. 容错路由技术容错路由技术是指在网络通信过程中，通过使用多个备选路径和故障转发机制，在主路径出现故障时，及时寻找可靠的备选路径来传输数据。
常见的容错路由技术包括静态路由、动态路由协议和链路状态协议等。
三、常见的计算机网络恢复技术1. 故障隔离技术故障隔离技术是指在网络中，当发生故障时，及时将故障节点或者故障链路从网络中隔离，以保护整个网络的正常运行。
常见的故障隔离技术包括冗余链路、虚拟局域网（VLAN）和安全隔离等方法。
2. 故障恢复技术故障恢复技术是指在网络出现故障之后，通过一系列的手段来恢复网络的正常运行。
提高人脸识别系统的容错率的技巧与方法
提高人脸识别系统的容错率的技巧与方法人脸识别系统是一种广泛应用于安防、身份识别和电子支付等领域的技术。
然而，由于许多因素的干扰，如光线、姿势、装饰品、化妆等，人脸识别系统的准确性和容错率仍然存在一定的挑战。
为了提高人脸识别系统的容错率，以下是一些技巧与方法，供参考。
首先，多模态特征融合技术是提高人脸识别系统容错率的关键之一。
单一的人脸特征，如颜色、纹理等，容易受到环境因素的影响而失效。
因此，通过融合多个模态特征，如红外图像、三维图像等，可以提高整个人脸识别系统的稳定性和准确性。
这种方法不仅可以提供更多的信息，还可以使系统在不同环境下具有更好的适应性。
其次，特征优化是另一个重要的技巧。
通常情况下，我们使用的是人脸图像的特征向量进行识别。
然而，由于人脸图像具有高维度和冗余性，会导致维度灾难和计算复杂度的增加。
因此，通过特征选择和降维技术，可以提高系统的性能和容错率。
例如，可以使用主成分分析（PCA）和线性判别分析（LDA）等方法对特征进行优化和压缩，从而减少数据的冗余性，并提高系统的计算效率和鲁棒性。
此外，数据预处理也是提高容错率的重要步骤。
由于人脸图像可能受到光线、噪声等因素的影响，直接使用原始图像进行识别可能会导致误差。
因此，通过灰度化、直方图均衡化、滤波等预处理方法，可以提高人脸图像的质量和一致性。
例如，通过将图像转换为灰度图像，可以减少颜色差异的影响；通过直方图均衡化，可以增强图像的对比度和清晰度；通过滤波，可以降低噪声对识别的干扰。
在人脸检测和对齐方面，使用有效的算法和技术也是提高容错率的关键因素。
当前较为常用的人脸检测算法包括Viola-Jones算法和级联分类器等。
这些算法可以高效地检测人脸，并将其对齐到标准位置，从而减小因姿势、光照变化等因素造成的误差。
此外，还可以利用深度学习网络等方法进行人脸对齐，通过分析关键点之间的位置关系，将人脸图像对齐到标准位置，提高识别的准确性和容错率。
最后，持续的模型更新和优化也是确保人脸识别系统容错率的关键因素之一。
网络容错与故障恢复
网络容错与故障恢复在现代社会，网络已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
无论是个人使用还是商业领域，网络的稳定性和可靠性都提供了许多便利性。
然而，由于网络的复杂性和不可预测性，故障和中断是不可避免的。
因此，网络容错和故障恢复成为了保障网络可用性和稳定性的关键措施。
一、网络容错技术网络容错是指通过一系列技术手段来减少网络故障和中断对用户造成的影响，并保持网络的可用性。
下面将介绍一些常见的网络容错技术：1. 冗余技术冗余技术是一种通过增加冗余设备或路径来提高网络可靠性的方法。
例如，冗余路由器可以用作备份，当主路由器故障时自动切换到备用路由器，保证网络的连通性。
2. 负载均衡负载均衡是一种将网络流量分散到多个服务器上的技术。
