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1、ISSN100020054清华大学学报(自然科学版)2009年第49卷第7期25ö38CN1122223öNJTsinghuaUniv(Sci&Tech),2009,Vol.49,No.7102321027基于CAN总线的分布式容错系统实现陈静波,胡金春(清华大学计算机科学与技术系,北京100084)摘要:针对一种基于控制器局域网(controllerarea利用分布式系统可以把一个计算量巨大的问题分解network,CAN)总线的多冗余计算机构成的实时控制网络,给各计算机分别处理,综合各自结果输出,
2、提高系统设计并实现了分布式容错计算系统。该系统采用软总线保证快速处理能力;也可利用多计算机同时完成同一任数据可靠传输,使用数据表决屏蔽节点计算与传感故障,通务,通过结果表决提高系统的可靠性。容错技术是实过同步保证数据一致,利用成员关系管理维护动态成员关现高可靠性应用的主要工具,主要用于航空、铁路、系。该系统完全独立于控制应用程序,包括了分布式容错计医学等高可靠需求领域。容错指容忍故障,通常采用算的典型功能,充分利用分布式系统的优势和CAN总线传硬件冗余、软件冗余或软硬结合等方式实现。单纯使输的特点,在
3、保证系统实时性的基础上为应用程序提供容错用硬件或软件冗余难以完全达到系统的可靠性要计算服务。测试结果表明,在性能指标上能够满足某实时控[1]制系统的要求。求,多采用软硬结合的方式实现。由于分布式系统关键词:容错计算机;分布式系统;余度管理的所有资源都可以冗余设计,因此特别适合容错技术的实现。中图分类号:TP302文献标识码:A目前,国外在分布式容错系统方面取得了大量文章编号:100020054(2009)0721023205[2]的成果,但为了提高性能往往采用特殊硬件。国内关于分布式容错系统的研究正处
4、于起步和发展阶Distributedfault-tolerantsystem[3]段,多集中于航空领域。本文针对某实时控制系统basedonCANbus可靠计算需求,设计并实现了一种基于控制器局域CHENJingbo,HUJinchun网(controllerareanetwork,CAN)总线的分布式容(ComputerScienceandTechnology,TsinghuaUniversity,错计算系统。利用分布式系统实现高可靠性计算的Beijing100084,China)容错系统,将具有独
5、立计算和存储能力的自治处理Abstract:Adistributedfault2tolerantcomputingsystembasedon机经网络互联,通过任务计算、应用与时间同步、多thecontrolareanetwork(CAN)buswasimplementedforareal2timecontrolnetwork.Thesystemincludesasoftbusthatguarantees机数据表决等技术手段,协同完成高可靠性计算任reliabledatatransmission,sof
6、twarevotingthatisolatesthefaultsof务。相对于单机计算,分布式容错计算系统具有较高computingunitsandsensors,datasynchronizationthatensuresdata的复杂性,但是通过合理设计,这种技术将使系统可consistency,andmemberrelationshipmanagementthatmaintainsthedynamicmembership.Thesystemistransparenttothecontrol靠性大
7、幅提高。applicationprogramandintegratesthetypicalfunctionsofafault2tolerantcomputingsystem,makesfulluseoftheadvantagesof1系统模型distributedsystemsandtheCANbustransmissioncharacteristics,本文描述的分布式容错系统(distributedfault2andprovidesfault2tolerantcomputingservicesfo
8、rapplicationswithtolerantsystem,DFTS),是一个独立的软件计算guaranteedreal2timeperformance.Testsshowthattheoverallsystemperformanceissufficientforuseinreal2timecontrol系统,通过特定任务接口,为应用程序提供容错计算systems.服务。其物理平台由3台控制计算机组成,某时刻其Keywords:fault2toler
