發(fā)布時(shí)間：2017-11-19 22:08

  本文關(guān)鍵詞：基于NVRAM的函數(shù)式語(yǔ)言容錯(cuò)機(jī)制研究

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【摘要】：高性能計(jì)算機(jī)正廣泛應(yīng)用于國(guó)家安全與經(jīng)濟(jì)社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域,例如核物理研究、天氣預(yù)報(bào)、石油勘探,生物制藥,動(dòng)畫(huà)制作等與社會(huì)和個(gè)人緊密相關(guān)的產(chǎn)業(yè)與方向,極大推動(dòng)了科技水平和經(jīng)濟(jì)實(shí)力的發(fā)展。隨著高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展,高性能計(jì)算的規(guī)模不斷擴(kuò)大,計(jì)算能力不斷增強(qiáng),包含的處理器個(gè)數(shù)不斷增加。而隨著高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,高性能計(jì)算面臨著可靠性問(wèn)題的挑戰(zhàn),未來(lái)E級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的平均無(wú)故障時(shí)間大約只有一個(gè)小時(shí),因此需要更高效的容錯(cuò)技術(shù)的支持。新型的NVRAM的非易失和高速訪問(wèn)的特性為容錯(cuò)技術(shù)的發(fā)展提供了新的機(jī)遇。NVRAM可以代替DRAM作為計(jì)算系統(tǒng)的主存,從而使應(yīng)用運(yùn)行在非易失的內(nèi)存空間中,不需要再將數(shù)據(jù)備份至磁盤,降低了容錯(cuò)技術(shù)的開(kāi)銷和難度。NVRAM還可以代替磁盤或者成為內(nèi)存與磁盤中間層的存儲(chǔ)介質(zhì),其字節(jié)隨機(jī)訪問(wèn)的特性以及媲美DRAM的高速讀取可以大大提高容錯(cuò)技術(shù)的效率,體系結(jié)構(gòu)變化也會(huì)促進(jìn)發(fā)展出新型的容錯(cuò)技術(shù)。NVRAM的出現(xiàn)和應(yīng)用將為容錯(cuò)技術(shù)的發(fā)展提供新的方向,促進(jìn)新型容錯(cuò)技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展。目前基于新型NVRAM的容錯(cuò)技術(shù)也在不斷提出,但由于底層硬件特性發(fā)生了變化,現(xiàn)有的操作系統(tǒng)和運(yùn)行時(shí)等上層結(jié)構(gòu)并不適應(yīng)NVRAM的特性,無(wú)法匹配新的體系結(jié)構(gòu)的變化。容錯(cuò)的過(guò)程需要大量修改操作系統(tǒng)和運(yùn)行時(shí)來(lái)適應(yīng)新的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)復(fù)雜并且難度較大。所以要實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單高效的容錯(cuò)技術(shù)需要用戶應(yīng)用程序?qū)用娴恼Z(yǔ)言模型支持,通過(guò)語(yǔ)言容錯(cuò)特性的天然支持來(lái)簡(jiǎn)化應(yīng)用層與物理層之間的系統(tǒng)層的復(fù)雜性。綜上所述,現(xiàn)有的高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)面臨著可靠性的挑戰(zhàn),傳統(tǒng)的容錯(cuò)技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足高性能計(jì)算的高速發(fā)展需求。在新型存儲(chǔ)元器件NVRAM的興起和應(yīng)用的支持下,容錯(cuò)技術(shù)將有望出現(xiàn)新的發(fā)展,降低容錯(cuò)技術(shù)的開(kāi)銷,提高容錯(cuò)技術(shù)的效率。而現(xiàn)有的基于NVRAM的容錯(cuò)技術(shù)需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行大量修改,復(fù)雜性較高,實(shí)用性差,因此需要上層的語(yǔ)言模型支持來(lái)簡(jiǎn)化系統(tǒng)層,實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單高效的容錯(cuò)系統(tǒng)。如何通過(guò)語(yǔ)言模型的支持實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單高效的容錯(cuò)系統(tǒng)是本文的研究重點(diǎn)。本文主要從支持容錯(cuò)的語(yǔ)言模型研究,支持容錯(cuò)的數(shù)據(jù)管理和支持容錯(cuò)的運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)三方面展開(kāi)研究。1.容錯(cuò)語(yǔ)言模型的研究由于現(xiàn)有的基于NVRAM的容錯(cuò)技術(shù),由于缺乏上層語(yǔ)言模型的支撐,其實(shí)現(xiàn)引入的開(kāi)銷過(guò)大,難以很好地應(yīng)用。傳統(tǒng)的命令式語(yǔ)言模型由于其執(zhí)行過(guò)程不確定,多次調(diào)用存在副作用等特性,并不適應(yīng)容錯(cuò)的需求。本文研究適合容錯(cuò)的語(yǔ)言模型,根據(jù)對(duì)現(xiàn)有語(yǔ)言的分析,結(jié)合容錯(cuò)的實(shí)際需求,找出不支持容錯(cuò)特性的語(yǔ)義并對(duì)其進(jìn)行調(diào)整,提出支持容錯(cuò)的語(yǔ)言模型。根據(jù)容錯(cuò)的語(yǔ)言模型設(shè)計(jì)具有容錯(cuò)功能的簡(jiǎn)單高效的語(yǔ)言系統(tǒng),并分析與容錯(cuò)語(yǔ)言模型接近的,具有容錯(cuò)優(yōu)勢(shì)的函數(shù)式語(yǔ)言系統(tǒng),以設(shè)計(jì)基于函數(shù)式語(yǔ)言的容錯(cuò)語(yǔ)言系統(tǒng)。2.可容錯(cuò)的運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言模型不能缺少下層運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)的支撐。為實(shí)現(xiàn)對(duì)容錯(cuò)語(yǔ)言模型的支持,本文研究并分析函數(shù)式語(yǔ)言的運(yùn)行時(shí)系統(tǒng),深入理解程序運(yùn)行細(xì)節(jié),并結(jié)合容錯(cuò)需求對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)整,以實(shí)現(xiàn)對(duì)上層容錯(cuò)語(yǔ)言模型的支持。通過(guò)運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)對(duì)函數(shù)式語(yǔ)言進(jìn)行容錯(cuò)支持,實(shí)現(xiàn)函數(shù)式語(yǔ)言可以動(dòng)態(tài)保存狀態(tài)和掉電恢復(fù)執(zhí)行的效果。3.可容錯(cuò)的數(shù)據(jù)管理機(jī)制的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言模型在內(nèi)存數(shù)據(jù)中的直接反映就是數(shù)據(jù)的內(nèi)存分配和管理,數(shù)據(jù)管理的實(shí)現(xiàn)直接影響容錯(cuò)的方式和效果。本文研究并分析函數(shù)式語(yǔ)言的數(shù)據(jù)管理機(jī)制,通過(guò)分析其對(duì)容錯(cuò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的影響,根據(jù)容錯(cuò)模型的要求對(duì)其進(jìn)行調(diào)整,設(shè)計(jì)出可支持容錯(cuò)特性的數(shù)據(jù)管理機(jī)制并實(shí)現(xiàn)具體的對(duì)內(nèi)存數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化管理和數(shù)據(jù)一致性的維護(hù)。
【學(xué)位授予單位】：國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TP38

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本文編號(hào)：1205059