高可靠分布式容错计算机架构的研究

吴永发

摘要：对于我国目前新的飞机平台，其所需要的是平台必须要在操作性能上更加的是应当下的操作环境同时也要确保载频跳槽做的过程中应该能够提供安全可靠的环境，只有综合性能都完善之后才能够有效地保证平台的正确使用。作为飞机平台安全管理这一环节的重要部件也就是飞机管理计算机，我们应该根据整个系统的本身结构，容错能力等多个方面进行着手，综合地对其提升。根据目前我们将国外先进的技术进行了引入之后，增加了一个用于提升提升可靠分布式的容错计算机的设计，对整体的TTE进行了分析并给出了相应的分析观点，最终验证了TTE总线技术下的计算机架构系统具有可靠性能高、维护成本和生命力旺盛等多个优点。

关键词：分布式；容错计算机

随着我国近年来科技水平的不断提升，我么对于传统的信息处理采集，数控等技术都已经有了明显的提升，但是在计算机集中化的过程中出现的一些问题也包括了计算机的总线化结构也出现了一些问题，主要的问题包括了在总线结构中并没有一个完全同意的物理网络，而且网络之间对于内部网络和外部的通讯网络之间并没有进行相对应的隔离操作；总线除了在结构方面存在问题之外对于其自身的特性而言也存在问题，这其中就包括了总线式架构其在拓展上面存在着局限性，自然而然的其所具备的灵活性也就很差；最后就是总线式结构分布的结构器在安装过程中相对应的环线数量非常大，整个的环境中因为布线非常多所以造成了复杂的现象，而布线较多也同时导致了整体的重量增加，对于日后一旦出现了故障会造成難以维修的问题。

一、确定性通信网络的选用

首先对于一个分布式的控制系统来说，我们应该注重的是家内部的每一个节点之间是否存在这明显的联系，只有在确定了每一个节点之间都是蕴含了通信能力之后才可以在后续的工作中对整个系统进行实现。我国对与嵌入式的计算机系统在使用通讯的手段中大多数都是用基于事件触发状态下的穿行通讯协议指令，相关的人人在进行了大量的试验之后目前得出了一个方案，该方案主要是通过增加了一个时间触发架构的系统得以实现的。在这里时间触发架构和事件出发架构是完全不同的。凄凉者提供控制信号的方式前者为规定时间之内产生的命令，事件触发控制信号则是挡膜一个特定事件发生了之后才会产生的控制指令。

事件系统和时间系统其两者之间的不同主要是因为这两者进行控制的信号不同。在时间系统中主要进行控制的结构都是存储在计算机的内部结构中，其在结构上基本可以看作是一个封闭的确定性系统。反观事件系统，其所缠身的信号不仅仅局限于计算机的内部结构，往往也会受到计算机的外部环境而产生影响。

二、分布式计算机的设计

在对高可靠分布式计算机进行架构的时候，我们首先应该确定的是计算机系统应该包括了三个节点计算机，并且应该保证让不同的计算机放置在不同结构的机箱之中，通过这样的放时才能够让计算机满足需要完成的任务，在这个系统中，我们主要采用的是基于时间触发总线之上的一个分布式结构，在进行实际的工作中，研究人员通过模拟出该系统在经过任意的两个故障事件产生之后仍然可以正常的运行，并且最终顺利地完成工作。在结构上对其进行分析，整个系统是通过三个独立的节点进行架构的，在逻辑结构上，该系统的每一个模块都出在同一个网络上，这样就可以保证CPU在工作的过程中，其内部的每一个模块都是对等的。只要在系统运行的过程中能够保证有两个CPU和一个RDC模块能够挣产的运行，系统的整体可靠心自然而然就有了保证。

整个系统在运行的过程中，三个计算机之间节点是不断进行通讯的并借由时间系统总线来进行信息的传递，在这个过程红每一个节点都对应一个计算机，计算机在采集到了信息之后进行每一个节点之间的交叉对比工作，最终将交叉对比的信息进行表决，将最终表决出来的数据进行计算。如果在这过程中出现了故障问题是，出现故障的处理器节点呼和另外的节点进行隔离，而且该节点上的应有工作会有另外一个节点来代替工作。

在进行系统软件方面进行设计的时候，研究人员主要将涉及分为了三个部分，首先就是操作系统，其次是系统的余度管理功能包，最后则是应用软件。

三、测试与证明

在最后的环节为了整个的架构是准确的，而且也能够实现额弄错的目的，应该对其进行相应的测试工作。想要对该结构所架构的计算机进行测试，首先应该从系统的开发、仿真等一系列内容展开综合的测试。我们所假设的这个平台应该能够支持余度计算机在该平台上进行设计工作，并且能够进行软件的设计和测试工作。通过这样架构好的系统，我们应该采取软件的测试和硬件的测试相结合来进行稳定性能的测试，。我们在对事件系统网络进行测试是，主要是对其的通信能力进行了重点的测试，因为通讯所代表的是信息之间的传输，除此之外还应该考虑到的是通讯过程中对于数据的备份工作，并最终以波形进行示例。在对三节点的系统进行测试之后，我们基本可以确定三点结构的构架模式是完全可以满足飞机在飞行过程中的控制任务的，当对系统的接口进行测试时，通过将任意的处理器进行人为的故障演示之后，可以充分的证明系统是可以在出现两次故障时还能够正常工作的。防止了系统在发生故障的过程中系统的功能会逐渐下降的问题。

四、总结

对于可靠分布式容错计算机主要应该是对其的功能、网络通讯能力进行重点的研究，本文主要是对容错式计算机在系统的构架时可以采用时间系统来进行构架的相关建议，并且对于系统的网络和余度同步提出了相应的技术参考，这样在今后的构架中可以为工程师提供适当的参考方向。

参考文献：

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