基于NVRAM的函數(shù)式語(yǔ)言容錯(cuò)機(jī)制研究.pdf

1、高性能計(jì)算機(jī)正廣泛應(yīng)用于國(guó)家安全與經(jīng)濟(jì)社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域，例如核物理研究、天氣預(yù)報(bào)、石油勘探，生物制藥，動(dòng)畫制作等與社會(huì)和個(gè)人緊密相關(guān)的產(chǎn)業(yè)與方向，極大推動(dòng)了科技水平和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的發(fā)展。隨著高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展，高性能計(jì)算的規(guī)模不斷擴(kuò)大，計(jì)算能力不斷增強(qiáng)，包含的處理器個(gè)數(shù)不斷增加。而隨著高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，高性能計(jì)算面臨著可靠性問題的挑戰(zhàn)，未來(lái) E級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的平均無(wú)故障時(shí)間大約只有一個(gè)小時(shí)，因此需要更高效的容錯(cuò)技術(shù)的支持。

2、>　　新型的N VRAM的非易失和高速訪問的特性為容錯(cuò)技術(shù)的發(fā)展提供了新的機(jī)遇。N VRAM可以代替D RAM作為計(jì)算系統(tǒng)的主存，從而使應(yīng)用運(yùn)行在非易失的內(nèi)存空間中，不需要再將數(shù)據(jù)備份至磁盤，降低了容錯(cuò)技術(shù)的開銷和難度。N VR AM還可以代替磁盤或者成為內(nèi)存與磁盤中間層的存儲(chǔ)介質(zhì)，其字節(jié)隨機(jī)訪問的特性以及媲美DR AM的高速讀取可以大大提高容錯(cuò)技術(shù)的效率，體系結(jié)構(gòu)變化也會(huì)促進(jìn)發(fā)展出新型的容錯(cuò)技術(shù)。N VR AM的出現(xiàn)和應(yīng)用將為容錯(cuò)技術(shù)

3、的發(fā)展提供新的方向，促進(jìn)新型容錯(cuò)技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展。目前基于新型 N VRAM的容錯(cuò)技術(shù)也在不斷提出，但由于底層硬件特性發(fā)生了變化，現(xiàn)有的操作系統(tǒng)和運(yùn)行時(shí)等上層結(jié)構(gòu)并不適應(yīng) N VRAM的特性，無(wú)法匹配新的體系結(jié)構(gòu)的變化。容錯(cuò)的過程需要大量修改操作系統(tǒng)和運(yùn)行時(shí)來(lái)適應(yīng)新的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜并且難度較大。所以要實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單高效的容錯(cuò)技術(shù)需要用戶應(yīng)用程序?qū)用娴恼Z(yǔ)言模型支持，通過語(yǔ)言容錯(cuò)特性的天然支持來(lái)簡(jiǎn)化應(yīng)用層與物理層之間的系統(tǒng)層的復(fù)雜性。

4、　　綜上所述，現(xiàn)有的高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)面臨著可靠性的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的容錯(cuò)技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足高性能計(jì)算的高速發(fā)展需求。在新型存儲(chǔ)元器件 N VRAM的興起和應(yīng)用的支持下，容錯(cuò)技術(shù)將有望出現(xiàn)新的發(fā)展，降低容錯(cuò)技術(shù)的開銷，提高容錯(cuò)技術(shù)的效率。而現(xiàn)有的基于 N VRAM的容錯(cuò)技術(shù)需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行大量修改，復(fù)雜性較高，實(shí)用性差，因此需要上層的語(yǔ)言模型支持來(lái)簡(jiǎn)化系統(tǒng)層，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單高效的容錯(cuò)系統(tǒng)。
　　如何通過語(yǔ)言模型的支持實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單高效的容錯(cuò)系統(tǒng)是本文的研

5、究重點(diǎn)。本文主要從支持容錯(cuò)的語(yǔ)言模型研究，支持容錯(cuò)的數(shù)據(jù)管理和支持容錯(cuò)的運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)三方面展開研究。
　　1.容錯(cuò)語(yǔ)言模型的研究
　　由于現(xiàn)有的基于 N VRAM的容錯(cuò)技術(shù)，由于缺乏上層語(yǔ)言模型的支撐，其實(shí)現(xiàn)引入的開銷過大，難以很好地應(yīng)用。傳統(tǒng)的命令式語(yǔ)言模型由于其執(zhí)行過程不確定，多次調(diào)用存在副作用等特性，并不適應(yīng)容錯(cuò)的需求。本文研究適合容錯(cuò)的語(yǔ)言模型，根據(jù)對(duì)現(xiàn)有語(yǔ)言的分析，結(jié)合容錯(cuò)的實(shí)際需求，找出不支持容錯(cuò)特性的語(yǔ)義并對(duì)其進(jìn)

6、行調(diào)整，提出支持容錯(cuò)的語(yǔ)言模型。根據(jù)容錯(cuò)的語(yǔ)言模型設(shè)計(jì)具有容錯(cuò)功能的簡(jiǎn)單高效的語(yǔ)言系統(tǒng)，并分析與容錯(cuò)語(yǔ)言模型接近的，具有容錯(cuò)優(yōu)勢(shì)的函數(shù)式語(yǔ)言系統(tǒng)，以設(shè)計(jì)基于函數(shù)式語(yǔ)言的容錯(cuò)語(yǔ)言系統(tǒng)。
　　2.可容錯(cuò)的運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
　　語(yǔ)言模型不能缺少下層運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)的支撐。為實(shí)現(xiàn)對(duì)容錯(cuò)語(yǔ)言模型的支持，本文研究并分析函數(shù)式語(yǔ)言的運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)，深入理解程序運(yùn)行細(xì)節(jié)，并結(jié)合容錯(cuò)需求對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)對(duì)上層容錯(cuò)語(yǔ)言模型的支持。通過運(yùn)行