通过将流量分散到多个服务器上，可以降低单个服务器的负载，并提高整个网络的性能和可用性。
3. 容错协议容错协议是一种在数据传输过程中具备自我修复能力的协议。
它能够检测和纠正数据传输中可能出现的错误，并确保数据的完整性和准确性。
二、网络故障恢复技术网络故障恢复技术是指在网络出现故障时，通过一系列措施来迅速修复故障，并将网络恢复到正常工作状态。
以下是一些常见的网络故障恢复技术：1. 自动重启服务自动重启服务是一种自动监控和重启网络服务的技术。
通过监控网络服务的状态，一旦出现故障，系统将自动进行重启，以恢复网络的正常功能。
2. 备份和恢复备份和恢复是一种通过定期备份数据和配置信息，并在发生故障时恢复到备份状态的技术。
这可以帮助快速恢复网络，并最小化对用户的影响。
3. 网络故障监测系统网络故障监测系统是一种用于实时监测和检测网络故障的技术。
它能够及时发现故障，并提供详细的故障报告，以便管理员能够快速定位和解决问题。
三、网络容错与故障恢复的重要性网络容错和故障恢复对于保障网络的可用性和稳定性至关重要。
以下是网络容错与故障恢复的几个重要方面：1. 最小化服务中断通过有效的网络容错和故障恢复措施，可以最小化网络服务中断的时间和影响。
容错纠错机制
容错纠错机制引言：在计算机系统和通信领域，容错纠错机制是一种关键性的技术，旨在在系统遇到错误时，能够自动检测、维护、甚至修复错误，以确保系统的可靠性和稳定性。
容错纠错机制广泛应用于许多领域，如数据库管理系统、分布式计算系统、通信协议等。
本文将介绍容错纠错机制的定义、原理、应用和未来发展趋势。
一、定义容错纠错机制是指在系统或网络中存在错误的情况下，通过技术手段识别、恢复或纠正错误的一系列方法和策略。
容错纠错机制的目标是保持系统的可用性和可靠性，使系统能够继续正常运行，即使在错误发生的情况下。
二、原理容错纠错机制的原理是通过引入冗余信息和检测校验码来实现错误的检测和纠正。
冗余信息是指在原始数据之外添加的额外信息，用于帮助检测和修复错误。
检测校验码是通过对数据进行计算，生成一个校验码，用于检测数据是否有误。
当发生错误时，系统可以利用冗余信息和校验码对错误进行定位和修复。
在信息传输过程中，容错纠错机制可以通过以下方法实现：1. 奇偶校验：奇偶校验是一种简单的容错纠错机制，通过在数据中添加一个比特位来检测错误。
接收方会根据接收到的数据计算奇偶校验位，并与发送方发送的奇偶校验位进行比较，以检测错误。
2. 海明码：海明码是一种更高级的容错纠错机制，它通过将数据编码为多个校验位和数据位的组合来实现纠错。
接收方可以使用这些校验位来检测错误，并通过运算来纠正错误。
3. 冗余备份：在分布式计算系统中，容错纠错机制可以通过将数据和计算任务复制到多个节点上来实现。
如果某个节点发生错误，系统可以从其他节点获取备份数据或重新分配任务，确保系统的连续性和可靠性。
三、应用容错纠错机制在许多领域有着广泛的应用，下面是几个典型的应用案例：1. 数据库管理系统：在数据库管理系统中，容错纠错机制用于确保数据的完整性和一致性。
通过在数据库中添加冗余信息和检测校验码，系统可以检测和纠正数据错误，避免数据丢失或损坏。
2. 分布式计算系统：在分布式计算系统中，容错纠错机制用于保证系统的高可用性和可靠性。
容错技术的4种手段
容错技术的4种手段容错技术是指在计算机系统中为了避免和解决软硬件失效所采用的技术手段。
容错技术是当前计算机系统中不可或缺的关键技术之一，它可以使系统在硬件和软件两方面都更加稳定可靠，为企业提高运行效率、降低损失提供保障。
下面将介绍几种常见的容错技术。
