Linux SSI集群檢查點(diǎn)子系統(tǒng)的研究.pdf

1、在軍事領(lǐng)域、商業(yè)領(lǐng)域和自然科學(xué)研究等領(lǐng)域中,需要計(jì)算機(jī)具有很高的可靠性。提高計(jì)算機(jī)的可靠性對(duì)計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果的正確性、連續(xù)運(yùn)行的穩(wěn)定性有著重要的意義。目前在高可用計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域中,使用集群技術(shù)構(gòu)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(duì)用戶(hù)提供強(qiáng)大的容錯(cuò)能力和單一的系統(tǒng)視圖,使用戶(hù)在獲得系統(tǒng)提供的高可靠性的同時(shí)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(hù)級(jí)實(shí)現(xiàn)的檢查點(diǎn)容錯(cuò)技術(shù),然

2、而在用戶(hù)級(jí)實(shí)現(xiàn)的檢查點(diǎn)容錯(cuò)軟件對(duì)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(jí)則可以對(duì)應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)透明的、進(jìn)程粒度的檢查點(diǎn)備份,并且由于在內(nèi)核空間中可以方便的獲取所有和進(jìn)程狀態(tài)相關(guān)的數(shù)據(jù),因此能夠?qū)崿F(xiàn)功能更完備、備份及恢復(fù)效率更高的檢查點(diǎn)構(gòu)件。另外,目前存在的使用檢查點(diǎn)容錯(cuò)技術(shù)的集群普遍簡(jiǎn)單的集成了開(kāi)源組件,并采用簡(jiǎn)單的全局檢查點(diǎn)算法來(lái)實(shí)現(xiàn)集群的檢查點(diǎn)子系統(tǒng),缺乏針對(duì)集群應(yīng)用背景環(huán)境設(shè)計(jì)的高效的全局檢查點(diǎn)算法。盡管在分布式環(huán)境下的

3、全局檢查點(diǎn)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(dǎo)致效率下降,或因進(jìn)程間消息數(shù)目增加導(dǎo)致性能降低,在集群檢查點(diǎn)容錯(cuò)的實(shí)際應(yīng)用中效果并不理想。
　　 本文從整個(gè)集群軟件體系結(jié)構(gòu)宏觀的角度對(duì)單一系統(tǒng)映像集群檢查點(diǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)成和功能上的分析,在對(duì)單機(jī)檢查點(diǎn)軟件和全局檢查點(diǎn)算法進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上,提出了基于Linux內(nèi)核的增量檢查點(diǎn)策略和一種針對(duì)集群應(yīng)用環(huán)境的基于通信單元?jiǎng)澐值臋z查點(diǎn)算法。算法

4、提出了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種不同的劃分策略,針對(duì)動(dòng)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(diǎn)算法和基于日志消息的非協(xié)同檢查點(diǎn)算法的不同特點(diǎn),將兩者分別應(yīng)用于通信單元內(nèi)部和通信單元之間。基于通信單元?jiǎng)澐值臋z查點(diǎn)算法結(jié)合了協(xié)同式檢查點(diǎn)算法和基于日志消息的非協(xié)同檢查點(diǎn)算法的優(yōu)點(diǎn),在進(jìn)程規(guī)模增大和進(jìn)程間消息數(shù)目增加時(shí)仍保持良好的可擴(kuò)展性和較低的時(shí)空開(kāi)銷(xiāo)。提出的基于Linux內(nèi)核的增量檢查點(diǎn)策略則能夠進(jìn)一步的降低檢查點(diǎn)備份的