Министерство образования и науки Российской Федерации Московский физико-технический институт (государственный университет) Факультет радиотехники и кибернетики Реализация механизма контрольных точек для обеспечения надежности исполнения задач в режиме реального времени в вычислительных комплексах Эльбрус Выполнил студент 318 группы Головкин Михаил Евгеньевич Научный руководитель Гилязов Салават Састгалиевич

Цель работы Реализовать механизм контрольных точек в ядре Linux для вычислительных комплексов Эльбрус, удовлетворив следующим требованиям: 1. Максимальное ускорение работы с контрольными точками. 2. Cохранение на жестком диске резервной копии каждой точки. 3. Возможность восстановления поврежденной либо нерабочей контрольной точки в памяти.

Реализация механизма контрольных точек Все создаваемые контрольные точки размещаются в основной памяти, что дает существенное ускорение работы механизма. При этом память делится на n частей – по числу точек, которое требуется создать

Этапы создания контрольной точки

Размещение копий контрольных точек на жестком диске Для хранения копий и дампа памяти на жестком диске предусмотрен специальный раздел

Все данные, необходимые для работы с контрольными точками, считываются из структуры cntp_info при сохранении копий на диске. Структуры данных контрольных точек Часть файла дампа, отведенная для контрольных точек:

Сохранение копии контрольной точки на диске Выделение в зонах памяти диапазонов адресов страниц, которые не нужно сохранять (принадлежащих PCI, видеопамяти и т.д.), свободных страниц, а также адресов, соответствующих дыркам в физической памяти Сохранение на диске областей памяти, занятых контрольной точкой Отражение в память части файла дампа, отведённой для сохраняемой точки Снятие отражения в память части файла дампа

Сохранение состояния и перезапуск системы «Замораживание» состояния устройств, их останов Сохранение состояния регистров процесса Перезапуск системы Переключение на специальные процессы, отвечающие за перезапуск, сохранение состояния системы, восстановление и работу в режиме, когда система неактивна

Восстановление системы и возобновление работы ОС Восстановление состояния системных устройств на момент останова перед перезапуском Сохранение на диске копий точек, которые еще не были сохранены Загрузка (восстановление) повреждённых либо нерабочих точек с диска Восстановление в реальном масштабе времени «Фоновое» восстановление Переключение на пользовательский процесс, выполнявшийся до момента создания контрольной точки Восстановление работы ядра (очереди планирования, работа менеджера памяти, прерываний, таймеров и т.д.)

Восстановление контрольной точки с диска Отражение в память части файла дампа, отведённой для восстанавливаемой контрольной точки Восстановление областей контрольной точки Выдача системой статистики восстановленных страниц и областей Снятие отражения в память части файла дампа

1. Возможность повреждения контрольной точки, находящейся в основной памяти. 2. Расположение структуры boot_info в основной памяти. 3. Необходимость выполнить n перезапусков системы для создания n контрольных точек Проблемы реализации

Защита области памяти (на уровне контроллера памяти)

Использование контрольных сумм

Размещение boot_info в CMOS

Время восстановления, создания и сохранения копии контрольной точки

Для вычислительных комплексов семейства Эльбрус в ядре Linux реализован механизм контрольных точек со следующими характеристиками: Высокая производительность в силу расположения контрольных точек в основной памяти. Безопасная организация работы механизма за счет сохранения копий контрольных точек на жестком диске. Предложенная реализация механизма контрольных точек и полученные результаты позволяют сделать вывод о высокой эффективности для дальнейшего использования. Заключение