1. 冗余技术冗余技术是指在计算机系统中，对一些关键的硬件或软件部件进行备份，以此来保证计算机系统的运行不会因其中一部分出现故障而受到影响。
例如，可以对计算机存储器进行冗余备份，如果一个存储芯片发生故障，备用芯片可以顶替原来的芯片，使计算机系统继续正常运行。
2. 检错技术检错技术是指通过特定的算法和方法来检测数据传输或存储的过程中出现的错误，从而实现检测、恢复错误的目的。
例如，可以在存储器中增加奇偶校验功能，通过这种方法可以检查存储器中的数据是否正确，以保证数据传输的正确性。
3. 容错硬件容错硬件是一种设计方法，它在硬件电路中嵌入了故障检测和容错修复机制。
当系统中的硬件出现故障时，容错硬件可以检测到这些故障并进行修复，从而保证系统的正常运行。
例如，RAID（独立磁盘冗余阵列）就是一种常见的容错技术，它可以在磁盘阵列中进行数据备份和数据校验，从而保证数据的可靠性和完整性。
4. 容错软件容错软件是指设计具有容错功能的软件程序，这种程序可以检测和处理软件程序中出现的故障或错误，提供恢复或继续运行的选择。
例如，操作系统中的自动重启功能就是一种常见的容错软件，当操作系统发生故障时可以自动进行重启操作，从而避免系统由于故障而崩溃。
总的来说，容错技术对于保证计算机系统的稳定性、可靠性以及数据安全性都具有重要作用。
各种容错技术有各自的优缺点，需要在使用时根据具体情况选择最合适的技术手段。
《容错控制及应用》课件
容错控制是一项关键技术，可确保系统在遭受部分失效时仍能保持功能。本 课程将介绍容错控制的概念和意义，以及常见的技术和应用场景。
容错控制的概念和意义
1 定义
容错控制是利用现有技术手段来保持系统在出现故障的情况下仍能维持良好的运行状态。
2 意义
容错控制可以大大提高系统的可靠性和稳定性，保护关键数据和业务运行不受损失。
容错控制的各种术语
各种容错技术包括恢复、检测、纠正、重试和备份等。每个术语都有其各自的适用范围。
维护成本
容错控制措施的成本可能很高， 但与系统失效所造成的损失相 比，这是明智的投资。
容错控制与可用性的关系
容错控制可以让系统更加可用，即使在出现故障时也能够维持最小的运行能力。可用性不仅限于系统可靠性， 还包括数据和业务的连续性和稳定性。
总结与展望
容错控制几乎是所有技术中不可或缺的一部分，它可以确保系统在不可避免 的发生故障时仍然能够维持良好的状态。未来，容错控制将继续得到应用和 创新，以提高系统的可用性和可靠性。
定期保存系统的快照状态。在发生错误时，可以恢复到最新的快照状态。
3
检查点机制
在进程执行过程中定期保存程序执行状态。在进程失效时可以恢复到某个检查点 的状态，继续执行后续操作。
系统容错控制
多处理器容错
通过主备份电路和状态同步机制来保证多处理器系统的可靠性。
检错机制
设计有内在检查机制来检测故障发生，并采取相应措施以确保可靠性和安全性。
失败恢复
在发生错误时，系统能够快速恢复并重新启动，避免数据和业务的丢失。
实际应用场景
航空航天
飞行器必须使用各种容错控制来 确保长途飞行期间系统的安全和 可靠性。
飞行容错控制系统中的关键技术
2 容错飞行控制计算机系统 前文已经提到了，容错飞行控制计算机是飞行控制系
[5] European Aviation Environmental Report,2016. [6] T H E BOEI NG COM PA N Y 2 017 EN V I RON M EN T
REPORT,2017. [7] 刘国君.民航制造业供应链协调管理初探[J].科技视界，
2017(5):324,257.
