第八章容错技术详解
容错性
故障系统的协议(3)
两个忠诚将军和一个叛徒的问题
可靠的C-S通信
RPC系统失败的五种情况： • 客户不能定位到服务器 • 客户到服务器的请求消息丢失：使用定时器 • 服务器在收到请求后崩溃
– 最少一次语义： 再次尝试操作，将应答传给用户，RPC最少执行一次 – 最多一次语义： 放弃并报告失败，RPC最多执行一次
• 复制进程，用一个容错的进程组来代替一个脆弱的 进程 • 需要多少复制?
– 如果系统能经受K个组件的故障而且能满足规范的要求,被 称为K容错的 – 如果组件是失败沉默的，具有K+1个组件即可 – 如果组件发生拜占庭错误（ Byzantine fault ），继续错 误运行，则至少需要2K+1个组件才能获得K容错 – 拜占庭错误：在非失败沉默模型下，一个有故障的进程可 能会对其它进程发出干扰消息，从而影响这些进程的正常 工作。 – 拜占庭错误是所有故障类型中最严重的
• 虚拟同步 • 消息排序 • 实现虚拟同步
虚拟同步 Virtual Synchrony (2)
虚拟同步： •保证多播到组视图的消息被传送给组中的每个正常进程 •如果发送消息的进程在多播期间失败，则消息或者传递给剩余的所有进程， 或者被每个进程忽略 •所有多播都在视图改变之间进行
虚拟同步多播的原理
– 接收者不反馈，只有通知消息丢失时反馈一消息 • 不能保证永远不发生反馈拥塞 • 发送者需要一直在缓存器中保留消息 – 无等级的反馈控制 – 分等级的反馈控制
无等级的反馈控制
Nonhierarchical Feedback Control
反馈抑制：几个接收者要发送重发请求，但是第一个重发请求抑制了其他的请求。 具有很好的可扩展性 问题： •需要每个接收者对反馈消息进行准确的调度，否则还会有多个接收者同时反馈 •中断其他成功接收消息的进程
容错控制系统
容错控制系统培训2011年8月3.1 容错控制系统3.1.1 容错控制概述容错原是计算机系统设计技术中的一个概念，指当系统在遭受到内部环节的局部故障或失效后，仍然可以继续正常运行的特性。
将此概念引入到控制系统中，产生了容错控制的概念。
容错技术是指系统对故障的容忍技术，也就是指处于工作状态的系统中一个或多个关键部分发生故障时，能自动检测与诊断，并能采取相应措施保证系统维持其规定功能或保持其功能在可接受的范围内的技术。
如果在执行器、传感器、元部件或分系统发生故障时，闭环控制系统仍然是稳定的，仍具有完成基本功能的能力，并仍然具有较理想的动态特性，就称此闭环控制系统为容错控制系统。
3.1.2 容错控制分类根据不同的产品和客户需求，容错控制系统分类方式有多种，重点介绍两种：⏹按设计分类：被动容错控制、主动容错控制；⏹按实现分类：硬件容错、功能容错和软件容错。
3.1.2.1按设计分类的容错控制1 被动容错控制介绍被动容错控制是设计适当固定结构的控制器，该控制器除了考虑正常工作状态的参数值以外，还要考虑在故障情况下的参数值。
被动容错控制是在故障发生前和发生后使用同样的控制策略，不进行调节。
被动容错控制包括：同时镇定，完整性控制，鲁棒性容错控制，即可靠控制等几种类型。
2 主动容错控制介绍主动容错控制是在故障发生后需要重新调整控制器参数，也可能改变控制器结构。
主动容错控制包括：控制器重构，基于自适应控制的主动容错控制，智能容错控制器设计的方法。
3.1.2.2按实现分类的容错控制1 硬件容错技术容错控制系统中通常采用的余度技术，主要涉及硬件方面，是指对计算机、传感器和执行机构进行硬件备份，如图3所示。
在系统的一个或多个关键部件失效时，通过监控系统检测及监控隔离故障元件，并采用完全相同的备用元件来替代它们以维持系统的性能不变或略有降级(但在允许范围之内)。
硬件冗余技术虽然可以提高系统的可靠性，但增加了系统的备用部件，提高了控制系统的成本，也增加了元件故障的概率。
软件测试中的安全容错性验证技术详解
软件测试中的安全容错性验证技术详解在软件开发过程中，安全容错性验证技术扮演着至关重要的角色。
这些技术的目标是确保在各种不可预测的情况下，软件系统能够保持稳定运行，并能抵御各种潜在的安全威胁。
本文将详细解释软件测试中的安全容错性验证技术，以及为什么这些技术对于确保软件系统的稳定性和安全性至关重要。
让我们来了解一下什么是安全容错性验证技术。
在软件测试过程中，安全容错性验证技术旨在检测系统是否具备适应各种潜在错误和非预期输入的能力，以及系统在遇到错误时是否能够恢复到一个可控状态。
这些错误可能是由于软件设计或实现中的缺陷、外部攻击或其他不可预测的因素引起的。
通过使用安全容错性验证技术，在软件系统部署之前，我们可以识别出潜在的安全威胁和系统漏洞，并对其进行修复和改进。
接下来，我们将讨论一些常见的安全容错性验证技术。
首先是异常处理技术。
异常处理是一种通过在代码中捕获和处理潜在的异常情况来确保系统稳定性的方法。
在软件测试中，我们通过模拟各种异常情况，如无效的输入、内存溢出和系统崩溃等，来测试系统对异常情况的反应。
这有助于识别系统在面对异常情况时是否能够正确处理并恢复到一个可控状态。
