星載流水并行任務的故障恢復技術研究.pdf

1、隨著空間應用越來越復雜，在軌處理的數據量越來越大，甚至呈現指數級增長的趨勢，當單個處理單元的計算平臺已經遠遠不能滿足大規(guī)模星載應用的計算需求時，星載多處理機平臺可望為大規(guī)模星載應用程序的高性能計算提供必要的硬件平臺。當然，為了更加有效地利用多處理單元的硬件并行平臺提高星載應用的計算性能，需要將以前的串行星載應用程序用并行的編程方法重新實現，從而在軟件手段上配合并行的硬件平臺提高星載應用程序的計算性能。而流水并行處理作為并行處理的一種有效

2、方式被廣泛應用在包括航天在內的諸多領域，例如天地傳輸中的無線傳輸領域和星載多媒體圖像處理應用等方面，可見實踐已經證明流水并行處理已經在星載計算機的諸多方面得到有效的應用并極有效地提高了星載應用的計算性能。
　　同時，眾所周知，來自宇宙空間深處和太陽活動產生的宇宙射線使得外空間環(huán)境變?yōu)橐粋€充斥大量輻射的復雜環(huán)境。這些宇宙射線中帶有大量的帶電粒子比如電子、質子、a粒子和重離子，當這些帶電粒子轟擊航天器材的時候可能會導致單粒子效應，從而

3、導致星載應用在計算過程中出現計算結果錯誤等各種故障。所以對星載流水并行應用來說，在其滿足了星載應用高性能計算的同時對程序本身的可靠性提出了新的需求。容錯技術是提高星載應用可靠性的主要和有效手段。容錯技術可以分為硬件容錯和軟件容錯，而軟件容錯具有性價比高等諸多優(yōu)勢，相比硬件容錯而言得到了更廣泛應用。在軟件容錯中，又包括故障檢測和故障恢復兩大部分，可以說故障恢復是保證星載流水并行任務的重要手段。目前星載應用的故障恢復策略主要就是重啟發(fā)生故障

4、的計算任務甚至是重啟整個系統(tǒng)，顯然使用這樣的手段來對星載流水并行的應用進行故障恢復會導致故障恢復之后大量的重復計算從而極大地降低了星載應用的計算性能。
　　為了克服上述的缺陷，使得故障恢復機制也能更加適合星載流水并行任務，本文針對星載流水并行任務進行研究，提出了一種細粒度的故障恢復機制，在故障恢復的過程中減少故障恢復后星載流水并行任務的重復計算，在保證星載流水并行任務可靠性的前提下提高了故障恢復的效率，使得因故障恢復帶來的星載流水