科技创新导报 2018 NO.25 Science and Technology Innovation Herald
DOI：10.16660/ki.1674-098X.2018.25.008
航空航 车意彬 (航空工业陕西飞机工业(集团)有限公司 陕西汉中 723000)
1 冗余配置问题 我国的飞行系统的冗余配置方面，并不是自主决定的，
还是 借鉴西方的 数 据，对 完 成任 务的可靠性与飞 行 安 全 性进行设计更改。 1.1 余度数的选择
余度数的选择与系统的可靠性有着很大的关联，还要 兼顾系统的体积、重量、费用以及余度数的管理方式等方 面的要求。由此看来，余度数的选择必须十分 谨慎，但是 还 要注 意一点 就 是 余度 这一 技 术是与系统的可靠性有关 联的，甚至可以说是成反比关系，余度数越高，系统的稳定 性就会下降。甚至于余度数增加到了一定的程度是，系统 的可靠行的增长将会变得十分缓慢，所以设计选择中应该 选择最小的余度数来满足规定的可靠性指标，即应用到了
汽车线控技术系列10----容错技术
2-7容错技术
执行机构的容错
由于容错控制的需要，建立了直流电机的模型。利用最小方差方法、 基于自适应 Kalman滤波技术在线估计参错水平一样数基于在线估计和 离线估计的对比结果、车辆试验等，评价电机的故障诊断和容错控制。 结果表明，故障诊断和容错控制有效改善了线控转向系统的可靠性和 安全性。采用双电机、双控制器架构不降低控制系统性能而对单点故 障容错仲裁总线、电机的机械布置、开发的控制算法使得在发生单点 故障时系统自动重构。
2-7容错技术
1一转向盘:2一转向盘转角传感器、力矩反执行机构:3-CAN总线;4一电 机控制器5一蜗杆传动减速器:6一小齿轮17一小齿轮2:8一齿条:9一小齿 轮转角传感器:10一钟裁总线
2-7容错技术
线控转向系统的容错技术 线控转向系统的容错方法包括硬件冗余容错方法和软件冗余容错方法两种。
基于观测器的解析冗余方法，可降低原基于三重冗余车轮转角传感器的线控转向 系统的冗余的传感器的总数而仍然保持高的可靠性。利用车辆和线控转向系统的 合并模型设计全状态观测器估计车身側偏角。由观测的、测量的车辆状态(质心 侧偏角和横摆角速度)估计转向角度。利用多数表决的方法建立障发现和隔离算 法，用于发现有故障的传感器保持安全行驶。提出的解析冗余算法和原来采用全 硬件冗余的系统的容错水平一样.
基于多维 Gauss I隐藏 Marko模型的容错控制策略，利用硬件冗余方法建立了转向盘转角 传感器容错控制策略。通过硬件在环试验验证控制策略的效果，结果表明控制策略有效改 善了线控转向车辆在发生传感器故障方面的可靠性和安全性。
以软件解析冗余为基础的线控转向系统传感器故障重构方法。以现有的线控转向系统为基 础，从最优控制角度出发，基于 Riccati型方程构建了线控转向系统主要传感器的最优软件 解析故障重构方法，并进行了传感器故障重构
利用容错技术提升网络可靠性的方法(四)
网络已经成为现代社会不可或缺的一部分，无论是个人生活还是商业活动都离不开网络的支持。
然而，由于人为因素及各种意外情况，网络出现故障的情况时有发生。
为了提升网络的可靠性，降低故障对人们生活和工作的影响，容错技术成为了一种有效的解决方案。
一、备份与冗余备份与冗余是容错技术中常用的方法之一。
在网络系统中，可以通过备份数据来确保数据的可靠性。
例如，对于重要的文件和数据库，可以设置定期自动备份，并将备份数据存储在不同的硬盘、服务器或地理位置上。
这样，即使某个设备或地点发生故障，仍然能够通过其他备份来恢复数据，保证网络的正常运行。
此外，冗余也是一种常见的容错技术。
通过在网络中增加冗余设备或路径，能够实现设备或路径的热备份。
一旦主设备或路径发生故障，备用设备或路径会立即接管工作，保证网络的连续性和可靠性。
例如，企业级网络中常用的冗余方案有热备份服务器、冗余路由器等。
二、故障检测与诊断及时检测和诊断网络故障是提升网络可靠性的关键一环。