另一个重要的安全容错性验证技术是边界测试。
边界测试旨在测试系统对输入边界条件的处理能力。
输入边界条件是指各种可能的输入值的极限情况，如最小值、最大值、空值等。
通过对这些边界条件进行测试，我们可以验证系统在极端情况下是否能够正确处理输入，并确保系统不会因为输入边界情况而崩溃或产生安全漏洞。
安全容错性验证技术还包括内存安全性验证。
内存安全性是指确保程序在运行过程中不会出现内存泄漏、缓冲区溢出或访问非法内存等问题。
通过使用内存安全性验证技术，我们可以检测和预防这些潜在的内存安全问题，并确保系统在运行过程中能够稳定和安全。
还有一些其他的安全容错性验证技术，如输入验证、身份验证和访问控制。
输入验证技术用于确保系统能够正确验证和过滤用户输入，以防止潜在的安全漏洞和攻击。
计算机容错技术优选PPT
魏贇
第一章 概述
容错和可靠性 容错技术的发展概况 容错技术的主要内容 容错技术应用
一、容错和可靠性
故障、失效和错误的概念 可靠性的概念 容错的概念 可靠性和容错的关系
（一）故障、失效和错误的概念
失效（failure）是指硬件物理特性异变，或软件不能完成规 定功能的能力。
若按逻辑性来分
– 逻辑故障：造成逻辑值发生变化的故障 – 非逻辑故障：造成象时钟（clock）或电源出错等错
误的故障
按时间划分：
– 永久性故障：调用诊断程序进行故障定位，然后采 取纠错措施
– 间隔性故障：可以通过更换硬件或软件等途径来达 到修复的目的
– 偶然性故障：只能靠改善环境条件等努力来减少这 类故障
⑥ 重组：当检测出一个故障并判明是一个永久性故障时，这时重组 系统的器件以便替代失效的器件或把失效的器件与系统的其他部 分隔离开来，也可使用冗余系统，系统能力不降低。
⑦ 恢复：检测和重组（若必要的话）之后，必须消除错误效应。通 常，系统会回到故障检测前处理过程的某一点，并从这一点重新 开始操作。这种恢复形式（一般叫卷回）通常需要后备文件、校 验点和应用记录方法。
故障（fault）是指硬件或软件的错误状态，是失效在逻辑上 的等效。一个故障可以用种类、值、影响范围和发生时间来 描述。
错误（error）是指程序或数据结构中的故障表现形式，是故 障和失效所造成的后果。
容错设计的软件可以有某些规定数目的故障但不导致失效， 但对无容错的软件而言，故障即失效。
故障的分类
错误的根源
（二）可靠性
1. 概念 2. 实现系统可靠性的方法 3. 系统可靠性的指标
1、概念
可靠性的含义
– 广义：一切旨在避免、减少、处理、度量软 件/硬件故障（错误、缺陷、失效）的分析、 设计、测试等方法、技术和实践活动。
容错纠错机制
容错纠错机制1. 简介容错纠错机制是一种在计算机系统中用于处理错误和异常状况的方法。
它能够通过添加冗余信息、纠正错误和恢复受损数据，实现系统的可靠性和稳定性。
容错纠错机制广泛应用于各种计算机系统，包括操作系统、数据库、通信系统、分布式系统等。
它在提供高可用性、数据完整性和可靠性方面起到了至关重要的作用。
本文将详细介绍容错纠错机制的原理、应用和常见算法，并探讨其在不同系统中的实际应用。
2. 容错纠错原理容错纠错机制主要基于以下原理来实现错误处理和恢复：2.1 冗余技术冗余技术是一种通过添加冗余信息到原始数据中来提高数据可靠性的方法。
冗余信息可以用于检测和纠正错误、提供错误检测和容错机制。
常见的冗余技术包括奇偶校验、循环冗余校验(CRC)、海明码等。
2.2 错误检测错误检测是容错纠错机制中的重要环节，它主要用于检测并识别可能存在的错误。
常见的错误检测方法包括奇偶校验、CRC、海明码等。
错误检测可以通过比较校验和、哈希值等方法来进行，一旦检测到错误，系统可以自动采取相应措施，如纠正错误、重新传输数据等。
2.3 错误纠正错误纠正是容错纠错机制中的另一个重要环节，它能够通过纠正错误来恢复被损坏的数据。
常见的错误纠正算法包括海明码、重复码、纠错码等。
3. 容错纠错机制的应用容错纠错机制在各种计算机系统中都有广泛应用，下面将介绍其在一些常见系统中的具体应用。
3.1 操作系统在操作系统中，容错纠错机制能够提高系统的稳定性和可靠性。
例如，操作系统可以通过使用存储器错误检测与纠正码来检测和纠正存储器中的错误。
此外，操作系统还可以通过备份和恢复机制来实现容错。
通过定期进行系统备份和恢复，可以提高系统的可用性和数据的安全性。
3.2 数据库容错纠错机制在数据库系统中起着重要的作用。
数据库系统可以采用冗余存储技术、错误检测和纠正算法来保护数据的安全性和完整性。
常见的数据库容错纠错机制包括数据备份和恢复、事务日志和数据冗余等。
容错与避错技术及应用
容错与避错技术及应用容错与避错技术是指在设计和实现软件或系统时，采取一系列方法和措施，以提高系统的可靠性和稳定性，从而减少错误的发生和传播，以及解决错误可能带来的影响和后果。
容错与避错技术被广泛应用于各种领域和行业，如航空航天、金融、电力、交通等，其主要目的是确保系统能够在错误或故障情况下继续正常运行或能够快速恢复。
容错技术主要包括硬件容错和软件容错。
