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一种高效的协调式检查点算法

计算机工程 2011年第23期37卷 49-51页

作者：刘翠英高胜法王慧丽山东大学计算机科学与技术学院济南250101 济南第三职业中等专业学校济南250001

为降低设置检查点的开销,提出一种高效的异步存储非阻塞协调式检查点算法。该算法允许多个进程并发地在进程状态信息量较小时设置检查点,只在稳固存储器空闲时进行异步存储,并可同时进行检查点设置及进程执行。实验结果表明,该算法能降... 详细信息

为降低设置检查点的开销,提出一种高效的异步存储非阻塞协调式检查点算法。该算法允许多个进程并发地在进程状态信息量较小时设置检查点,只在稳固存储器空闲时进行异步存储,并可同时进行检查点设置及进程执行。实验结果表明,该算法能降低设置检查点的开销,提高系统性能。

关键词：分布式系统容错检查点算法非阻塞回卷恢复

分布式系统检查点算法中程序卷回时文件系统的状态恢复

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计算机工程与应用 2002年第17期38卷 131-134页

作者：沙丽杰武秀川韦鵷烟台大学计算机学院吉林大学计算机学院长春130023 北京航空航天大学计算机科学与工程系北京100080

检查点技术,也称为“回溯恢复”,是软件容错的重要手段,它主要用于保存和恢复程序的运行状态。在分布式计算和并行计算系统中有十分重要的作用。该文从减少检查点的开销角度,对分布式系统检查点算法中关于程序卷回时文件系统状态的恢复... 详细信息

检查点技术,也称为“回溯恢复”,是软件容错的重要手段,它主要用于保存和恢复程序的运行状态。在分布式计算和并行计算系统中有十分重要的作用。该文从减少检查点的开销角度,对分布式系统检查点算法中关于程序卷回时文件系统状态的恢复问题进行了分析讨论和进一步的研究。

关键词：分布式系统检查点算法程序卷回文件系统状态恢复计算机网络

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网格计算服务系统检查点算法研究

计算机工程与设计 2008年第14期29卷 3596-3599页

作者：张至柔华北电力大学网络与信息中心北京102206

在由机构内部空闲计算机组成的为计算移动Agent提供服务的网格计算服务系统中减少容错开销,提高计算效率是一个重要的问题。一个具有非封闭、非阻塞、低开销等优势的新检查点算法被提出,且该算法的同步垃圾收集过程可以避免不同进程间... 详细信息

在由机构内部空闲计算机组成的为计算移动Agent提供服务的网格计算服务系统中减少容错开销,提高计算效率是一个重要的问题。一个具有非封闭、非阻塞、低开销等优势的新检查点算法被提出,且该算法的同步垃圾收集过程可以避免不同进程间在确立新检查点、抛弃旧检查点时的不同步造成的不一致状态。实验结果表明,该算法的开销与系统节点数量呈线性关系。

关键词：网格计算服务检查点算法非阻塞非封闭

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分布式容错检查点算法研究与软件设计

分布式容错检查点算法研究与软件设计

作者：王亚楠山东大学

学位级别：硕士

计算机网络技术的迅猛发展,分布式系统应用的不断拓展,分布式应用对高可靠性和可用性的要求越来越迫切。一个高可用性的系统要求在任何情况下服务不会被中断并且能够提供正确的服务,因此,分布式系统的容错问题是目前分布式系统研究的热... 详细信息

