基于国产处理器计算机系统回卷恢复机制的研究

发布时间：2017-04-25 21:10

  本文关键词：基于国产处理器计算机系统回卷恢复机制的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：国产处理器飞速发展，已在多个领域得到广泛的应用。但在航空、军工、金融等关键业务中，国产处理器计算机系统还无法达到高可靠性要求。对于国产处理器系统不同级别的容错技术研究，对于我国在多个关键领域完全自主化，，打破国外垄断有重大意义。基于国产处理器计算机系统回卷恢复机制的研究，旨在从操作系统级提高国产处理器系统的容错性能，具有重要意义。 本文通过对龙芯3A处理器和MIPS架构的研究，分析了龙芯系统平台的特点。在此基础上，对回卷恢复机制的主要对象Linux进程进行了研究，了解了内核调度和管理进程的机制，确定了设置检查点时需要保存的进程相关信息。 通过内核对进程的管理与运行机制的研究，本文设计了一种基于内核级检查点的回卷恢复机制，在内核中对进程上下文信息进行保存，当故障发生时，进行回卷恢复。内核级相比用户级检查点具有对用户透明，无需修改用户代码的优点。利用添加内核模块的方法，为系统内核添加回卷恢复机制，具有灵活加载与卸载、无需改变原系统的优势。本文着重阐述了基于内核检查点的回卷恢复系统各个模块的实现方法，主要包括：故障守护进程、检查点信息保存模块、回卷恢复模块、文件处理模块等。 最后对回卷恢复系统的基本应用进行了测试，并多次实验分析了影响该系统时间与空间开销的因素。通过对检查点设置策略的改变，减小检查点的时间开销。保存检查点信息时，改进打开文件的保存方法也降低了检查点的空间开销，使该系统在提高容错性能的同时，具有了更好的可用性。
【关键词】：检查点 龙芯 MIPS Linux
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP332
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 课题的来源及研究的目的和意义8-11
• 1.1.1 课题来源8
• 1.1.2 课题研究的背景与意义8-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 国产容错计算机系统研究现状11
• 1.2.2 检查点系统研究现状11-14
• 1.3 本文主要研究内容及组织结构14-16
• 第2章 龙芯的 MIPS 架构及 Linux 进程16-31
• 2.1 龙芯处理器芯片16-18
• 2.2 MIPS 架构18-24
• 2.2.1 MIPS 架构概述18
• 2.2.2 指令集18-19
• 2.2.3 寄存器约定19-20
• 2.2.4 内存管理20-23
• 2.2.5 地址转换23-24
• 2.3 Linux 进程24-30
• 2.3.1 Linux 进程描述符25-27
• 2.3.2 Linux 进程内存布局27-29
• 2.3.3 Linux 进程上下文29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第3章 基于检查点的回卷恢复机制的研究与设计31-52
• 3.1 系统设计目标31
• 3.2 系统总体结构设计31-33
• 3.3 系统实现方案33-39
• 3.3.1 内核模块编程34-35
• 3.3.2 设备驱动编程35-39
• 3.4 故障守护进程39-40
• 3.5 检查点信息保存模块40-50
• 3.5.1 检查点头信息42-43
• 3.5.2 进程内存映像43-46
• 3.5.3 CPU 寄存器46-48
• 3.5.4 进程信号相关信息48-49
• 3.5.5 进程文件相关信息49-50
• 3.6 回卷恢复模块50
• 3.7 文件处理模块50-51
• 3.8 本章小结51-52
• 第4章 性能测试及结果分析52-60
• 4.1 测试环境52
• 4.2 基本功能测试52-56
• 4.2.1 内核级检查点的编译与安装52-53
• 4.2.2 回卷恢复功能53-55
• 4.2.3 查看日志记录55-56
• 4.3 检查点开销分析56-59
• 4.3.1 时间开销56-59
• 4.3.2 空间开销59
• 4.4 本章小结59-60
• 结论60-61
• 参考文献61-65
• 攻读学位期间发表的学术论文65-67
• 致谢67

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