[發明專利]一種基于軟件故障注入的可靠性評測系統設計方法

無效

• 申請號: 201310439618.3
• 申請日: 2013-09-25
• 公開（公告）號: CN103473162A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 劉璧怡
• 申請（專利權）人: 浪潮電子信息產業股份有限公司
• 主分類號: G06F11/28
• 分類號: G06F11/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于操作系統可靠性評測技術領域，涉及一種基于軟件故障注入的可靠性評測系統的設計方法。

背景技術

隨著計算機技術的迅速發展，人們對計算機系統的軟件和硬件的可靠性要求也越來越高。如何評估系統設計和實現階段的系統可靠性是開發容錯計算機系統的重要步驟。目前尚未有一個通用的方法能用于分析各種計算機系統的可靠性問題。提高計算機系統可靠性的設計方法雖多，卻缺乏足夠的理論證明。結合實際應用的計算機系統可靠性設計組合方法更是多種多樣，沒有得到普遍公認的標準可以遵循。

對計算機可靠性評測的方法主要有邏輯證明、實驗測試和分析模型等，有從理論分析方面入手，也有運用仿真實驗方法。理論分析方法缺點是數學上分析復雜，而仿真實驗由于對系統做了簡化和假設而不能完全真實地反映系統的情況，從而造成評估結果的不準確。故障注入作為一種加速故障的發生率，人為地引入故障到容錯系統中的技術手段，可以較精確地評測容錯方法的有效性。

故障注入技術是一種廣泛采用的用于評測計算機系統可靠性的有效手段。按其實現技術可分為硬件故障注入、軟件故障注入、模擬故障注入等。其中,硬件故障注入是通過物理手段直接將故障注入到目標系統的硬件中，該方法的優點是注入的故障接近實際情況，實驗過程短，且無需專門開發故障注入模型；其不足是實驗裝置復雜，費用高，實驗過程不易控制，易對目標系統硬件造成損傷等。模擬故障注入是通過利用某種標準硬件描述語言(如VHDL)為測試系統建立硬件仿真模型,然后在模型內部插入故障注入單元來實現故障的注入。其優點是費用低廉,無需任何特殊的硬件，對注入的故障可以精確地監控，不足是開發工作量大，建立詳細的仿真模型非常困難。軟件故障注入根據一定的故障模型，通過修改目標系統內存單元或處理器內部的寄存器值來模擬硬件故障的發生。其主要優點是無需復雜的實驗裝置，實現成本低，可在編譯階段和程序運行時注入故障等。主要不足是對目標程序的運行時間、占用空間等造成影響。

故針對上述現有技術存在的缺陷，實有必要進行研究，針對容錯系統可靠性評測的實際需求，以提供一種面向容錯系統可靠性評測的軟件故障注入系統，精確地評估容錯系統的可靠性。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于軟件故障注入的可靠性評測系統設計方法。

本發明的目的是按以下方式實現的，系統包括主控機、目標機、配置管理模塊、系統診斷模塊、心跳檢測模塊、故障注入模塊、結果回收模塊、數據處理模塊和仲裁控制模塊，其中：

主控機負責選擇注入故障的類型，發送故障注入指令，選擇目標機上生成的負載，存儲回收結果以及一切的用戶交互操作，主控機和目標機之間通過一條專用的心跳線相連，這條心跳線一方面用于心跳檢測，另一方面用于傳遞控制信息和數據信息，主控機和目標機之間還存在外部的網絡連接，此連接對IP地址無確定限制；

目標機運行來自負載生成器包括：應用程序、BENCHMARKS或綜合工作量的工作負載，注入執行器將故障注入；

a)配置管理模塊：完成主控機和目標機的IP配置、心跳檢測的心跳間隔時間和超時時間限額設定和目標機的負載選擇等功能，設定了心跳檢測模塊中主控機向目標機發送心跳檢測包的間隔時間，如果設置的間隔時間T過于短，發送太過頻繁，將會影響到系統的正常運行，占用系統資源；而設置的間隔時間太長，則檢測會比較遲鈍，影響故障檢測的及時性，并會影響到整個系統運行的正確性，此間隔時間必須大于兩節點間往返一次消息的最低時間限額，超時最低時間限額，一般設定為從主控機發出心跳檢測信息到目標機處理結束后返回回復信息所花費的時間；

b)系統診斷模塊，根據送來的檢測結果診斷系統中發生的故障；

c)心跳檢測模塊：心跳檢測的原理是通過兩個節點之間周期性的交換心跳消息互相監視對方的狀態，對節點的狀態進行定期的檢測，當發現心跳信息異常或心跳信息超時時，采取相應措施，從而保證系統能夠正確連續地工作，該模塊完成主控機對目標機的心跳檢測，由于本文尚未完成外部的硬件仲裁裝置，所以不能區分心跳線失效和目標機失效，即假設心跳線是安全的，當心跳檢測出現超時時，認為目標系統失效，心跳線除去進行心跳檢測信息的傳遞外還傳送數據信息和控制信息；