计算机网络技术的迅猛发展,分布式系统应用的不断拓展,分布式应用对高可靠性和可用性的要求越来越迫切。一个高可用性的系统要求在任何情况下服务不会被中断并且能够提供正确的服务,因此,分布式系统的容错问题是目前分布式系统研究的热点和难点,同时也是一个富有挑战性的课题。由于分布式系统在地理区域分布的广泛性,使得整个系统无法获得一个统一的时钟,而这又是直接影响分布式系统性能的关键因素,这就给分布式系统的容错问题带来了巨大的挑战。本文以2008年申请的山东省自然科学基金项目为背景,以分布式系统容错检查点算法作为出发点,针对丰富的检查点设置策略和提高资源利用率和系统效率为目的,对分布式系统容错问题和检查点算法进行了深入的探索和研究。本文研究了分布式系统容错检查点的设置和恢复算法,容错检查点间隔设置的理论,方法和技术,探索将所研究的分布式容错检查点算法与实际的分布式容错软件相结合,提高分布式系统的可用性和算法的实用性,本文主要完成了如下工作： 1.构造分布容错系统的层次结构模型并列举了该模型的主要特点,容错的概念和相关的定理,分析了分布式系统性能特性,并结合该性能提出分布式系统进程模型。根据进程通信模型进一步指出,分布式容错系统由于时钟自适应特性而出现的检查点通信问题,如孤儿报文、中途消息等。提出了如何消除这些非全局一致的检查点状态的条件和定理,给出了评价检查点算法性能优劣的指标,即算法的时间开销和空间开销。 2.根据分布式容错检查点算法的原理,分析了同步检查点算法的设置,异步检查点设置和消息日志检查点算法的各自特点,深入理解了影响检查点算法性能的瓶颈因素,即算法设计较复杂,实用性较差,时空开销较大,对分布式系统性能的影响大。在此基础上,参与研究了一种改进的分布式容错检查的算法,矩阵一致检查点算法,该算法从容错的基本要素即进程间通信出发,以进程间通信的数目作为设计算法的核心思想,降低了算法的时空开销,提高了系统的整体性能,经演绎推理证明和实验验证,该检查点算法简洁有效。 3.通过研究检查点算法的性能瓶颈,我们发现检查点间隔的设置和选取对于检查点算法的性能同样产生着重要的影响。在检查点间隔的设置算法中,尽量减少检查点机制所产生的时空开销对提高计算效率具有重要意义。本文在已有的动态检查点间隔设置的基础上,提出了一种新的动态检查点间隔的设置方法一随机时间序列分析方法的Markov动态检查点间隔设置,该算法既可以减少回滚重复计算时间,又可以降低检查点保存进程状态所需的存储空间。经Spin仿真实验结果表明,该动态检查点间隔算法与固定检查点算法和一般的动态检查点算法相比,平均检查点间隔开销率R(t)比传统方法平均减少1.019%。 4.分布式容错软件平台的设计技术。由于分布式系统的跨平台特性,本文分别设计了Windows和Linux操作系统平台下的容错软件模块的设计方式,前者主要采用了Detour Windows API技术,通过在系统的进程中插入具有容错功能的线程来实现在Windows系统下的容错功能,并能根据保存的文件进行容错的恢复。后者主要采用了Linux LKM模块技术,在Linux内核中插入一个具有容错功能的LKM模块,进行Linux系统下检查点设置和容错恢复,该容错软件为分布式系统的可用性提供了有效的支持,具有一定的实际应用价值。

关键词：分布式系统容错检查点算法马尔可夫决策过程

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面向RISC-V微处理器的性能优化研究

面向RISC-V微处理器的性能优化研究

作者：常龙鑫江南大学

学位级别：硕士

高性能、低功耗、高可靠已成为微处理器的发展趋势。一方面,高性能始终是微处理器设计的主要研究方向;另一方面,低功耗和高可靠设计方法会对微处理器造成一定的性能损失,如何以更少的时序代价实现低功耗和高可靠设计,也成为了微处理设... 详细信息

