1、在容錯計算系統(tǒng)的研究中，系統(tǒng)同步問題是一個極其復(fù)雜的難點問題；另外，在當(dāng)前以COST技術(shù)為基礎(chǔ)的軟件實現(xiàn)和軟硬件協(xié)同實現(xiàn)容錯計算的熱門研究中，容錯透明性也一直是一個重點和難點問題；此外，基于卷回的故障恢復(fù)機制對系統(tǒng)I/O操作處理存在先天不足，必須加以克服。再者，由于半主動任務(wù)復(fù)制和被動任務(wù)復(fù)制的冗余方式不能容忍系統(tǒng)拜占庭故障，而主動任務(wù)復(fù)制既可屏蔽系統(tǒng)崩潰失效，又可屏蔽拜占庭故障。鑒于這些重要問題，本文通過對一般容錯計算系統(tǒng)的實現(xiàn)原理進

2、行深入研究，提出了容錯系統(tǒng)的功能模型和同步定理，從而研究并實現(xiàn)了一種基于Linux/PC平臺下的TMR主動任務(wù)復(fù)制透明容錯計算系統(tǒng)。著重研究了該系統(tǒng)的同步策略、透明容錯算法及其實現(xiàn)技術(shù)，并對系統(tǒng)性能進行了評估與優(yōu)化。 首先，根據(jù)容錯計算的定義與實質(zhì)，通過Petri網(wǎng)工具，建立一般容錯計算系統(tǒng)的功能模型，從理論上對容錯計算系統(tǒng)的同步問題進行形式化研究，推導(dǎo)得出一般容錯計算系統(tǒng)的同步定理，并在此基礎(chǔ)上，對容錯計算系統(tǒng)的同步機制進行系

3、統(tǒng)性研究。 其次，按同步定理要求，重點對TMR主動任務(wù)復(fù)制容錯系統(tǒng)的同步必要條件進行研究，通過排除主動復(fù)制任務(wù)進程的局部非確定性操作對系統(tǒng)同步機制的影響，使系統(tǒng)同步必要條件得到滿足，從而設(shè)計實現(xiàn) TMR 主動任務(wù)復(fù)制容錯系統(tǒng)的同步策略和同步算法。為使系統(tǒng)容錯功能對用戶透明，本文專門研究設(shè)計了一種透明同步機制，它利用操作系統(tǒng)的ptrace調(diào)用暫停容錯系統(tǒng)應(yīng)用任務(wù)的主動復(fù)制進程，解析主動復(fù)制任務(wù)進程中的系統(tǒng)調(diào)用，修改系統(tǒng)調(diào)用返回值，

4、從而實現(xiàn)了系統(tǒng)透明容錯算法。而且利用Markov RewardModel工具，基于TMR冗余結(jié)構(gòu)，本文還對主動任務(wù)復(fù)制容錯計算系統(tǒng)的容錯開銷進行了理論計算，得出系統(tǒng)容錯開銷與主動復(fù)制任務(wù)進程的同步頻率成正比。 基于PC/Linux系統(tǒng)平臺，通過主動任務(wù)復(fù)制系統(tǒng)的透明容錯算法，本文設(shè)計實現(xiàn)了一個TMR主動任務(wù)復(fù)制透明容錯計算系統(tǒng)。其中還設(shè)計實現(xiàn)了一個兩級表決的高可靠表決機制。并利用故障注入技術(shù)測試驗證了該系統(tǒng)的透明容錯功能。最后，

5、基于TMR主動任務(wù)復(fù)制透明容錯計算的PC/Linux平臺實現(xiàn)系統(tǒng)，本文對其進行了性能分析與優(yōu)化。通過實驗測試容錯系統(tǒng)的容錯開銷，驗證了容錯開銷與系統(tǒng)任務(wù)進程的同步頻率成正比。并且，本文對容錯開銷的基本原因進行了分析，得知同步消息的通信開銷和主動復(fù)制任務(wù)進程的初始異步度是容錯開銷的最為重要來源。由此，從減少同步消息的通信開銷和主動復(fù)制任務(wù)進程的初始異步度上對系統(tǒng)容錯開銷進行了優(yōu)化設(shè)計，提出了一種基于以太網(wǎng)的低延遲通信方法LLCE。LLCE