容错技术在计算机网络系统中的应用

李　睿

（阿坝师范学院，四川　汶川　623002）

容错技术在计算机网络系统中的应用

李睿

（阿坝师范学院，四川汶川623002）

计算机网络系统的应用，为当代企业发展提供了更多服务方式。计算机硬件与软件问题影响到系统的正常运行，所以为了提高计算机在运行期间的可靠性，文章以高校校园网为基础，利用容错技术进行分析，阐述其在计算机网络系统中的应用。关键词：容错技术；计算机；网络系统

1　容错技术相关概述

1.1容错技术的概念

容错（Fault Tolerant）技术是计算机技术与网络技术发展过程中形成的一种技术，具体指当系统出现文件损坏、数据丢失等错误时，系统能够自动将丢失和损坏的文件与数据恢复到错误出现以前的状态，从而保障系统连续正常运行。容错技术主要包括磁盘镜像技术、快速磁盘检修技术、双工磁盘技术等。

1.2容错技术的主要内容

容错技术能够自动、适时地对系统进行检测，并能够对诊断出的系统故障采取相应的控制与处理策略。根据系统错误情况的不同，容错技术的主要内容大致包括故障限制、故障检测、故障屏蔽、重试、诊断、重组、恢复、重启动、修复和重构几个环节［1］。

1.3容错技术发展趋势

随着计算机网络与硬件的快速发展，以及PC机功能的逐渐强大与应用的日益普及，未来每一个家庭的PC都将成为一个数据中心、安全控制中心，该中心需要给主人提供一切应用，甚至提供连续的使用。这就意味着中心服务器必须要采用容错技术来保证PC的可连续使用。所以未来容错技术将会朝着PC方向发展。另外，就当前故障检测技术与诊断方法发展状态来看，容错技术也在逐渐朝着智能化方向发展，主要变现在故障检测与诊断。越来越多地采用专家系统各种智能工具来作为支撑，故障检测与诊断技术利用专家知识迅速提供诊断结果。整体看来，容错技术将会得到更进一步的应用。

2　容错技术的相关性

2.1系统故障的表现形式

计算机网络系统在运行过程中，可能出现的故障种类有很多，不同的故障需要采用不同的容错技术［2］。如：永久性故障，这类故障可以借助诊断程序，通过程序对故障进行定位，然后采取相关措施即可解决。对于偶然性故障，由于其是由环境因素所引起的，发生时往往一闪而过，所以在实际处理过程中难度较大。间歇性故障，由于其出现时间较短，重复性特点明显，且会给处理人员提供一个判断错误的机会，因而宜采用容错技术中的软、硬件方法来对其进行修复，这种方法往往能够达到较好的处理效果。间歇性故障与偶然性故障都属于容错技术的关键部分，在实践中，间歇性故障发生的比例因素比较大，错误就是故障发生与失效导致的，容错技术以及容错计算机就是对间歇性故障与偶然性故障引起的错误进行纠正。所以，容错技术的产生就要对间歇性故障、偶然性故障存在的错误进行处理。

2.2容错典型设计

容错技术在计算机网络系统中的应用，主要具有几种典型设计。第一，冗余设计。容错技术能够与冗余技术相连接，如果计算机网络系统在某个部位中发生错误，冗余设计就会根据设备中存在的错误现象进行接替［3］。该接替形式主要能够提高系统在运行期间的可靠性，并不能影响系统的计算性能，所以该部分为冗余。冗余能够利用比较关键的部件进行备份、操作，能够对选择程序以及错误代码实施重复操作。目前的冗余设计部件在功能选择上是一级，能够利用检测、切换等装置对错误进行检查。为了保证系统能够实现正常运行，在运行期间就要认真检查，利用检查点以及联机检查，如果计算机在同时运行期间，就要利用各种处理项目进行检查。如果两台计算机不同，并产生失误现象，就要分别对计算机实施检查。求换计算机，并使计算机能够实现维修，从而保证单个计算机也能正常运行。该系统的设计主要对故障进行检测与处理，实现对故障的容忍。所以计算机网络系统在采用容错技术时，就要对电路板以及外围设备进行扩充，但该操作要对计算机网络系统的加电行为进行诊断，从而对问题进行有效解决［4］。故障的处理形式一般都是在电路板以及设备连接期间发生的故障问题，在这期间，如果服务不能正常运行，电路板的指示灯就要向操作系统发出信号，从而作出正确判断。

3　容错技术在计算机网络系统中的应用

3.1校园网功能需求分析

3.1.1信息交流功能

信息交流功能主要有两个方面的服务功能：互联网信息服务和校内信息服务。互联网信息服务可以使任何一个办公室的计算机都能实现网上浏览、查询信息的功能，使教师能够拓宽视野，充分利用互联网上的资源辅助教学，提升教学理念，提高教师的教学能力、教学水平和科研能力。

