Децентрализованная диагностика в распределённых вычислительных системах

Страницы работы

5 страниц (Word-файл)

Содержание работы

Децентрализованная диагностика в распределённых вычислительных системах

Отказоустойчивость в надёжных и удобных в эксплуатации в распределённых многомашинных (многопроцессорных) системах основывается на структурной избыточности таких систем, которая позволяет обеспечить динамическую избыточность.

Динамическая избыточность базируется на двух основных компонентах:

  1. Диагностика системного уровня
  2. Реконфигурация

Диагностика системного уровня включает (1) самодиагностику каждого узла и (2) диагностику соседей.

Алгоритм диагностики зависит от структуры сети связи системы, предполагаемых (допускаемых) ошибок и заданной диагностичности.

Децентрализованные структуры должны использовать и децентрализованную диагностику, поскольку централизованная диагностика, как показывает практика, не обеспечивает необходимый уровень надёжности.

Структура ВС  описывается графом G (V,E), где V – множество узлов (процессоров),

 E – множество рёбер (дуг, каналов связи).

Мы рассматриваем системы распределённой обработки информации регулярной структуры [хорош.]

Такие структуры различаются по следующим параметрам (характеристикам):

  1. Обмен сообщениями через шину или систему линий (каналов связи)
  2. Видом структуры связи, её параметрами и ограничениями
  3. Шириной – числом узлов на шину
  4. Размерностью
  5. Числом узлов
  6. Числом линий или шин

 Некоторые структуры для систем большого масштаба представлены в таблице 1:

Наименование

Число узлов

Число линий(L) или шин(B)

Число портов на удл

Число непосредственных соседей

Cетка

N = WD

L = D * N

2D

2D

Двоичный n-куб

 N = 2D

L = D * N/2

D

D

Тороидальный куб

N = D * 2D

L = 3 * D * 2D-1

3

3

Гиперкуб с шиной

N = WD

B = D * WD-1

D

D(n-1)

Гиперкуб с двойной шиной

N = WD

B = 2 * WD-1

2

2(W-1)

                                                                                                                                         Таблица 1

Теперь рассмотрим локальную децентрализованную диагностику для больших ВС.

Глобальная децентрализованная диагностика в больших системах приводит к увеличению затрат на диагностику. Чтобы удовлетворять основным ограничениям по затратам, можно предложить подход, основанный на локальной децентрализованной диагностике и глобальной регистрации ошибок.

Целесообразно описать для каждого узла закон образования и список ошибок.

Будем рассматривать следующее вхождение конфигураций друг в друга:

                                                                                                                             Рисунок 1

Идеальная структура G1 соответствует основным законам образования ВС.

Реальная структура  G2 – это начальная конфигурация. Неисправные элементы не являются определяющими. G2 описывается теми же законами, что и G1, с дополненным списком допустимых ошибочных элементов.

Неповреждённая (безошибочная) структура  G3  описывается тем же законом, что и G1 и списком ошибочных компонентов за время  tn.

Рабочая конфигурация GY определяет структур системы, требуемую для выполнения набора задач ‘T1.

Соотношение структур между собой видно из рис.1 и формально описывается в виде

                   G4      G3      G2     G1

Диагностика определяет ошибочные элементы в G3. На основе этого осуществляется реконфигурация в G4.

Далее рассмотрим вопросы, связанные с самодиагностикой узла.

В общем случае каждый узел системы включает системное устройство, процессор(ы)

Обработки задач и некоторые общие ресурсы (ОП, ПЗУ, в/в).

Системное устройство (СУ) отвечает за приём и передачу сообщений и диагностику (собственного узла и вне узла - соседей).

Если есть положительный результат диагностики, то неисправный узел отключается от системы. При этом он посылает сообщение для инициализации процедуры самодиагностики, выполняемой программным путём.

Итогом самодиагностики будет специальный символ aj  :

  aj= 0, если Vj неисправен, узел Vj отключается от системы;

  aj= 1, Vj исправен.

При этом дополнительный контрольный механизм должен иметь высокую надёжность и обеспечивать высокую скорость отключения неисправного узла от системы.

Теперь рассмотрим вопрос, связанный с диагностикой соседних узлов.

Диагностика соседей включает две составляющие :

  1. Циклические тесты
  2. Собственно диагностику

Идея первой фазы состоит в следующем. Каждый исправный узел Vi принимает результат теста Sj от неповреждённых непосредственных соседних узлов Vj и формирует контрольный вектор S(i, tn) в момент времени tn.

Sj = 1, если Vj исправен и объявляется как Vj.

Sj = 0, если Vj повреждён и обозначается как Vj по истечении некоторого проверочного интервала.

Это хорошо подходит для шинных структур ВС, использующих D*W тест-матрицу S(i, tn).

Когда тествектор сформирован, или закончилось время испытания, то происходят сравнения полученного тествектора S(i, tn) с предыдущим S(i, tn-1). Если S(i, tn)= S(i, tn-1), то контрольная фаза заканчивается в узле Vi  за время tn.

Если же эти векторы различны, то начинается второй этап – фаза диагностики, независимо от наличия неисправности в собственном узле или у соседей. Если же случайная (неустановленная) ошибка будет обработана, то для сравнения должен быть использован вектор  S(i, tn-2).

Далее рассмотрим фазу собственно диагностики. Механизм диагностики включается после того  как  сформирован контрольный (тест) вектор. Этот механизм должен надёжно обнаружить и определить местонахождение неисправности (отказа) либо в собственном узле, либо в соседних. Это зависит от достигаемой надёжности или диагностируемости.

Рассмотрим основные аспекты фазы диагностики.

Похожие материалы

Информация о работе