硬件容错技术可以通过冗余机制来提高系统的可靠性，如冗余备份、冗余计算、冗余存储等。
软件容错技术则是通过软件设计和实现的方式来提高系统的可靠性和稳定性，如错误检测、错误修复、错误恢复等。
容错技术的核心思想是在系统设计和实现阶段就考虑到错误的可能性，并在系统运行期间对错误进行检测、诊断和处理，以保证系统能够继续工作或恢复到正确状态。
容错技术的应用范围十分广泛。
在航空航天领域，容错技术被用于确保飞行器的安全和可靠性。
例如，航空器中的飞行控制系统采用冗余计算和容错设计，以确保在某个计算单元出现错误的情况下能够及时切换到备用计算单元，从而避免飞行中的事故发生。
在金融领域，容错技术被用于保护交易系统的可靠性和数据的完整性。
例如，电子支付系统会采用容错技术来检测和恢复错误的交易，以防止用户的资金损失。
容错技术的核心在于错误检测和错误处理。
错误检测是指在系统运行期间对可能出现的错误进行检测和诊断。
例如，可以通过数据校验、输入验证等方式来检测异常或错误数据。
如果发现错误，可以采取相应的措施来处理错误，如数据的纠错、恢复等。
另外，在设计和实现阶段也可以采用一些措施来提高系统的容错性，如模块的独立性、错误处理机制的设计等。
避错技术是容错技术的一种补充和延伸。
避错技术主要通过预防错误的发生来提高系统的可靠性和稳定性。
例如，在软件开发过程中，可以采用代码规范、静态代码分析等方式来避免错误的引入。
此外，还可以采用代码复查、测试等方式来发现和修复已经存在的错误。
避错技术的目的是尽可能地减少错误的发生，从而降低系统的风险和故障率。
计算机操作系统第八章-磁盘存储器的管理
第八章磁盘存储器的管理第一节文件的物理结构和外存的分配方式一、概述磁盘是一种可直接存取的随机存储器(这一点与内存相似)，一个逻辑盘可以看作一片连续的存储空间。
确定外存空间的分配方式(组织文件的物理结构)主要考虑：提高文件的访问速度、有效地利用外存空间。
常用的外存分配方法有：连续分配、链接分配、索引分配。
二、磁盘存储空间的结构磁盘说明图1盘块(扇区)是磁盘上的最小存储分配单位，每个盘块有唯一编号；地址是：磁道(柱面)号+扇区号+盘面号；从盘块编号到地址的转换由硬件完成，在OS中一个盘块的地址就是盘块编号。
一般一个盘块的大小与内存分页中页(内存块)的大小一致，一页存放到一个盘块中。
三、连续分配1、思想方法为每个文件分配一组位置相邻接的盘块(磁盘上的地址连续/盘块编号连续的盘块)，文件中的逻辑页被顺序地存放到邻接的各物理盘块中。
这保证了文件中的逻辑顺序与文件占用盘块顺序的一致性。
这样物理结构的文件称为顺序文件；每个文件都从分配给它的一个盘块的第一个字节开始存放。
文件地址：在文件的目录中，存放该文件的第一个记录所在的盘块号和文件的长度(共占多少块)。
1230567491011813141512171819162122232025262724list29303128mailcountfile start length coun t 02tr 143mail 196list 284f62????tr f图 8-1 磁盘空间的连续分配2、优缺点◆存取容易，存取速度较快；◆必须事先知道文件的长度，不利于文件的动态增长； ◆存放一个文件要求足够大的连续存储空间； ◆存储空间的管理存在“碎片”问题，须定时整理。
四、链接分配1、思想方法：为每个文件分配一组位置离散的盘块，每个盘块中存放文件的一个逻辑页；通过给每个盘块设置一个指针，将属于同一个文件的盘块链接在一起，链接的顺序和文件的逻辑页的顺序一致。
这样物理结构的文件称为链接文件。
操作系统中的容错与故障恢复方案
操作系统中的容错与故障恢复方案在操作系统中，容错与故障恢复是非常重要的概念，它们可以帮助系统有效地应对各种意外情况，保证系统的稳定性和可靠性。
本文将介绍操作系统中常见的容错与故障恢复方案，以及它们的原理和应用场景。
1. 容错技术容错技术是保证系统在遇到硬件或软件故障时仍然能够正常运行的关键。
常见的容错技术包括硬件容错和软件容错。
硬件容错主要是通过冗余设计来实现的，例如冗余电源、磁盘阵列、冗余网络设备等。
当一个硬件组件发生故障时，系统可以自动切换到备用组件，保证系统的连续性和稳定性。
软件容错则是通过备份和容错检测来实现的，例如备份数据库、容错检测机制等。
当系统软件发生故障时，系统可以自动恢复到备份状态，保证系统的可用性和可靠性。
2. 故障恢复方案故障恢复方案是指系统在遇到硬件或软件故障后如何快速恢复到正常状态的方法。
常见的故障恢复方案包括软件重启、系统还原、数据恢复等。
软件重启是最简单的故障恢复方案，当系统软件出现故障时，可以通过重新启动软件来恢复系统的正常运行。
但这种方法会导致系统服务中断，影响用户体验。
系统还原是通过备份系统状态来实现的，当系统出现问题时，可以恢复到之前备份的状态。
这种方法可以快速恢复系统，但会造成数据丢失或不一致。
数据恢复则是通过备份数据和数据恢复工具来实现的，当数据损坏或丢失时，可以通过恢复工具来恢复数据。
这种方法可以保证数据完整性和可靠性。