在网络中引入故障检测与诊断系统，能够实时监测网络设备的状态，发现故障并迅速采取措施修复。
例如，网络监控系统可以监测网络设备的运行状态、数据传输速率等指标，一旦发现异常情况，就能够及时发出警报并通知管理员采取相应的措施。
除了实时监测，故障诊断也是关键环节之一。
网络故障可能由多种原因引起，如硬件故障、软件错误或网络拥塞。
通过故障诊断系统，能够分析故障发生的原因，并给出相应的解决方案。
例如，网络管理系统可以根据故障现象和设备状态来判断故障原因，并提供相应的故障处理指南，帮助管理员快速解决问题。
三、容错编码技术容错编码技术是一种通过在数据中引入冗余信息来纠正和恢复错误的方法，被广泛应用于提高通信和存储系统的可靠性。
例如，在存储系统中，可以使用冗余数据来纠正和恢复硬盘中的错误数据，提高数据的完整性和可靠性。
在通信系统中，可以使用差错检测和纠错编码技术来保证数据传输的正确性。
容错编码技术可以提高网络的抗干扰能力，减少错误传输对网络性能的影响。
实现云计算平台的高可用与容错能力
实现云计算平台的高可用与容错能力随着云计算技术的发展，越来越多的企业和个人开始采用云计算平台来提供各种服务和存储数据。
然而，在面对大规模的数据和用户访问时，云计算平台的高可用性和容错能力成为了一个至关重要的问题。
本文将探讨实现云计算平台的高可用性和容错能力的关键技术和最佳实践。
一、分布式系统的高可用性云计算平台是一个分布式系统，其高可用性是指系统能够在面对各种故障和意外情况时，仍然能够提供稳定可靠的服务。
要实现高可用性，首先需要在设计和部署时考虑系统的冗余和负载均衡。
通过将计算和存储资源分布到多个物理节点上，并使用负载均衡算法来平衡请求的分发，可以有效降低单点故障的风险。
另外，多节点的冗余备份也是提高可用性的重要手段。
通过在不同的节点上备份数据和服务，可以在一个节点发生故障时快速切换到备用节点，保证服务的连续性和稳定性。
此外，还可以使用故障检测和恢复机制，在节点出现故障时自动将服务迁移到其他可用节点上，以保证系统的高可用性。
二、容错技术的应用容错技术是指在系统出现故障或错误时，能够自动检测和纠正错误，保证系统的正常运行。
在云计算平台中，容错技术是提高系统稳定性和可靠性的重要手段。
以下是几种常用的容错技术的应用：1. 冗余和备份：通过将数据和服务冗余备份到不同的节点上，可以在主节点出现故障时快速切换到备用节点上，保证服务的连续性和可用性。
2. 容器化和虚拟化技术：通过将应用程序和服务容器化或虚拟化，可以在节点出现故障时快速迁移容器或虚拟机到其他节点上，以保持系统的高可用性。
3. 容错算法：采用一些容错算法，如冗余检测、错误纠正等，可以对系统中的错误进行检测和修复，提高系统的容错能力。
三、监控和自动化管理实现高可用性和容错能力的关键是及时检测故障并采取相应措施。
为此，监控和自动化管理是不可或缺的。
云计算平台需要实时监控节点的状态和性能，通过定期检测和分析节点的负载情况，可以及时发现潜在的问题并采取措施进行调整。
高铁列车网络通信系统的容错性研究
高铁列车网络通信系统的容错性研究引言：随着科技的不断发展和网络的普及应用，高铁列车网络通信系统的重要性日益突出。
作为现代交通工具中及时、准确地传递信息的关键要素，高铁网络通信系统必须具备高度的可靠性和容错性，以确保列车运行的安全和稳定性。
本文将从容错性的定义、高铁列车网络通信系统的特点以及作为容错系统的关键技术若干方面进行研究和探讨。
一、容错性的定义及重要性容错性，顾名思义，是指系统在遭受到一定程度的故障、干扰或攻击后，仍能够正常运行或者在有限时间内自动恢复到正常状态的能力。
对于高铁列车网络通信系统而言，它承担着信息传输、安全监测、列车调度等重要任务，因此具备高度优秀的容错性能是其不容忽视的需求。
高铁列车网络通信系统的容错性具有以下重要意义：1. 提高安全性：高铁网络通信系统容错性能强，可以更好地保护系统免受网络攻击或恶意干扰，确保列车网络通信的数据传输安全。
