[发明专利]主动复制容错系统非阻塞消息全序化方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机应用领域中的主动复制技术，特别是主动复制容错系统中关于容错复本必须以相同的顺序(即全序)接受消息请求的一种主动复制容错系统非阻塞消息全序化方法。

背景技术

计算机应用系统对系统可靠性要求越来越高，越来越迫切，因为计算机应用系统中关键部件的成败决定了整个计算机应用系统能否正常运行下去，完成预期任务。

提高计算机应用系统可靠性有多种方法，主动复制技术是一种有效增强计算机分布系统可靠性的方法。国际组织OMG制定了容错服务，为主动复制技术定义了框架和接口，使之成为可构架在CORBA系统之上的重要服务之一。主动复制技术可广泛应用于各种对系统可靠性有较高要求的计算机应用系统领域中，如军事领域、航空领域、银行领域和工业控制领域等。

主动复制技术通过复制计算机应用系统中关键部分到不同物理计算机上，所有复本构成容错组。成员拥有平等地位，同时并独立执行所有客户服务请求，向客户返回服务执行结果。只要容错组中没有太多成员同时发生错误，应用系统就能正确地运行。

例：如图1所示，为一银行数据库容错服务系统。某客户的银行储蓄为1000元，某日，银行要为储户增加存款额的2％的利息，同日，该客户要再次存入1000元，计算账户余额，若

(1)复本1先存款，再计息：

1000+1000＝2000；2000*2％＝40；

2000+40＝2400(元)

(2)复本2先计息，再存款：

1000*2％＝20；1000+20+1000＝2200(元)

这样，复本的计算结果就不一致，原因在于复本执行客户请求序列不同。因此，主动复制技术的关键在于如何保持容错组成员之间的一致性。如果成员执行客户请求的行为确定，保持成员间一致性问题转化为客户请求序列全序化问题。也就是说，从相同的初始系统状态开始，成员按照相同次序执行相同客户请求集合后，必将进入相同的系统状态。

已经有系统采用令牌方式来获得消息全序化。在加州大学圣巴巴拉分校研制的Totem系统中，提出并实现了基于逻辑令牌环结构的对称性容错方法，分别是基于单环结构的全序化方法和基于多环的全序化方法。每个成员拥有唯一固定的标识符，方法根据请求的序列号(单环结构)或请求的时戳(多环结构)实现请求全序化。方法可以屏蔽主机崩溃和网络分段错误，在方法中假设消息被重发若干次后，仍未被对方收到，则对方成员发生主机崩溃错误，简化了系统模型。W.Jia等给出了基于虚拟令牌和虚拟时钟的单环结构下的全序化方法以及实现，该方法可以屏蔽主机崩溃和网络分段错误，它采用背载方式传递组成员控制信息，并假设这些信息不可丢失。

但是，现有技术方法具有如下不足之处：

(1)系统均采用阻塞方式，即当发生令牌丢失或者有成员发生变化时，系统实现需要等待所有成员都确认并装载相同的组视图信息和令牌后，才能继续处理新消息。因此，系统的切换速度慢。

(2)现有方法大多根据消息重发次数，即当消息重发次数超过某个预设值时，系统认为该消息的接收方发生崩溃。但实际上，根据FLP不可能结论，在异步环境下，某一复本是无法准确判定其它复本是否已经失效的。因此，存在误判的情况。即，复本尚未失效，但其它复本认为它已经失效；或者，复本已经失效，但其它复本认为它还存活着。

(3)现有方法并不把消息丢失作为独立错误处理。

发明内容

本发明的目的在于克服现有采用令牌方式来获得消息全序化来解决主动复制容错技术的不足，提出一种主动复制容错系统非阻塞消息全序化方法，该方法具有获得全序化消息序列平稳快速、计时器超时失效检测、独立处理消息丢失的特征。