3. 应用场景容错与故障恢复方案在各种场景中都有广泛的应用，特别是在关键系统和大型系统中更为重要。
在金融系统中，容错与故障恢复方案可以保证交易数据的完整性和安全性，避免金融风险和数据泄露。
在云计算系统中，容错与故障恢复方案可以保证虚拟机和容器在故障时能够自动迁移和恢复，确保服务的连续性和可用性。
在工业控制系统中，容错与故障恢复方案可以保证工业生产设备在故障时能够自动切换到备用设备，避免生产中断和损失。
总之，容错与故障恢复方案在操作系统中起着至关重要的作用，它们可以提高系统的稳定性和可靠性，保证系统在遇到各种意外情况时能够有效应对，是系统设计和运维中不可或缺的一部分。
容错机制知识点总结
容错机制知识点总结一、引言在计算机系统中，容错机制是指系统在面对错误或异常情况时能够继续正常运行或提供可预测的响应能力。
容错机制在计算机系统设计中起着重要的作用，能够保证系统的可靠性和稳定性。
本文将对容错机制的相关知识点进行总结，包括容错的定义、常见容错机制、容错技术以及容错系统的设计原则等内容。
二、容错机制的定义容错机制是指在面对错误或异常情况时系统能够继续保持运行或提供可预测的响应。
其目的是确保系统在面对错误或异常情况时不会因此而崩溃或表现出不受控制的行为。
容错机制的设计目标是提高系统的可用性和可靠性，减少错误对系统造成的影响。
三、常见容错机制1. 容错检测容错检测是指系统通过监测和检查来发现故障或错误，从而采取相应的措施来处理。
常见的容错检测技术包括硬件检测、软件检测、数据检测和通信检测等。
硬件检测是通过硬件设备来监测系统的状态和错误，例如通过监测硬件设备的电压、温度、时钟等来检测错误。
软件检测是指通过软件程序来监测系统的状态和错误，例如通过检测软件程序的运行状态和输出结果来检测错误。
数据检测是指通过监测和检查系统的数据来检测错误，例如通过数据校验和冗余数据来检测错误。
通信检测是指通过监测系统之间的通信和交互来检测错误，例如通过监测数据包的传输和接收来检测错误。
2. 容错恢复容错恢复是指系统在发生错误或异常情况后能够自动恢复至正常状态，并且保持系统的稳定性和可用性。
常见的容错恢复技术包括重启恢复、数据恢复和状态回滚等。
重启恢复是指系统在发生错误或故障后能够自动重启并从错误中恢复正常状态。
数据恢复是指系统在发生数据丢失或损坏时能够自动从备份数据中恢复。
状态回滚是指系统在发生错误或异常情况后能够回滚至上一个稳定状态，以确保系统的稳定性和一致性。
3. 容错掩盖容错掩盖是指系统在面对错误或异常情况时能够隐藏或减轻错误对系统造成的影响，从而保持系统的正常运行或提供可预测的响应。
常见的容错掩盖技术包括错误屏蔽、错误预防和错误修复等。
容错机制与故障恢复详述
▪ 数据备份与恢复 （DataBackupandRecovery）
1.数据备份与恢复是保障数据安全的重要手段，通过定期备份 数据，确保数据的可恢复性。 2.数据备份方式包括全量备份、增量备份和差异备份，需根据 数据重要性和恢复需求选择适合的备份策略。 3.数据恢复过程中需考虑数据一致性和完整性校验，确保恢复 数据的可用性和准确性。
案例分析：容错与故障恢复的实际应用
容错机制在物联网应用中的实践
1.物联网设备通常采用冗余设计和分布式存储技术，以确保数 据的可靠性和完整性。 2.在物联网应用中，容错机制需要考虑到设备的能源限制和网 络连接稳定性问题。 3.通过引入人工智能和机器学习技术，可以优化物联网设备的 故障预测和恢复能力。
容错机制与故障恢复
目录页
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1. 引言：容错机制与故障恢复的重要性 2. 容错机制：定义、分类与原理 3. 故障恢复：流程、方法与技术 4. 常见容错技术：RAID、ECC、热备份等 5. 故障预防与预测：监控、预警与诊断 6. 案例分析：容错与故障恢复的实际应用 7. 最佳实践：设计经验与建议 8. 总结：容错与故障恢复的未来展望
容错机制：定义、分类与原理
▪ 容错机制原理
1.容错机制的实现需要依靠冗余技术、故障隔离技术和错误恢 复技术等。 2.冗余技术是指通过增加备份组件或数据来提高系统的可靠性 。 3.故障隔离技术能够将故障限制在局部范围内，防止故障的扩 散。 4.错误恢复技术能够在故障发生后对系统进行恢复，保证系统 的正常运行。 以上内容仅供参考，具体内容需要根据实际情况进行调整和修 正错误的技术，提高系统的稳 定性。 2.ECC通过额外的校验位来检测并纠正单比特错误，并在一定 程度上处理多比特错误。 3.ECC技术已成为服务器和存储设备标配，有效提高系统容错 能力。
容错技术的4种手段
容错技术的4种手段引言随着信息技术的快速发展，各种软件系统已经成为现代社会的重要组成部分。
然而，软件系统的错误和故障也时有发生，给用户带来了不便和损失。
为了提高软件系统的稳定性和可靠性，人们提出了各种容错技术。
本文将讨论容错技术的四种主要手段：冗余技术、错误检测与纠正技术、恢复技术以及容错编码技术。
一、冗余技术冗余技术是指在软件系统中增加冗余资源或功能来提高系统的可靠性和容错能力。
