分布式容错计算机系统

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1、分布式容错计算机系统王和平.赵根学任晓瑞(航空计算枝术研究所西安Moos吩摘要本文介绍了一个由三个节点通过FDDI连接而成的分布式容错计算机系统.它的每个节点是一个多机容错操作系统。具有分布处理和实时计算能力，此外.它具有多级重构及实时文件管理功能，并为用户提供了良好的配置工具，方便用户对系统的使用和开发.关锐词实时容错分布式系统丫消气任务久光纤分布数据接u.系统大容里存储器，数据处理机，信’夕处理机，主模块*从棋朽配气9构，1引言分布式容错计算机系统是大型L业控制、商业管理及航天航空电子系统的支柱和核心，在国民经

2、济建设中起着重要的作用.本文介绍的分布式容错计算机系统从系统体系结构，系统测试技术，总线技术，模块化设计和实时容错等关键技术，均可满足并用于工业自动化控制，商业管理和肮天航空电子综合.2系统设计考虑2.1各节点采用多处理机结构侮个节点由多个相同结构的处理机模块组成.各处理机的任务分配，启动，停止等采用集中控制;处理机之间采用分布式控制:调度算法适用于实时多任务及周期任务与多任务井存的实时操作系统，22系统结构棋块化所有处理器模块均为独立模块，每个模块除包含自己的微处理器之外，还拥有独立的积序存储器，数据存储器，时钟

3、，1/O接口，VME接口。TMesbus接口，DN接口等.每个模块完成某一特定功能和多个特定功能.2.3系统构造的炙活性系统采用插入式模块结构，通过插入处理器模块来实现系统功能的扩充，通过插入其它扩充板，如SMM板实现程序存储器，数据存储器的扩充，插入GBM板实现全局大容量存储器扩充，插入MBI板实现对外部子系统的信息交换，抽入1/O板实现本节点1/O接口.上和平.男.1954年生，高级工程师。主要研究方向为多机实时操作系统.分布式容错操作系统王和平等:分布式容错计算机系统183的扩充.2.4通他方式多样性竹点间采

4、用FDDI通信;节点内模块之间的通信采用VME一bus,TMesbus和GBM:系统与外部通信采用15538.2.5各棋块含有串行接口能方便地向计算机传递数据，或从计算机接收命令或数据，以便于用户在线操作.33.1实时容错分布式计算机系统由数据处理节点机、信号处理节点机和系统大容量存储器通过双环FDDI光纤总线连接组成，如图I所示.圈伽﹄-.._-一盟1分布式容错计算机系统结构开放式分布与并行计算进展年全国开放式分布与并行计算学术会议论文集数据处理'I'i点机由数据处理模块(DPM),TM_bus土设各模块(MAS

5、TER)和MILSTD-1553B接口模块(MBIM)组成，完成系统数据处理以及与其它航天航空电子系统的连接.信号处理节点机由数据处理模块(DPM)、数字信号处理模块(DSPM).并行信号处理模块(PSPM)、全局存储器(GBM)、传感器接口模块(SIM)和TM_bus主设各模块(MASTER)组成，它接收来自传感器的数据信息，完成数字信号处理和融合.系统大容量存储器〔SMM)为整个系统的应用任务及相关数据提供加载、存储、记录和管理服务，它通过FDDI对系统各模块进行程序和数据的加载_}一作.VMEBUS为节点内数

6、据通信总线，数据宽度32位，总线带宽40MB/s;TM一bus是测试与维护总线，总线速率为6.25MB/s;FDDI为系统互连总线，传输速率为100Mbps.3.23.2.1VMEbus技术采用64位VME总线标准，符合ANSI/IEEESTD1014-1987，井对VME总线功能作了如卜扩展:(1)容错能力扩展.VME总线容错能力稍差，表现在总线管理，数据传输仲裁总线，优先中断总线存在单点故障.我们将VME总线扩充为VME总线控制器可浮动、故障模块可旁路，并在TM一bus命令集中增设了专门命令控布孵动及旁路操作，

7、使容错能力有较大提高，满足了系统的应用要求(2)VME数据传输不具有数据检错机制，我们把对一块存储器空间的访问抽象为白启始地址开始，传送一定数据长度的消息，并对该消息块增加了一校验块，提高了VME总线的检错能力.即由面向存储的总线扩展为面向消息的总线.3.2.2离速光纤数据总线技术高速光纤数据总线(FDDI)吞吐率达100Mb/s,具有分布存取控制能力，并且具有抗电磁干扰，任意单环故障不影响系统正常_1一作的高可靠性特性.FDDI设计与实现有如下特点:(1)优选FDDI双环拓朴结构网络，当FDDI环路出现故障或站点

8、故障时，能够利川双环中的备份环与主环形成新的闭环，照常运行，达到容错目标.FDDI通信模块对应用于双环光纤网，选择双连接站点(DAS)模式，因而具有双余度光端机.提高了分布式通信的容错能力.(2)FBIM模块含有FDDI通信接口、VME及TM总线接口，硬件设计上采用先进的VLSI芯片，FPGA技术，减少了模块体积，提高了可靠性;此外，在FDDI通信接口设计中