2. 提升稳定性：系统容错性好能够减少网络故障对列车网络通信系统运行的影响，提高系统的稳定性和可靠性。
3. 提高服务质量：容错性好的高铁列车网络通信系统可以更快速地恢复正常状态，从而降低服务中断的风险，提升用户体验和服务质量。
二、高铁列车网络通信系统的特点高铁列车网络通信系统具有以下几个特点：1. 复杂性：高铁网络通信系统是一个复杂的整体，涉及到多个子系统和大量的硬件设备、软件系统。
这种复杂性给容错性的实现带来了挑战。
2. 实时性：高铁列车网络通信系统的数据传输需要满足实时性的要求，以保证列车安全和运行的准确性。
3. 移动性：高铁列车网络通信系统在列车高速运行的同时也要能保持良好的通信连接，因此需要具备一定的移动性能。
三、容错系统的关键技术为了提高高铁列车网络通信系统的容错性能，必须采取一系列的关键技术来应对各种可能的故障和攻击。
以下是几个重要的容错技术：1. 冗余设计：冗余设计是提高容错性的常见方法。
通过增加冗余设备或者子系统，当主设备出现故障时，备用设备能够自动接手工作，以保证网络通信的连续性。
Docker容器的可靠性与容错技术
Docker容器的可靠性与容错技术随着云计算和虚拟化技术的不断发展，Docker容器在如今的软件开发和部署中已经扮演了重要的角色。
Docker的出现使得应用程序的打包、移植和运行变得更加轻松和高效。
然而，与任何技术一样，Docker容器也面临着一些可靠性和容错的挑战。
本文将对Docker容器的可靠性问题进行探讨，并介绍一些常用的容错技术。
首先，Docker容器的可靠性主要取决于容器运行环境的稳定性。
Docker容器的运行环境通常包括主机操作系统和Docker引擎。
如果主机操作系统存在漏洞或者配置不当，可能导致容器的不稳定甚至崩溃。
因此，保持主机操作系统的更新并采用最佳的配置是确保容器可靠性的重要一环。
其次，Docker容器本身的可靠性也需要考虑。
在Docker容器中，每个应用程序通常运行在独立的容器中，并且容器之间是隔离的。
然而，容器的隔离并不意味着容器是绝对安全的。
如果一个容器受到攻击或者应用程序出现问题，可能会对其他容器产生影响，导致整个系统的可靠性问题。
因此，合理设置容器的访问权限、实施网络策略以及定期监控和审计容器的运行状态都是确保容器可靠性的重要措施。
另外，容器的数据持久性也是可靠性的重要方面之一。
Docker容器的特点是易于创建和销毁，因此数据的持久性常常是一个挑战。
常规的数据存储方式，例如将数据存储在容器内部的文件系统中，会面临数据丢失的风险。
为了确保数据的持久性和可靠性，可以采用各种容器数据卷和持久化存储技术。
例如，可以将数据存储在主机上的卷中，或者使用专门的存储系统，例如分布式文件系统或对象存储系统。
此外，Docker容器的容错技术对于提高系统的可靠性也起到了关键作用。
容错技术可以帮助系统在面临故障或异常情况时保持正常运行或者迅速恢复。
在Docker容器中，常用的容错技术包括容器监控和自动重启、容器编排和集群部署等。
容器监控和自动重启可以及时发现和处理容器的故障，并自动重启故障的容器，确保应用程序的连续可用性。
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容错关键技术
一个容错系统包含四个要素：首先是故障检测,这是容错系统必不可少的环节，其他环节以此为基础；其次是对出现的故障所造成的影响进行评估并限制其进一步传播；最后是对确定为不可恢复的故障进行处理。
容错的基本步骤概括起来是故障检测→处理故障→系统恢复。
防止故障造成系统失效有两种基本技术：即是故障掩蔽技术和系统重组技术。
故障掩蔽是防止故障造成差错的各种技术，换句话说要将发生的故障隐蔽起来。
这类技术不要求在容忍故障前检测故障，但要求做到故障包容。
故障包容是指使故障的影响局部化，不希望一个故障全局地影响整个系统的性能。
在故障效应达到模块的输出之前，通过隔离或校正来消除它们的影响，从而达到容错的目的。