冗余技术可以分为硬件冗余和软件冗余两种类型。
1. 硬件冗余硬件冗余是指通过增加冗余的硬件设备来提高系统的容错性。
常见的硬件冗余技术包括：•备份冗余：将系统分为主系统和备份系统，当主系统发生故障时，备份系统会自动接管工作。
•热备插件：系统在工作时可以插拔硬件设备，当某个设备发生故障时，可以立即更换并继续工作。
•重建冗余：在系统中使用多个相同的硬件设备，并通过算法保持它们的状态一致，当某个设备发生故障时，可以用其他设备进行重建。
2. 软件冗余软件冗余是指通过增加冗余的软件模块或进程来提高系统的容错性。
常见的软件冗余技术包括：•任务冗余：将同一个任务分为多个子任务并行执行，当某个子任务发生故障时，其他子任务可以继续执行。
•数据冗余：在系统中存储多份相同的数据副本，当某个副本发生错误时，可以使用其他副本进行恢复。
•算法冗余：在系统中使用多个算法解决同一个问题，并通过多数投票等方法来选择正确的结果。
二、错误检测与纠正技术错误检测与纠正技术是指通过添加或嵌入检错和纠错代码来检测和修复软件系统中的错误。
常见的错误检测与纠正技术包括：1. 奇偶校验奇偶校验是一种简单的错误检测技术，它通过在数据中添加一个校验位来检测数据传输过程中的错误。
校验位的奇偶性可以用来判断数据是否发生错误。
2. 循环冗余校验 (CRC)CRC是一种更强大的错误检测技术，它通过生成多项式来在数据中添加冗余信息，然后将生成的校验码与接收到的数据进行比较，从而检测出数据传输过程中的错误。
分布式系统中容错技术
Fault Tolerance in Active Replication
RMs work as replicated state machines, playing equivalent roles. That is, each responds to a given series of requests in the same way. This is achieved by running the same program code at all RMs. If any RM crashes, state is maintained by other correct RMs. This system implements sequential consistency
Lecture 7-13
Recovery Stable Storage
a) b) c)
Stable Storage Crash after drive 1 is updated Bad spot
Lecture 7-14
7.2.2 故障—停止处理器
当一个处理器失效，最可能的是它不进行任何不正确的操 作，并且简单地停止运行，这样的处理器被称为故障 — 停 止处理器，一个故障—停止处理器由多个处理器组成。 失效的效果：当出现一个故障时，故障—停止处理器会有以 下效果： (a)处理器停止运行； (b)易失性存储器的内容丢失， 而坚固存储器不受影响；(c)任何其他处理器均可以检测到故 障—停止处理器的失效状态。 故障—停止处理器的实现：现有一个可靠的坚固存储器、一 个可靠的存储处理器(控制存储媒介的处理器)以及k+1个处理 器，将它们转变成故障 — 停止处理器的方法如下： k+1 个处 理器中的每一个都运行同样的程序并通过存储处理器访问同 一个坚固存储器。如果任何一个请求是不同的，或者任何一 个请求没有在指定的期间到达，则意味着检测到一个失效事 件，因而应该丢弃所有请求。因为系统表现为一个故障 —停 止处理器，这一方法产生一个 k— 故障 — 停止处理器，除非 系统中k+1个或更多的部件失效。
管理系统中计算机应用
《管理系统中计算机应用》资料汇总名词解释，简答和论述题第一章管理系统与信息技术应用名词解释1.电子商务：在因特网的支持下，进行产品和信息交易和支付，通过电子化和数字化方式实现。
2.移动商务：指利用智能手机，PDA，掌上电脑等无线终端设备，借助移动通信平台开展的电子商务业务。
3.管理信息：那些对人们所从事的社会经济活动有用的，可影响和控制生产，服务或经营活动的信息。
4.管理信息的生命周期：管理信息一般都要经历最初的捕获，组织，处理，使用，最终消亡这样的生命周期。
5.物联网：以互联网为基础的泛在网络，联网的对象从专门的计算机设备扩展到了所有的常规物品。
简答.论述题一.简述按决策层次对信息的分类1.战略信息：使用者为企业高层管理者，信息的来源广、使用寿命长、加工方法较为灵活，但对信息的精确程度要求不是很高。
2.业务信息：使用者为基层业务人员和管理人员，用来执行制定好的计划，信息来源较为单一，但数量大变化快，信息使用寿命短，加工方法相对固定，信息的精确程度较高。
3.战术信息：主要为中层管理者所使用，信息的使用寿命和精确性等性质介于前者之间。
