基于国产多核处理器核级冗余静态绑定和动态绑定机制的研究

发布时间：2017-09-12 05:04

  本文关键词：基于国产多核处理器核级冗余静态绑定和动态绑定机制的研究

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【摘要】：容错技术是在一些对可靠性要求非常严格的环境中保障程序正确运行的一项技术。程序在计算机上运行的过程中,可能会发生不同类型的故障,如何保障程序的正确运行一直是一个研究热点。多核处理器是当今处理器领域的主流,龙芯3号系列芯片是为数不多的国产多核处理器芯片之一。如何增强国产多核处理器的容错性能,充分发挥国产多核处理器的硬件资源优势,这具有重要的意义。在多核处理器的容错技术中,根据对处理器核的使用情况,又可以分为静态绑定和动态绑定两种方法。静态绑定技术是在冗余进程运行前提前指定具体的处理器核来运行冗余进程的一种技术,而动态绑定技术则是一种需要根据当前核的实际运行状况来决定具体选择哪几个核来运行冗余进程的技术。本文主要实现了冗余进程在多核处理器间的静态绑定和动态绑定的功能,并在绑定的基础上完成了利用多模冗余的方法来进行故障检测的功能。在传统的绑定方法中,核间冗余进程的通信都需要设置专用的通信信道或缓存队列,这一般是在芯片设计阶段来完成。本文主要从软件方法入手,将冗余进程的通信和进程结果比较工作转移到系统调用处,并在内核层来完成故障检测功能。这种从软件角度实现故障检测的方法,不但能有效检测出进程运行过程中出现的故障,而且成本低,开发周期较短。本文最后实现了通过静态绑定和动态绑定进行故障检测的方法,并在实验中成功检测到了注入的故障,最后针对两种方法对系统产生的性能影响进行了分析。结果表明系统对性能的影响在可接受范围内。本文的研究成果不但能为多核处理器在软件层的容错提供一些参考,也能为国产龙芯多核处理器的可靠性设计方案提供一些理论参考。
【关键词】：龙芯 瞬时故障 静态绑定和动态绑定 容错冗余
【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】：2015
【分类号】：TP332
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 课题来源及研究的目的与意义8-10
• 1.1.1 课题来源8
• 1.1.2 课题研究的背景与意义8-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 龙芯处理器现状10
• 1.2.2 容错技术现状10-12
• 1.2.3 静态绑定和动态绑定技术现状12
• 1.3 论文的主要内容12-14
• 第2章 龙芯3A平台下相关容错技术14-30
• 2.1 龙芯3A平台14-19
• 2.1.1 龙芯3A芯片14-15
• 2.1.2 龙芯平台下操作系统内核15-19
• 2.2 容错相关研究19-28
• 2.2.1 故障的传播19-20
• 2.2.2 容错的相关技术20-28
• 2.3 静态绑定和动态绑定技术28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 冗余进程容错检测方案30-47
• 3.1 软件容错技术比较30
• 3.2 系统设计目标30-31
• 3.3 绑定的设计31-39
• 3.3.1 静态绑定冗余容错的设计31-38
• 3.3.2 动态绑定冗余容错的设计38-39
• 3.4 绑定的实现39-46
• 3.4.1 静态绑定冗余容错的实现39-45
• 3.4.2 动态绑定冗余容错的实现45-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第4章 冗余进程检测方案的验证47-55
• 4.1 软硬件开发环境47
• 4.2 实验环境的搭建和配置47-48
• 4.3 实验结果与分析48-53
• 4.3.1 静态绑定冗余进程的实验48-50
• 4.3.2 动态绑定冗余进程的实验50-53
• 4.4 性能的损耗分析53-54
• 4.5 本章小结54-55
• 结论55-56
• 参考文献56-61
• 攻读学位期间发表的学术论文61-63
• 致谢63

【引证文献】

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 单书畅;胡瑜;李晓维;;多核处理器的核级冗余容错技术[A];第六届中国测试学术会议论文集[C];2010年

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本文编号：835226