容錯技術在計算機網絡系統中的應用

李　睿

（阿壩師范學院，四川　汶川　623002）

容錯技術在計算機網絡系統中的應用

李睿

（阿壩師范學院，四川汶川623002）

計算機網絡系統的應用，為當代企業發展提供了更多服務方式。計算機硬件與軟件問題影響到系統的正常運行，所以為了提高計算機在運行期間的可靠性，文章以高校校園網為基礎，利用容錯技術進行分析，闡述其在計算機網絡系統中的應用。關鍵詞：容錯技術；計算機；網絡系統

1　容錯技術相關概述

1.1容錯技術的概念

容錯（Fault Tolerant）技術是計算機技術與網絡技術發展過程中形成的一種技術，具體指當系統出現文件損壞、數據丟失等錯誤時，系統能夠自動將丟失和損壞的文件與數據恢復到錯誤出現以前的狀態，從而保障系統連續正常運行。容錯技術主要包括磁盤鏡像技術、快速磁盤檢修技術、雙工磁盤技術等。

1.2容錯技術的主要內容

容錯技術能夠自動、適時地對系統進行檢測，并能夠對診斷出的系統故障采取相應的控制與處理策略。根據系統錯誤情況的不同，容錯技術的主要內容大致包括故障限制、故障檢測、故障屏蔽、重試、診斷、重組、恢復、重啟動、修復和重構幾個環節［1］。

1.3容錯技術發展趨勢

隨著計算機網絡與硬件的快速發展，以及PC機功能的逐漸強大與應用的日益普及，未來每一個家庭的PC都將成為一個數據中心、安全控制中心，該中心需要給主人提供一切應用，甚至提供連續的使用。這就意味著中心服務器必須要采用容錯技術來保證PC的可連續使用。所以未來容錯技術將會朝著PC方向發展。另外，就當前故障檢測技術與診斷方法發展狀態來看，容錯技術也在逐漸朝著智能化方向發展，主要變現在故障檢測與診斷。越來越多地采用專家系統各種智能工具來作為支撐，故障檢測與診斷技術利用專家知識迅速提供診斷結果。整體看來，容錯技術將會得到更進一步的應用。

2　容錯技術的相關性

2.1系統故障的表現形式

計算機網絡系統在運行過程中，可能出現的故障種類有很多，不同的故障需要采用不同的容錯技術［2］。如：永久性故障，這類故障可以借助診斷程序，通過程序對故障進行定位，然后采取相關措施即可解決。對于偶然性故障，由于其是由環境因素所引起的，發生時往往一閃而過，所以在實際處理過程中難度較大。間歇性故障，由于其出現時間較短，重復性特點明顯，且會給處理人員提供一個判斷錯誤的機會，因而宜采用容錯技術中的軟、硬件方法來對其進行修復，這種方法往往能夠達到較好的處理效果。間歇性故障與偶然性故障都屬于容錯技術的關鍵部分，在實踐中，間歇性故障發生的比例因素比較大，錯誤就是故障發生與失效導致的，容錯技術以及容錯計算機就是對間歇性故障與偶然性故障引起的錯誤進行糾正。所以，容錯技術的產生就要對間歇性故障、偶然性故障存在的錯誤進行處理。

2.2容錯典型設計

容錯技術在計算機網絡系統中的應用，主要具有幾種典型設計。第一，冗余設計。容錯技術能夠與冗余技術相連接，如果計算機網絡系統在某個部位中發生錯誤，冗余設計就會根據設備中存在的錯誤現象進行接替［3］。該接替形式主要能夠提高系統在運行期間的可靠性，并不能影響系統的計算性能，所以該部分為冗余。冗余能夠利用比較關鍵的部件進行備份、操作，能夠對選擇程序以及錯誤代碼實施重復操作。目前的冗余設計部件在功能選擇上是一級，能夠利用檢測、切換等裝置對錯誤進行檢查。為了保證系統能夠實現正常運行，在運行期間就要認真檢查，利用檢查點以及聯機檢查，如果計算機在同時運行期間，就要利用各種處理項目進行檢查。如果兩臺計算機不同，并產生失誤現象，就要分別對計算機實施檢查。求換計算機，并使計算機能夠實現維修，從而保證單個計算機也能正常運行。該系統的設計主要對故障進行檢測與處理，實現對故障的容忍。所以計算機網絡系統在采用容錯技術時，就要對電路板以及外圍設備進行擴充，但該操作要對計算機網絡系統的加電行為進行診斷，從而對問題進行有效解決［4］。故障的處理形式一般都是在電路板以及設備連接期間發生的故障問題，在這期間，如果服務不能正常運行，電路板的指示燈就要向操作系統發出信號，從而作出正確判斷。

3　容錯技術在計算機網絡系統中的應用

3.1校園網功能需求分析

3.1.1信息交流功能

信息交流功能主要有兩個方面的服務功能：互聯網信息服務和校內信息服務。互聯網信息服務可以使任何一個辦公室的計算機都能實現網上瀏覽、查詢信息的功能，使教師能夠拓寬視野，充分利用互聯網上的資源輔助教學，提升教學理念，提高教師的教學能力、教學水平和科研能力。

可以充分利用互聯網資源來宣傳學校，展示學校的辦學能力與辦學水平，展示教師的教學能力與科研能力，提升學校的辦學形象。校內信息服務能為教育教學和管理決策提供各項信息服務，能為全校師生提供相互交流、相互學習的平臺。