二信息的可用性应当包括在：及时性，准确性，适用性，经济性等四个方面三简述计算机的信息系统（CBIS）的优越性：1.支持数据的自动化采2.高速度.高质量地完成海量数据的存储，查询和运算2.处理自动化 4.低成本快速传递 5.多种方式表现信息内容四管理信息的特点：1.数据来源的广泛性 2.信息资源的共享性 3.信息形式的多样性3.信息发生,处理,使用在时空上的不一致性 5.信息价值的不确定性第二章应用信息系统一.名词解释1.系统：是由彼此关联且与环境相关联的元素组成的集合。
2.信息系统：是指以信息处理服务为主要活动的，人机交互型计算机应用系统。
3.信息化：用信息系统覆盖手工运作的过程被称作企业的“信息化”。
4.网络化：企业的计算机系统应用会从组织内部组织外部逐步扩展，应用覆盖领域逐步延伸的过程被称作企业的“网络化”。
操作系统第八章课后习题
1.目前常用的外存有哪几种组织方式?答；(1)连续组织方式。
为每一个文件分配--组位置相邻接的盘块，由此形成的文件物理结构是顺序式的文件结构。
(2)链接组织方式。
为每个文件分配一组位置离散的盘块，通过给每个盘块设置一个指针，将属于同-一个文件的盘块链接在一起，链接的顺序和文件的逻辑页的顺序一致。
由此形成的文件物理结构是链接文件。
(3)索引组织方式。
为每个文件分配--组位置离散的盘块，为每个文件建立一个物理结构的索引表，记录分配给该文件的物理盘块，以及这些盘块和文件逻辑页顺序的对应关系。
由此形成的文件物理结构是索引文件。
2 •山连续组织方式所形成的顺序文件的主要优缺点是什么？它主要应用于何种场合？(1)连续组织方式所形成的顺序文件的主要优点①顺序访问容易②顺序访问速度快(2)连续组织方式所形成的顺序文件的主要缺点①要求为一个文件分配连续的存储空间②必须事先知道文件的长度;③不能灵活地删除和插入记录④对于那些动态增长的文件，山于事先很难知道文件的最终大小，因而很难为分配空间，而即使事先知道文件的最终大小，在采用预分配存储空间的方法时也会使大量的存储空间长期空闲。
(3)主要适用场合:连续组织方式所形成的顺序文件是一种最简单、最常用的文件组织方法，它适用于许多资料处理的场合，如磁带文件，打印文件都是常用的顺序文件。
3.在链接式文件中常用哪种链接方式?为什么？答:链接方式分为隐式链接和显式链接两种形式。
隐式链接是在文件U录的每U 录项中，都含有指向链接文件第一个盘块和最后一个盘块的指针。
显式链接贝把用于链接文件各物理块的指针，显式地存放在内存的一张链接表中。
4•在文件分配表中为什么要引入“簇”的概念？以“簇"为基本的分配单位有什么好处？(1)引入“簇”的原因：为了适应磁盘容量不断增大的需要，在进行盘块分配时不再以盘块而是以簇(Cluster)为基本单位。
一个簇应包含扇区的数量与磁盘量的大小直接有关。
控制系统的容错技术分析
控制系统的容错技术分析控制系统的容错技术是指在控制系统中对于可能发生故障或错误的情况进行预测和处理，以保证系统能够继续正常工作或者快速恢复。
容错技术在各个领域的控制系统中都具有重要的应用，特别是对于安全关键型控制系统，容错技术的可靠性和鲁棒性非常重要。
容错技术主要分为硬件容错和软件容错两大类。
硬件容错技术是通过多样化和冗余设计来增加控制系统的可靠性。
常见的硬件容错技术包括冗余设计、故障屏蔽和故障恢复。
冗余设计是在控制系统中增加冗余元件，如冗余传感器、冗余执行器和冗余通信通道等。
冗余设计能够提高系统的容错能力，当一个元件发生故障时，系统可以切换到备用元件继续工作。
冗余设计可以采用独立冗余、冗余FT（Fault Tolerant）和冗余NFT（Non-Fault Tolerant）等多种方式，具体选择取决于系统的需求和成本控制。
故障屏蔽是通过传感器冗余、数据滤波和信号处理等方式来屏蔽或降低故障对系统的影响。
故障屏蔽技术能够通过检测和判断故障信号的合理性，提高系统的容错能力和可靠性。
故障恢复技术是指在发生故障后，系统能够自动或者通过操作员干预快速恢复到正常工作状态。
常用的故障恢复技术包括检测和诊断、重构和重组系统等。
检测和诊断技术能够快速检测故障并定位到具体的故障位置，从而快速采取相应的措施。
重构和重组系统是指当系统发生故障时，系统能够自动调整系统结构和参数，恢复到一个更可靠和稳定的状态。
软件容错技术主要是通过增加错误检测和纠正机制来提高软件系统的可靠性。
常见的软件容错技术包括编码和检错、多版本软件和软件补丁等。
编码和检错技术是通过在软件设计中增加冗余信息，在传输和运行过程中检测和修正错误。
常见的编码和检错技术包括CRC（Cyclic Redundancy Check）、海明码等。
多版本软件是指将软件设计为多个版本，每个版本处理相同的输入并给出相同的输出，通过比较多个版本的输出来检测和纠正错误。
软件补丁是指在软件运行过程中修正错误或者添加新功能的一种方法，通过及时打补丁可以有效提高系统的容错能力。
运维中的容错技术
运维中的容错技术在互联网的时代，软件和信息技术的发展，对互联网的要求越来越高。
而且，任何一个产品都会有它的缺陷和风险。
为了保证互联网的高可用性，容错技术应运而生。
容错技术是指在软件设计和开发中，通过对系统进行多方面、多层次的保护措施，防止系统因为单点故障而造成大面积的中断。
