星載流水并行任務(wù)的故障恢復(fù)技術(shù)研究.pdf

1、隨著空間應(yīng)用越來越復(fù)雜，在軌處理的數(shù)據(jù)量越來越大，甚至呈現(xiàn)指數(shù)級增長的趨勢，當(dāng)單個處理單元的計算平臺已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足大規(guī)模星載應(yīng)用的計算需求時，星載多處理機平臺可望為大規(guī)模星載應(yīng)用程序的高性能計算提供必要的硬件平臺。當(dāng)然，為了更加有效地利用多處理單元的硬件并行平臺提高星載應(yīng)用的計算性能，需要將以前的串行星載應(yīng)用程序用并行的編程方法重新實現(xiàn)，從而在軟件手段上配合并行的硬件平臺提高星載應(yīng)用程序的計算性能。而流水并行處理作為并行處理的一種有效

2、方式被廣泛應(yīng)用在包括航天在內(nèi)的諸多領(lǐng)域，例如天地傳輸中的無線傳輸領(lǐng)域和星載多媒體圖像處理應(yīng)用等方面，可見實踐已經(jīng)證明流水并行處理已經(jīng)在星載計算機的諸多方面得到有效的應(yīng)用并極有效地提高了星載應(yīng)用的計算性能。
　　同時，眾所周知，來自宇宙空間深處和太陽活動產(chǎn)生的宇宙射線使得外空間環(huán)境變?yōu)橐粋€充斥大量輻射的復(fù)雜環(huán)境。這些宇宙射線中帶有大量的帶電粒子比如電子、質(zhì)子、a粒子和重離子，當(dāng)這些帶電粒子轟擊航天器材的時候可能會導(dǎo)致單粒子效應(yīng)，從而

3、導(dǎo)致星載應(yīng)用在計算過程中出現(xiàn)計算結(jié)果錯誤等各種故障。所以對星載流水并行應(yīng)用來說，在其滿足了星載應(yīng)用高性能計算的同時對程序本身的可靠性提出了新的需求。容錯技術(shù)是提高星載應(yīng)用可靠性的主要和有效手段。容錯技術(shù)可以分為硬件容錯和軟件容錯，而軟件容錯具有性價比高等諸多優(yōu)勢，相比硬件容錯而言得到了更廣泛應(yīng)用。在軟件容錯中，又包括故障檢測和故障恢復(fù)兩大部分，可以說故障恢復(fù)是保證星載流水并行任務(wù)的重要手段。目前星載應(yīng)用的故障恢復(fù)策略主要就是重啟發(fā)生故障

4、的計算任務(wù)甚至是重啟整個系統(tǒng)，顯然使用這樣的手段來對星載流水并行的應(yīng)用進行故障恢復(fù)會導(dǎo)致故障恢復(fù)之后大量的重復(fù)計算從而極大地降低了星載應(yīng)用的計算性能。
　　為了克服上述的缺陷，使得故障恢復(fù)機制也能更加適合星載流水并行任務(wù)，本文針對星載流水并行任務(wù)進行研究，提出了一種細(xì)粒度的故障恢復(fù)機制，在故障恢復(fù)的過程中減少故障恢復(fù)后星載流水并行任務(wù)的重復(fù)計算，在保證星載流水并行任務(wù)可靠性的前提下提高了故障恢復(fù)的效率，使得因故障恢復(fù)帶來的星載流水