掩蔽技术不改变系统的结构，即系统部件的逻辑关系相对固定，因此掩蔽技术又称静态冗余技术。
当掩蔽冗余因模块中的故障而耗尽时，再发生故障就会在输出产生错误。
系统重组是防止差错导致系统失效的各种技术。
系统重组技术首先做到故障检测，然后做到故障定位，最后做到系统恢复。
系统重组技术称动态冗余技术。
故障掩蔽技术及系统重组技术是达到容错的两种基本途径。
而它们又建立在资源冗余的基础上的。
资源冗余主要有两种基本形式:硬件冗余和软件冗余。
1、硬件冗余
实时系统中应用最广泛的冗余形式是硬件的物理重复。
随着半导体元件体积的缩小及成本的下降，硬件冗余成为更实用的一种冗余方法。
硬件冗余有两种形式：被动冗余和主动冗余。
被动硬件冗余又称静态硬件冗余，是指冗余结构并不随故障情况的变化的冗余的形式。
被动硬件冗余应用了故障掩蔽的概念，将发生的故障隐蔽起来，防止故障造成差错。
被动硬件冗余的基本机理是通过多数表决隐蔽发生的故障。
这种冗余方法一般用于多机系统。
主动硬件冗余又称动态硬件冗余，是通过故障检测，故障定位及系统恢复来
达到容错的一种技术。
由于系统恢复采用某种重组技术，因此系统冗余结构将随故障情况发生变化。
这种技术不会防止故障产生差错，但防止差错产生失效，这类应用允许发生暂时的故障的错误结果，只要系统在规定时间内进行重组并恢复正常工作。
主动硬件冗余技术与被动硬件冗余技术相比有以下优点：
（1）有更大的隔离灾难性故障的能力，这对密集的微电子电路特别重要；
（2）直到所有的后备资源耗尽了，系统才失效，因此可靠性较高；
（3）系统平均寿命增益可以大大加强；
（4）可利用后备单元的不加电元件潜在的低功耗特点；
（5）利用向后恢复能消除由瞬间故障引起的错误；
（6）易于调节后备单元的数量类型；
（7）成本比较低。
下面我们重点分析主动硬件冗余的几个方案。
方案一双机比较
最简单的双机比较方案如下图所示：
图 1 最简单的双机比较方案图
两个相同并行执行相同的计算，其结果由比较器进行比较，这是最简单的双机比较系统只提供故障检测能力，但不提供容错能力，但若配之以故障定位技术及切换技术，可以做到容错。
例如，当比较器给出不一致信号时，可以对两个模块分别进行故障测试，以确定有故障的模块，然后将正常模块输出作为系统输出，系统成为单机系统继续运行。
方案二双机备份
双机备份方案如下图所示：
图 2 双机备份方案图
一个模块为主用模块，用以产生系统输出，另一模块作为备用。
采用各种故障检测技术及故障定位技术来确定发生故障的模块。
若主用模块发生故障，则进行重组，使一个正常的备用模块成为主用，从而使系统恢复正常运行。
在进行重组的过程中系统正常运行发生暂时中断。
备用替换中的备件可分为热备份与冷备份。
采用热备份时，备件与主件同时工作，随时准备替换主件的工作。
采用冷备份时，备件平时不通电，直至需要它替换主件工作时才开始工作。
热备份的优点是中断正常的时间短。
冷备份的优点是备件平时不消耗功率。
对于电源功率很紧张的系统，可采用冷备份。
但对于系统要求系统重组的时间尽可能短，应采用热备份。
方案三监督计数器
监督计数器是一个需要以一定周期计数的计数器(可用软件实现)，用它可以检测系统的故障。
其基本思想是：当一个系统无故障时，它能按照一定的周期进行计数。
如果监督计数器中的计数值超过一定的时间仍未变化，则指出系统中出现故障。
监督计数器的周期按照应用系统的要求而定。
监督计数器不仅能检测硬件故障，也能检测软件故障。
例如，一个软件如进入一个死循环，它就会超过正常执行该软件所需的时间，监督计数器就会因得不到及时变化而给出出错指示。
监督计数器仅是一种故障判定方法，要加上系统切换和重组硬件和软件才能真正形成硬件冗余。
2、软件冗余
在计算机容错系统中，许多故障检测及容错技术可用软件来实现。
这时硬
件冗余的硬件可减至最少，而冗余的软件成为主要手段。
与硬件容错设计的动态冗余技术类似，用一个静态冗余的NVP(N份程序设计)结构为核，再用S份程序作为后备，随时替换NVP中出现的差错的程序，这样就构成了一个混合的动态冗余系统。
