Linux SSI集群檢查點子系統(tǒng)的研究.pdf

1、在軍事領域、商業(yè)領域和自然科學研究等領域中,需要計算機具有很高的可靠性。提高計算機的可靠性對計算機計算結果的正確性、連續(xù)運行的穩(wěn)定性有著重要的意義。目前在高可用計算機的應用領域中,使用集群技術構建的單一系統(tǒng)映像集群逐漸占據(jù)主流地位。單一系統(tǒng)映像集群采用透明的方式對用戶提供強大的容錯能力和單一的系統(tǒng)視圖,使用戶在獲得系統(tǒng)提供的高可靠性的同時能夠更方便的使用集群。
　　 目前流行的高可用集群多數(shù)采用了在用戶級實現(xiàn)的檢查點容錯技術,然

2、而在用戶級實現(xiàn)的檢查點容錯軟件對程序缺乏透明性且在功能上有較多限制;在操作系統(tǒng)內(nèi)核級則可以對應用程序?qū)崿F(xiàn)透明的、進程粒度的檢查點備份,并且由于在內(nèi)核空間中可以方便的獲取所有和進程狀態(tài)相關的數(shù)據(jù),因此能夠?qū)崿F(xiàn)功能更完備、備份及恢復效率更高的檢查點構件。另外,目前存在的使用檢查點容錯技術的集群普遍簡單的集成了開源組件,并采用簡單的全局檢查點算法來實現(xiàn)集群的檢查點子系統(tǒng),缺乏針對集群應用背景環(huán)境設計的高效的全局檢查點算法。盡管在分布式環(huán)境下的

3、全局檢查點策略算法已經(jīng)有不少的研究成果,然而由于不同的算法有各自的局限性:或因系統(tǒng)的規(guī)模增大導致效率下降,或因進程間消息數(shù)目增加導致性能降低,在集群檢查點容錯的實際應用中效果并不理想。
　　 本文從整個集群軟件體系結構宏觀的角度對單一系統(tǒng)映像集群檢查點子系統(tǒng)進行構成和功能上的分析,在對單機檢查點軟件和全局檢查點算法進行研究的基礎上,提出了基于Linux內(nèi)核的增量檢查點策略和一種針對集群應用環(huán)境的基于通信單元劃分的檢查點算法。算法

4、提出了靜態(tài)和動態(tài)兩種不同的劃分策略,針對動態(tài)的劃分策略采用啟發(fā)式的多層圖劃分的方法劃分通信單元,并根據(jù)協(xié)同式檢查點算法和基于日志消息的非協(xié)同檢查點算法的不同特點,將兩者分別應用于通信單元內(nèi)部和通信單元之間?；谕ㄐ艈卧獎澐值臋z查點算法結合了協(xié)同式檢查點算法和基于日志消息的非協(xié)同檢查點算法的優(yōu)點,在進程規(guī)模增大和進程間消息數(shù)目增加時仍保持良好的可擴展性和較低的時空開銷。提出的基于Linux內(nèi)核的增量檢查點策略則能夠進一步的降低檢查點備份的