3.1.2教學服務功能

構建校園網的主要目的就是提高教學質量，為學校的教育教學服務。校園網將主要從以下幾個方面為教學服務。

（1）建立課件（基件）、教學信息資源庫，實現課件點播和輔助教學。將教學資源庫建設成為包括各科的教材、教案、試題、錄像、圖片等對教師備課有參考價值的多媒體素材庫。（2）利用網絡技術，實現多媒體信息交換、視頻點播、遠程教育等功能。（3）建立電子備課室、光盤閱覽室。電子備課室為教師提供優越的電腦制作條件，配備各種先進的備課設備，方便教師備課使用；光盤閱覽室提供大量的電子讀物，發揮電子媒體容量大、體積小、成本低、檢索快、易于保存和復制、圖文并茂等優點，使教師能夠用最短的時間獲取最多的信息。

3.1.3學生學習功能

利用網絡自主學習，可以提高學生的學習能力。學生可以利用校園網查閱資料，擴展視野；可以利用網絡相互交流、相互學習；可以在網絡上建立主頁，宣傳自己，宣傳班級；可以利用網絡與教師交流，實現無紙化作業等。

3.1.4學校管理功能

校園網使學校建立完善及時的信息發布體系，在此基礎上可以實現學校管理的透明化、公平公正化。學校管理功能主要有以下幾個方面：（1）網上辦公系統；（2）教務管理系統；（3）學生管理系統；（4）行政辦公系統；（5）財務管理系統；（6）后勤管理系統；（7）圖書管理系統。

3.2服務器與熱備系統

利用互聯網技術對信息系統實施建設改變了內部信息與外部信息之間的交流與合作機制，該系統的建立還需要功能比較強大的Web服務以及郵件服務器，這樣用戶在訪問以及請求期間就能實現更多業務。為了保障業務的持續性，Web服務以及郵件服務器就要實現雙機互備。如熱備份系統，它主要是利用國際商業機器（International Business Machines，IBM）公司的服務器來實現的，該服務器可以為計算機網絡系統用戶提供其想要的方式來查看所需信息，既能夠保障網絡中產生的突發請求，還能降低網絡響應速度，從而停止產生的故障信息的交換。對于軟件應用系統，該系統的軟件應用平臺為微軟公司推出的Windows 7系統與Linux系統。Web服務利用Windows 7來實現，不僅為自身提供了較強的應用服務和強大的海量數據處理功能，在系統運行中，還能為用戶在網絡管理中提供便捷的使用方法。在應用中實現雙備份系統建立后，客戶端能夠保證業務實施穩定運行。如果該系統為正常服務工作，Web服務以及郵件服務器就能完成業務需求，如果出現單點服務障礙，Web服務以及郵件服務器就能自動切換，并在另一臺服務器上持續運行。

3.3在計算機組網中的應用

根據計算機網絡系統建設的可靠性、安全性與容錯性原則要求，在構建計算機組網時就需要應用容錯技術。首先，在計算機網絡系統中的容錯系統內，對每一部分進行相應的冗余設計，然后采用容錯集成技術使網絡各節點與系統各節點相互聯系起來，同時應用CPU，I/O、硬盤等具有存儲功能與共享性的設備，以實現容錯集成技術不同節點的既相互獨立又在整個計算機網絡系統內相互聯系的應用效果。根據容錯技術在計算機網絡系統中的應用情況來看，引入容錯技術后的網絡系統節點更為容易實現，且不受時間限制。

4　結語

本文根據容錯技術在計算機網絡系統中的應用與發展可以看出，計算機網絡運行實現了可靠性發展，并將各種技術在運行中進行獲取，實現了信息在利用期間的安全性。

［1］錢華明.故障診斷與容錯技術及其在組合導航系統中的應用研究［D］.哈爾濱：哈爾濱工程大學，2004.

［2］張軍永.容錯技術在綜合導航系統中的應用研究［D］.哈爾濱：哈爾濱工程大學，2013.

［3］谷國棟.容錯冗余技術研究及其在水利樞紐工程計算機監控系統中的應用［D］.南京：河海大學，2001.

［4］程明華，姚一平.動態故障樹分析方法在軟、硬件容錯計算機系統中的應用［J］.航空學報，2000（1）：35-38.

［5］寧新建.容錯技術在火控計算機中的應用［J］.航空兵器，2005（1）：36-39.

［6］胡澄宇.計算機容錯技術在非編網存儲系統中的應用［J］.科技創業月刊，2010（11）：163-164.

Application of fault tolerant technology in computer network system

Li Rui
（Aba Teachers University， Wenchuan 623002， China）

The application of computer network system has provided more services for the development of modern corporation. That the problems of computer hardware and software have certain affects on the normal operation of system， so in order to improve the reliability of computer during operation， on the basis of the campus network of colleges and universities， whose application in computer network is expounded by using the fault tolerant technology in this paper.

fault tolerant technology； computer； network system

四川省教育廳重點課題；項目名稱：OpenFlow在校園網的應用方案研究；項目編號：15ZA0338。

李睿（1982— ），男，四川珙縣，助理研究員，本科；研究方向：計算機網絡，物聯網，無線傳感器網絡。