[发明专利]服务于操作系统核心层的容错计算机系统数据比较方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机领域，涉及计算机容错技术与数据比较技术，特别涉 及一种服务于操作系统核心层的容错计算机系统数据比较方法。

背景技术

随着计算机、互联网技术的飞速发展，信息化已深入到社会的方方面面， 计算机技术在提高工作效率、促进信息交流等方面极大地改变了人们的生活 方式，但同时也使人们对它产生了越来越多的依赖，一次计算机系统的故障 可能带来无法估量的损失。对那些需要保障信息安全和提供不间断信息服务 的机构来说，例如证券、制造、通信、银行、运输，业务系统的可靠性和不 间断性显得尤为重要。如何提高计算机系统的可靠性与可用性，从而保障各 种关键应用持续运营，达到永续经营的良性循环，已成为信息领域的一个重 要问题。容错计算机及相关技术正是在这种客观需求下应运而生，利用容错 计算机能避免因服务器故障而引发的数以万计的经济损失。

容错计算机是在冗余资源(硬件冗余、时间冗余、信息冗余、软件冗余) 的基础上，通过设计合理的体系结构，在系统软件的有效管理下而形成的高 可靠、高可用计算机。故障检测是实现容错计算机系统的关键技术之一，而 对任务数据的比较、表决是错误发现的主要手段。

对数据的比较、表决主要有基于硬件和基于软件两种方式。基于硬件的 方法在系统中增加比较芯片，芯片中包含比较或投票逻辑，对所有待写出的 数据进行比较、表决，这种方式发现错误及时，但设计复杂，实现成本高。 基于软件的方法在库函数或者应用程序中设置比较、表决点，对任务的中间 结果和最后输出进行一致性判断，这种方式系统设计简单，但对应用透明性 差，给编程人员和用户带来了额外的负担。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的缺点和不足，提供了一种服务于 操作系统核心层的容错计算机系统数据比较方法，本发明能对容错系统中冗 余任务的状态和数据结果进行一致性比较，同时记录冗余任务的同步比较信 息。

为了实现上述任务，本发明采用如下的技术解决方案：在Linux操作系 统内核中创建内核态守护进程ft_syner，执行比较器逻辑，为冗余进程提供 数据比较服务；冗余进程在执行写操作时，分别准备好待写数据，再由主进 程将待写数据封装为消息包，然后将消息包添加入冗余进程和数据比较器通 信通道，并主动唤醒数据比较器ft_syner进行数据比较，在数据比较器 ft_syner完成数据比较后，冗余进程通过检测消息包中的比较结果字段获得 比较结果。

所述的通信通道，实现方式如下：在Linux操作系统内核中创建事件链 表ft_syner_event_list，冗余进程和数据比较器通过事件链表 ft_syner_event_list实现通信。

数据比较器和冗余进程以生存者-消费者方式工作，冗余进程将待比较 的数据按协议格式整理为消息包后挂接在事件链表ft_syner_event_list中， 比较器从该事件链表ft_syner_event_list中取下消息包，从中提取数据信息 进行比较。

所述的消息包的格式为：

   typedef struct{

   struct list_head list；

   short ft_msg_type；

   struct task_struct*p1；

   struct task_struct*p2；

   void*master_data；

   long master_data_len；

   void*slave_data；

   long slave_data_len；

   short error；

}ft_syner_event_msg；

其中，list为链表头，用于将消息包挂入事件链表，采用list_head为Linux 内核通用链表结构，消息包的插入、删除操作使用内核中的list_add()和 list_del()完成；

ft_msg_type为消息类型，表示消息包来自于哪一类系统调用，具体值 定义如下：

#define FT_WRITE    1  //write()系统调用

#define FT_WRITEV   2  //writev()系统调用