分布式系统的可靠性1

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1、第8章分布式系统的可靠性基本模型分布式系统的一个重要目标是获取高度的可依赖性（Dependability）。可依赖性的概念包括以下三个方面：可靠性：在错误存在的情况下持续服务的能力。安全性：不出现灾难性错误的能力。保密性：指避免、或承受对系统进行的故意性攻击的能力。本章重点关注可依赖性中的可靠性，即故障、错误或失效（faults,errors,orfailures，这些概念通用）的检测和处理。《分布式系统》(八)20112基本模型分布式系统可靠性的目标是当故障发生时，确保系统的全局一致性。即确保系统具备容错能力。故障

2、来源于如下4类：节点（硬件）故障：物理硬件故障；程序（软件）故障：软件设计或编码错误；通讯故障：通信介质故障；时序故障：物理故障导致运行时序错误。《分布式系统》(八)20113基本模型要确保系统具备容错能力，通常使用冗余技术。有四种冗余类型：硬件冗余：如额外的PE、I/O系统等。软件冗余：如软件模块的额外版本。信息冗余：如使用了额外位数的错误检测代码。时间冗余：如用来完成系统功能的附加时间。《分布式系统》(八)20114基本模型有三种基本的处理故障的方法：主动复制。所有的复制模块协同进行，并且它们的状态紧密同步。被动

3、复制。由唯一的一个处于主动的模块设定定期检查点，定期更新其它模块的交互状态。半主动复制。是主动复制和被动复制的混合。此种方法所需的恢复开销相对较低。主动复制用到了错误屏蔽的概念，即隐藏出现的故障或防止故障造成错误结果。被动复制，又称为动态方法，它通过从系统中检测错误的存在，并采取一定措施转移错误元件来获得容错。《分布式系统》(八)20115基本模型故障检测可被分为两类：外部检测：将检测节点失效的职责赋予节点的外部附件（或其它节点）。但需防止检测者本身故障、检测者和被检测者间通信故障时导致的误检（误报）。内部检测将检测

4、机制置于一个节点内部（自检）。通常假定内部有一个可以完全信赖的“硬核”（hardcore）检测元件，“硬核”不受节点故障的冲击。完全做到这一点其实是很难的。通常结合使用外部检测方法和内部检测方法，以得到一个有效的故障检测方案。故障检测的技术实施手段包括：通信应答超时、编码校验、结果比较等。《分布式系统》(八)20116基本模型处理软件故障通常采用两个软件模型：基于进程的模型：一个应用程序由一连串协同作业的进程组成，如[P1‖P2‖…‖Pn]。基于对象的模型：一个应用程序由一连串对象组成，每一个对象都是一个独立的原子操

5、作。通过很好定义的界面访问，就可以获得对象的封装。我们的讨论中，以基于进程的模型为例。《分布式系统》(八)20117容错系统设计的构件模块具备容错能力的、可靠的分布式系统中涉及到三种逻辑实体，包括二种构件模块：稳定存储器故障－停止处理器和一个用于构件模块的：原子操作《分布式系统》(八)20118稳定存储器稳定存储器是在系统失效的情况下，可以躲过系统错误的特定存储空间的抽象概念。也就是说，稳定存储器空间里的内容不被一个失效所摧毁。存储器的两个基本操作是读和写，稳定存储器的目标是在系统失效的情况下，屏蔽不希望的事件，正确

6、地执行读、写操作。《分布式系统》(八)20119稳定存储器对于读read(address:a)来说，返回（status：goodorbad,data:d），其不希望结果包括：a是好的，但读取返回bad；同上，而且后来的读也返回bad；a是坏的，但读取返回good；或者a是good，但读取返回不同的数据d'。对于写write(address:a,data:d)来说，其不希望的结果：a保持不变，而d变为不同的数据d'；a变为(bad,d)。一个理想的稳定存储器：读总是返回正确的结果，写总是成功。《分布式系统》(八)201

7、110稳定存储器－RAID数组种类英文简述硬盘容错吗?N个硬盘可用容量RAIDlevel0Stripe/Span（分条/分跨）NoNRAIDlevel1Mirror（镜像）YesN/2RAIDlevel3ParallelwithParity（分条奇偶校验）YesN-1RAIDlevel4ParallelwithParity（分区奇偶校验）YesN-1RAIDlevel5StripedwithRotatingParityYesN-1RAIDlevel0+1Mirror+StripeYesN/2获得适宜的稳定存储器的一个

8、方法是使用RAID技术（RedundantArraysofInexpensiveDisks，廉价磁盘冗余阵列）。目前常用的有下列RAID技术：《分布式系统》(八)201111故障-停止处理器一个处理器故障时，最好的结果是不进行任何不正确的操作，而简单地停止工作。这样的处理器称为故障-停止处理器。一个故障-停止处理器有以下特性：（a）处理器停止运