可以充分利用互联网资源来宣传学校，展示学校的办学能力与办学水平，展示教师的教学能力与科研能力，提升学校的办学形象。校内信息服务能为教育教学和管理决策提供各项信息服务，能为全校师生提供相互交流、相互学习的平台。

3.1.2教学服务功能

构建校园网的主要目的就是提高教学质量，为学校的教育教学服务。校园网将主要从以下几个方面为教学服务。

（1）建立课件（基件）、教学信息资源库，实现课件点播和辅助教学。将教学资源库建设成为包括各科的教材、教案、试题、录像、图片等对教师备课有参考价值的多媒体素材库。（2）利用网络技术，实现多媒体信息交换、视频点播、远程教育等功能。（3）建立电子备课室、光盘阅览室。电子备课室为教师提供优越的电脑制作条件，配备各种先进的备课设备，方便教师备课使用；光盘阅览室提供大量的电子读物，发挥电子媒体容量大、体积小、成本低、检索快、易于保存和复制、图文并茂等优点，使教师能够用最短的时间获取最多的信息。

3.1.3学生学习功能

利用网络自主学习，可以提高学生的学习能力。学生可以利用校园网查阅资料，扩展视野；可以利用网络相互交流、相互学习；可以在网络上建立主页，宣传自己，宣传班级；可以利用网络与教师交流，实现无纸化作业等。

3.1.4学校管理功能

校园网使学校建立完善及时的信息发布体系，在此基础上可以实现学校管理的透明化、公平公正化。学校管理功能主要有以下几个方面：（1）网上办公系统；（2）教务管理系统；（3）学生管理系统；（4）行政办公系统；（5）财务管理系统；（6）后勤管理系统；（7）图书管理系统。

3.2服务器与热备系统

利用互联网技术对信息系统实施建设改变了内部信息与外部信息之间的交流与合作机制，该系统的建立还需要功能比较强大的Web服务以及邮件服务器，这样用户在访问以及请求期间就能实现更多业务。为了保障业务的持续性，Web服务以及邮件服务器就要实现双机互备。如热备份系统，它主要是利用国际商业机器（International Business Machines，IBM）公司的服务器来实现的，该服务器可以为计算机网络系统用户提供其想要的方式来查看所需信息，既能够保障网络中产生的突发请求，还能降低网络响应速度，从而停止产生的故障信息的交换。对于软件应用系统，该系统的软件应用平台为微软公司推出的Windows 7系统与Linux系统。Web服务利用Windows 7来实现，不仅为自身提供了较强的应用服务和强大的海量数据处理功能，在系统运行中，还能为用户在网络管理中提供便捷的使用方法。在应用中实现双备份系统建立后，客户端能够保证业务实施稳定运行。如果该系统为正常服务工作，Web服务以及邮件服务器就能完成业务需求，如果出现单点服务障碍，Web服务以及邮件服务器就能自动切换，并在另一台服务器上持续运行。

3.3在计算机组网中的应用

根据计算机网络系统建设的可靠性、安全性与容错性原则要求，在构建计算机组网时就需要应用容错技术。首先，在计算机网络系统中的容错系统内，对每一部分进行相应的冗余设计，然后采用容错集成技术使网络各节点与系统各节点相互联系起来，同时应用CPU，I/O、硬盘等具有存储功能与共享性的设备，以实现容错集成技术不同节点的既相互独立又在整个计算机网络系统内相互联系的应用效果。根据容错技术在计算机网络系统中的应用情况来看，引入容错技术后的网络系统节点更为容易实现，且不受时间限制。

4　结语

本文根据容错技术在计算机网络系统中的应用与发展可以看出，计算机网络运行实现了可靠性发展，并将各种技术在运行中进行获取，实现了信息在利用期间的安全性。

［1］钱华明.故障诊断与容错技术及其在组合导航系统中的应用研究［D］.哈尔滨：哈尔滨工程大学，2004.

［2］张军永.容错技术在综合导航系统中的应用研究［D］.哈尔滨：哈尔滨工程大学，2013.

［3］谷国栋.容错冗余技术研究及其在水利枢纽工程计算机监控系统中的应用［D］.南京：河海大学，2001.

［4］程明华，姚一平.动态故障树分析方法在软、硬件容错计算机系统中的应用［J］.航空学报，2000（1）：35-38.

［5］宁新建.容错技术在火控计算机中的应用［J］.航空兵器，2005（1）：36-39.

［6］胡澄宇.计算机容错技术在非编网存储系统中的应用［J］.科技创业月刊，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

四川省教育厅重点课题；项目名称：OpenFlow在校园网的应用方案研究；项目编号：15ZA0338。

李睿（1982— ），男，四川珙县，助理研究员，本科；研究方向：计算机网络，物联网，无线传感器网络。