本文主要从软件的架构层面，介绍几个常用的容错技术。
1. 高可用性架构高可用性架构是企业级应用软件的必要设施之一，尤其在金融、医疗和电信等关键领域的应用中更为重要。
高可用性架构实现的方式是通过将业务流量分离到不同的节点上，每个节点对应不同的机器或服务器，避免整个系统因为节点崩溃而不可用。
同时，还可以通过负载均衡技术，将请求分配到不同的节点上，避免某个节点过载造成的故障。
2. 容错设计容错设计是很多软件运维团队的必要考虑。
容错设计是预防系统崩溃的第一道防线。
在软件设计过程中，应该考虑各种可能发生的错误，包括输入输出错误、内存泄露、系统中断等。
为了规避这些错误，可以采用“超时机制”、“重试机制”、“断路器”等技术，在某些情况下，通过捕捉异常和错误信息及时通知运维人员。
所以，在开发之前，需要设计并测试应用的容错机制，确保系统可以在各种情况下都发挥应有的性能和功能。
3. 双活/多活架构双活/多活架构是一种应对系统故障的解决方案。
双活/多活架构将业务拆分成多个部分，在不同的地点或数据中心进行部署。
例如，企业级应用可以在上海和北京部署两个不同的数据中心，这样可以最大限度地避免因为地震、火灾等突发事件导致单点故障。
当一个数据中心故障时，可以立即切换到另一个数据中心进行处理。
这种方式可以双方面保障可用性和灾备，但需要考虑同步数据和延时等问题。
4. 数据备份和恢复数据备份和恢复也是容错技术的重要方面。
应用系统中的数据是最重要的，一旦数据丢失或损坏，对企业将会是灾难性的。
目前常用的备份和恢复方法有全量备份和增量备份，全量备份将所有数据都备份一遍，增量备份则是将自上次备份以来的数据备份下来。
《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。
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部件故障检测
比较策略
多数投票 均值 中值 ……
部件故障检测
决策判断实例
A1
`
B1
`
C1
`
A4
A0
A2
B4
B0
B2
C4
C0 C3
C2
A3
(a) 正常感应器 (b)
B3
` 故障传感器 (c)
O n log n
部件故障检测
加权中值判断结果
加权后的理论识别率（邻居数为4）
O n log n
内容提要
1. 2. 3. 4. 5.
概述
故障模型
故障检测
故障修复
可靠性协议
可靠性协议
物理层
链路层 网络层
传输层
可靠性协议
物理层 物理层是实现无线网络通信的基石， 其可靠性能的优劣直接影响到整个系统 的容错能力。物理层主要负责数据的编 码调制、解调解码、发送与接收。对于 无线传感器网络节点间的通信，为了使 得数据能够被可靠地传输或接收，必须 要做到高的接收机灵敏度、低的背景噪 声及较强的抗干扰能力。
可靠性协议
传输层
事件汇聚到Sink
可靠性协议
传输层 ---- 从汇聚节点到传感节点的传输 PSFQ（Pump Slowly, Fetch Quickly）为 无线传感器网络的重编程或重新指定任务提供 了可靠传输，并提供了到接收端延迟保证。源 节点低速向网络注入数据包以避免网络拥塞， 接收节点有足够的时间来检测这些数据包是否 丢失，假如发生丢失就请求重传。当节点收到 的包序号不等于上一个包序号加1，那么就认为 有包丢失。这个节点在收到正确的包之前停止 继续发送包。
三连通图
故障修复
基于连接的修复 ----部署k连通拓扑
在完全图中找最小代价的K连通子图的算法 集中式 FGSSk 分布式 FLSSk
集中式 FGSSk 基本思路：把网络模型化一个图，节点是图 中的点，存在直接通信连接的节点间做一条边， 节点间的距离作为这条边的权重。 步骤：1、按权重对所有边排序； 2、根据该边两个端点是否有K条路径连通 按照权重由大到小考虑是否加入生成子图； 3、判断所有节点是否都达到K连通，不是 则重复第2步。
可靠性协议
传输层 ----
从汇聚节点到传感节点的传输
PSFQ重传机制
总结
容错技术的概念及其重要性 故障类型、故障检测与诊断、故障修复 设计容错技术时网络各层的考虑
部件
故障节点能够正 常通信，但是测 量数据是错误的 故障节点不能与 其它节点进行通 信
检测出错误的测 量数据
舍 弃 或 校 正 出错 的测量数据
节点
通过询问或重新 路由等方法检测 故障节点
通 过 移 动 冗 余节 点 弥 补 形 成 的连 接和覆盖问题
故障模型
传感部件故障 固定故障 偏移故障 倍数故障 方差下降故障
概述
以往容错研究关注的领域: 大规模集成电路 分布式系统 数据库 互联网 ……
概述
容错方面的术语: 故障（Fault） 差错（Error） 失效（Failure） 可靠性（Dependability） ……
概述
WSN容错的重要性： 技术和实现因素。通常需要直接暴露在环境 中，在受到成本和能量限制的同时，需要完 成一系列的任务。 无线传感器网络是一个新兴的研究和工程领 域，处理特定问题的最优方法还不明确。 无线传感器网络的应用模式。无线传感器网 络通常是运行在无人干预模式，它们需要具 有更强的容错能力。