高性能、低功耗、高可靠已成为微处理器的发展趋势。一方面,高性能始终是微处理器设计的主要研究方向;另一方面,低功耗和高可靠设计方法会对微处理器造成一定的性能损失,如何以更少的时序代价实现低功耗和高可靠设计,也成为了微处理设计中的关键问题。近年来,开源免费的RISC-V指令集受到了学界和业界的广泛关注。研究面向RISC-V微处理器的性能优化方法,具有重要的工程实践意义。本文以基于RISC-V指令集的Rocket处理器为研究原型,分别从高性能设计、低开销的低功耗设计、低开销的高可靠设计出发,研究面向RISC-V微处理器的性能优化方法。首先,对Rocket原型处理器的架构进行概述。接着,设计一种面向RISC-V处理器的高速浮点单元。然后,基于关键路径数和敏感性,提出一种低性能开销的、泄漏功耗降低显著的多阈值低功耗优化算法。最后,基于自适应失效预测,提出了一种低性能开销的、低参数敏感性的自适应动态检查点(Self-Adaptive Dynamic Checkpoint,SADC)算法。本文的具体研究内容及研究结果如下:(1)总结了RISC-V的用户指令集、特权指令集,以及编码空间,概述了基于RISC-V指令集的Rocket处理器的架构,内容包括整体架构、流水线架构、中断架构、Rocket定制协处理器(Rocket Custom Coprocessor,RoCC)接口等,阐述了Rocket处理器当前存在的问题、面临的挑战和优化方向。(2)针对RISC-V处理器浮点单元的性能优化需求,分析RISC-V FPU原型的架构及其性能瓶颈,基于算法优化和流水线优化,设计了基4 Booth-Wallace乘法模块以替代原有多位宽乘法模块,设计了基于二叉树的并行前导零检测模块以替代原有串行前导零检测模块,增加了部分子模块的流水线级数。基于SMIC 55 nm工艺对优化设计前后的RISC-V浮点单元原型进行了功能验证和性能评估,实验结果表明,优化后的RISC-V浮点单元功能正确,其工作频率达到了820 MHz。与优化前的RISC-V浮点单元原型相比,工作频率提升了39.46%,但面积开销增加了15.14%。对RISC-V FPU的优化思路同样适用于其他FPU。(3)针对面向RISC-V处理器的低功耗设计需求,对传统的多阈值CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)算法进行了研究,针对传统算法在评估单元替换优先级的指标时参考的特征不够丰富、复杂性较高、功耗优化效果不够显著等问题,提出了一种基于关键路径数和敏感性的多阈值低功耗优化算法。实验结果表明,在10 ns到16 ns的时钟约束下,所提算法能够为oc8051处理器电路降低61.16%-62.42%的泄漏功耗,对照算法能够为oc8051处理器电路降低60.88%-62.42%的泄漏功耗,在均达到最高的功耗降低比例之前,所提算法的泄漏功耗降低效果始终优于对照算法。在5.0ns到5.6 ns的时钟约束下,该算法能够为Rocket Core电路降低56.60%-59.96%的泄漏功耗,功耗优化效果显著。所提泄漏功耗优化算法同样适用于其他任意数字集成电路。(4)针对面向RISC-V处理器的高可靠设计需求,对检查点问题进行了描述,包括该问题中涉及的定义、假设以及失效类型。对传统的检查点算法进行了概述,总结了固定检查点算法和动态检查点算法的工作流程。提出了一种自适应失效预测结构,基于此设计了一种自适应动态检查点算法。仿真实验结果表明,本算法的参数敏感性与传统的固定检查点算法和动态检查点算法相比,分别降低了47.69%和91.98%,能够有效地解决传统的检查点算法参数敏感性较高导致的平均性能开销较大的问题。所提检查点算法同样适用于其他任意微处理器。

关键词： RISC-V 微处理器浮点单元多阈值低功耗优化检查点算法

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远程测试系统数据不一致性检测算法的研究

遥测遥控 2008年第2期29卷 61-64页

作者：李真翟正军西北工业大学软件与微电子学院西安710065 西北工业大学计算机学院西安710072

结合远程测试系统的网络化和数据库分布式强的特点,提出数据库中数据冗余和物理分布所带来的问题——数据库中数据的不一致性。对数据的不一致性检测算法进行研究,分析常用的检查点算法,对检查点算法进行改进,由测试站点主动发送测试信... 详细信息

结合远程测试系统的网络化和数据库分布式强的特点,提出数据库中数据冗余和物理分布所带来的问题——数据库中数据的不一致性。对数据的不一致性检测算法进行研究,分析常用的检查点算法,对检查点算法进行改进,由测试站点主动发送测试信息,以减少系统的通信开销,并在远程测试数据库系统中加以实现。最后,对这种改进的算法进行了总结。

关键词：远程测试分布式不一致性检测检查点算法