这种系统由于对时间和空间的需求量太大，故很少有实际应用。
如果NVP结构退化到一个极端的情况：N=1，则可以得到一个特别有意义的动态冗余结构—恢复块(RB)结构。
RB结构的原理是：主块首先投入运行，如果检测出故障，经现场恢复后由一个后备顶上继续运行，这一过程可以重复到耗尽所有后备块，或者某个程序的故障行为超过了预料，从而导致了不可恢复的后果。
恢复块结构的可靠度极大地依赖软件故障的故障覆盖率(成功检测和恢复的概率)。
过低的恢复覆盖率将使RB结构失去意义。
如果覆盖率小于0.9，则RB结构对可靠度几乎没有改进。
然而，除了二份程序设计技术外，其它软件故障检测技术很难使覆盖率达到0.9。
因此RB结构不宜用与高可靠度要求的场合。
在实时多任务系统中，我们采用了另一种软件冗余方法——任务级动态冗余。
任务级动态冗余方法是实时系统中瞬间故障的恢复方法之一。
该方法与RB 结构不同，是在实时多任务的环境下，充分利用操作系统提供的功能，对各个基本任务建立后备的任务作为冗余，并对后备任务进行容错调度，从而起到类似于重试或卷回恢复的作用，达到消除瞬间故障影响的目的。
（1）任务级动态冗余实现
由于实时多任务环境难于建立检查点并支持卷回恢复，而任务级动态冗余的思想充分利用了实时多任务操作系统提供的任务管理功能，为基本任务建立后备任务作为冗余，并对各个任务进行任务容错调度以消除瞬时故障的影响。
实时任务级的动态冗余是基于以下几点：
（1）实时多任务操作系统允许同时执行多个任务，每一个任务都能够独立于其它任务而运行。
任务是实时多任务操作系统唯一能动的目标,它完成所有的工作。
一个任务在它的整个生存期内可以有五种状态:睡眠、挂起、睡眠一挂起、
就绪和运行。
任务总处于某种状态下，直到事件的出现使任务状态改变。
这些事件可以是一个中断、一个信息到达邮箱、一个单元收到信号量等等。
（2）任务可以被赋予不同优先级，处理机不是按时间片等方法调度任务，而是按优先权驱动事件的调度方法调度任务的执行。
一个任务如果是在就绪状态下具有逻辑上的高的优先级,则首先获得处理机。
中断任务的优先级通常比一般任务的优先级要高，它们一发生就总是中断处理机。
（3）一个任务未被建立时仅是存放在系统内存的代码集合，建立该任务时,系统根据其相应的说明字段及局部堆栈，堆栈中定义了该任务的运行环境。
从节省内存讲应删除不用的任务,删除仅使任务退出任务队列，并不是删除任务本身。
被删除的任务还可以随时重建。
（4）被建立的任务马上进入就绪状态,如果系统中已有处于就绪状态的任务，那么这些任务根据其优先级排队，同一优先级的任务按就绪状态时间长短进行排队，就绪时间长的比时间短的先运行。
运行任务执行完后被删除，放弃对处理机的控制，就绪队列中的第一个任务才能进入运行状态。
当一个优先级高于运行任务优先级的任务进入就绪队列时，就会抢占运行。
抢占时，运行任务的标记及相应的寄存器内容被系统保存在该任务的堆栈区中，将新建立任务的局部堆栈取代现时运行的堆栈，并加载有关寄存器内容,然后新任务投入运行。
（5）由于任务有可能随时被异步产生的事件所激活而投入运行一实时处理,所以任务必须是以过程的形式出现，且这个过程的功能实体必须处于无限循环之中，过程体内完成所希望的运算。
根据以上几点,结合应用程序的要求，可以采取以下的措施:
(l)把应用程序分解成多个任务，任务以过程的形式出现，而不是主模块。
(2)根据应用程序的要求事先给各个任务安排优先级，使得任务可以根据要求及时占有处理器，实现实时处理。
(3)为各基本任务准备一个后备任务存放在内存中，平时后备任务不建立，不占系统资源，仅在需要时才激活使用,后备任务的优先级比相应的优先级要高。
(4)为实现恢复功能的后备任务可以与原有任务完全一样，也可以是替换算法，这样可以避免原有任务可能存在的软件设计错误。
（5）后备任务理论上可以反复使用，可以认为系统具有无限多个相同的冗余备份，也可以为每个任务准备多个不同的后备任务，即多个替换算法,增加系统的恢复能力。