可靠性协议
网络层
建立局部多路径
可靠性协议
网络层
定向洪泛
Sender
A
B
Sink Node
Virtual Aperture
可靠性协议
无线传感器网络的传输层需要提供可靠 的、低延迟、能量有效的、公平的信息 传输。为了达到这些要求，它需要解决 信道损耗、干扰、带宽有限、突发通信、 节点资源受限等问题。分布式的跳与跳 的传输层机制来提供传输的可靠性。
故障修复
基于连接的修复 ----非k连通拓扑
重新路由
故障修复
基于连接的修复 ----选择容错节点
Sk可作为S3的容错节点
s3
s1
s2
Sk
故障修复
基于覆盖的修复
定义 计算方法
名称
覆盖区域
移动区域
节点单独覆盖的 整个感知区域去掉与其它 区域 节点重叠的感知区域
有效节点移动到 以遗漏区域的边界为圆心， 该区域即可重新 节点感知半径为半径作圆 覆盖漏掉的区域 所形成的所有区域
节点故障检测
集中式故障检测
汇聚节点做出的判断
描述 用来识别事件的信息
事件名
节点丢失
孤立节点 路由改变
节点没有出现在任何节点的邻居列表中
节点没有任何邻居 比较当前路由表与上次路由表的变化
所有邻居表
此节点的邻居表 此节点的路由表信息
邻居表改变
链路质量改 变
比较当前路由表与上次的邻居表的变化
此节点的邻居表
基于覆盖的修复 （保证区域覆盖）
故障修复
基于连接的修复 ----部署k连通拓扑
V7失效会导致网络断开成三部分
基于连接的修复 ----部署k连通拓扑
K连通网络：网络中任意两点之间 都至少有K条不相交的路径，K连通网 络中任意K-1个节点发生故障时网络仍 然保持连通。
故障修复
基于连接的修复 ----部署k连通拓扑
《无线传感器网络技术》讲义
第八章、容错设计技术
内容提要
1. 2.
概述 故障模型
3.
4. 5.
故障检测
故障修复 可靠性协议
容错是系统在运行过程中发生一定的硬 件故障或软件错误时，仍能保持正常工 作而不影响正确结果的一种性能或措施。 容错是采用冗余方法来消除故障影响的。
● 硬件冗余： 以检测或屏蔽故障为目的而增加一定硬件设备的方法。 ● 软件冗余：为了检测或屏蔽软件中的差错而增加一些在正常运行时所不 需要的软件方法。 ● 信息冗余：在实现正常功能所需要的信息外，在添加一些信息，以保证 运行结果正确性的方法。纠错码就是信息冗余例子。 ● 时间冗余：使用附加一定时间的方法来完成系统功能。这些附加的时间 主要用在故障检测、复执或故障屏蔽上。
此节点与邻居的链路质量低于统计定义的门 此节点的邻居表 槛值。把当前的和以前的链接质量写入日志。
节点故障检测
分布式故障检测 由每个节点自行检测。节点发现数据 下降后，询问子节点，如果得到肯定答 复则继续询问下去，如果遇到否定回答， 则这个父节点触发诊断程序，把诊断到 的原因和可能的补救措施发往基站以写 入日志。
分布式FLSSk 由信息收集、拓扑构造、决定传输 能量三个阶段组成。
信息收集：节点广播ID并收集周围节点信 息； 拓扑构造：使用FGSSk算法，每个节点生 成一个K连通子图； 决定传输能量：去掉单向边或者加强为双 向边改进生成的连通图
故障修复
基于连接的修复 ----非k连通拓扑
基站收不到某些节点的消息
实施步骤：
构造——得到所有变量的联合概率分布
学习——通过训练得到各变量间的条件概率 推理——由一些已知属性值推断位置变量的 概率分布。
部件故障检测
基于贝叶斯网络----以大鸭岛试验为例
部件故障检测
基于贝叶斯网络----以大鸭岛试验为例
温度、电压的概率分布
部件故障检测
基于贝叶斯网络----以大鸭岛试验为例
概述
大鸭岛试验结果
概述----一个容错实例
用声音、高度两个特征区分一间办公室 的六个人
内容提要
1. 2. 3. 4. 5.
概述
故障模型
故障检测
故障修复
可靠性协议
故障模型
部件故障
传感、供电、通信等部件发生故障，测量值 偏离了实际值
节点故障
节点无法连上网络
故障模型
故障级别 故障表征 故障检测 修复机制
否 并发冲突？ 发送队列满？
否 并发冲突？
否
..
是 隐藏终端
是 网络拥塞
是 非对称链路
使能RTS/CTS
减低发送速率
修改路由表
每个节点判断的算法
内容提要
1. 2. 3. 4. 5.
概述
故障模型
故障检测
故障修复
可靠性协议
故障修复
基于连接的修复 （保证连接的通畅）
部署k连通拓扑 非k连通图
气压、相对湿度的条件概率分布
部件故障检测
基于贝叶斯网络----以大鸭岛试验为例
计算推理
节点故障检测
集中式故障检测
在Sink节点放置检测程序，实时监测网络 状态，根据节点上报的信息判断发生了什 么事件。
汇聚节点收集的信息
名称 邻居列表 链路质量 字节数 下一跳 路径丢失 描述 由邻居ID号组成的一个列表 用0（100％丢失）至100（100％传送）间的一个 数来表示 节点传输和收到的字节数 路由的下一跳节点（路由表） 从节点到 Sink 节点的链接质量的一种衡量（路由 表）
部件故障检测
加权中值判断结果
加权后的理论误报率（邻居数为4）
O n log n