容错系统 原书第2版

1.本书由Israel Koren和C. Mani Krishna两位教授结合他们在容错计算领域多年的教学经验和工程实践的基础上编写而成，是第一本采用系统方法介绍软硬件容错设计技术的书籍，极大弥补了近几年容错计算领域在教材更新上的不足。全书共分11章，系统全面的介绍了容错的基本概念和分析方法，软硬件容错设计技术，容错网络及VLSI电路中的缺陷容忍等内容，还给出一些实际案例分析以帮助读者理解容错技术的应用。 2.书中配有大量习题，它们可以配合课堂教学，帮助读者准确理解有关概念，掌握设计方法和技巧。 3.本书适合电子、计算机工程以及计算机科学领域的学生和从业人员学习如何设计与分析可靠的容错计算机系统。

本书采用系统方法介绍软硬件容错设计，提供了较全面、较新的容错方法。这本书包括了容错软硬件的设计、利用容错技术提高产品的良品率以及容错网络的设计与分析等内容。此外，本书还对十余个使用容错设计的实际计算机系统案例进行了分析，并讨论了保护用于安全的加密子系统免受攻击的重要方法。本书的更新内容可以帮助电气和计算机工程以及计算机科学领域的学生和从业人员学习如何设计与分析可靠的容错计算机系统。
本书特点
·创新性地采用系统方法进行容错设计的书籍。
·全面覆盖了软硬件容错，以及信息冗余和时间冗余等内容。
·对内容进行了全面更新，增加了关于失效机理、CPS系统中的容错等新的章节。

译者序
前言
第1章 预备知识1
1.1 故障的分类1
1.2 冗余类型2
1.3 容错机制的基本评测指标4
1.3.1 常用评测指标4
1.3.2 网络系统的评测指标5
1.4 本书主要内容6
1.5 延伸阅读7
参考文献8
第2章 硬件容错技术9
2.1 硬件失效率9
2.2 失效率、可靠度和平均无故障运行时间10
2.3 硬件失效机制12
2.3.1 电迁移12
2.3.2 应力迁移13
2.3.3 负偏压温度不稳定性13
2.3.4 热载流子注入14
2.3.5 时间依赖的电介质击穿14
2.3.6 综合考虑多种失效机制15
2.4 共模失效15
2.5 典型容错结构16
2.5.1 串联与并联系统16
2.5.2 非串联/并联系统17
2.5.3 M-of-N系统19
2.5.4 表决器21
2.5.5 NMR的变体21
2.5.6 双模系统24
2.6 其他可靠性评估技术26
2.6.1 泊松过程26
2.6.2 马尔可夫模型28
2.7 处理器级容错技术30
2.7.1 看门狗处理器31
2.7.2 面向容错的同步多线程32
2.8 时序故障的容错33
2.9 拜占庭故障的容错35
2.9.1 基于消息签名的拜占庭协议38
2.10 延伸阅读39
2.11 练习题40
参考文献42
第3章 信息冗余45
3.1 编码45
3.1.1 奇偶校验码46
3.1.2 校验和51
3.1.3 M-of-N编码51
3.1.4 伯格码52
3.1.5 循环码52
3.1.6 算术编码57
3.1.7 局部软判决与硬判决60
3.2 冗余磁盘系统65
3.2.1 RAID 166
3.2.2 RAID 267
3.2.3 RAID 367
3.2.4 RAID 468
3.2.5 RAID 569
3.2.6 层次化RAID系统69
3.2.7 相关故障模型71
3.2.8 基于固态硬盘的RAID技术73
3.3 数据复制74
3.3.1 表决的非层次化方法75
3.3.2 表决的层次化方法79
3.3.3 主备方法80
3.4 基于算法的容错83
3.5 延伸阅读84
3.6 练习题85
参考文献87
第4章 容错网络90
4.1 网络弹性评测90
4.1.1 基于图论的评测指标90
4.1.2 计算机网络的评测指标91
4.2 常见网络拓扑结构及其弹性分析92
4.2.1 多级互连网络和扩展多级互连网络92
4.2.2 纵横交叉开关网络96
4.2.3 矩形网格网络和填隙网格网络98
4.2.4 超立方体网络100
4.2.5 带环超立方体网络103
4.2.6 环状网络104
4.2.7 树状网络105
4.2.8 AD HOC点对点网络107
4.3 容错路由109
4.3.1 超立方体网络容错路由110
4.3.2 网格中基于源节点的路由策略111
4.4 片上网络113
4.4.1 路由器容错114
4.4.2 连接容错116
4.4.3 发生失效后的路由选择116
4.5 无线传感器网络117
4.5.1 基础知识117
4.5.2 传感器网络的失效118
4.5.3 传感器网络中的容错118
4.6 延伸阅读120
4.7 练习题122
参考文献124
第5章 软件容错127
5.1 可接受性测试127
5.2 单版本软件容错128
5.2.1 封装器128
5.2.2 软件抗衰130
5.2.3 数据多样性133
5.2.4 软件实现的硬件容错134
5.3 N版本编程136
5.3.1 一致性比较问题136
5.3.2 版本独立性138
5.3.3 N版本编程的其他问题141
5.4 恢复块方法142
5.4.1 基本思想143
5.4.2 成功概率的计算143
5.4.3 分布式恢复块144
5.5 前置条件、后置条件和断言145
5.6 异常处理146
5.6.1 异常处理程序的要求146
5.6.2 异常和异常处理的基础知识146
5.6.3 语言支持148
5.7 软件可靠性模型148
5.7.1 Jelinski-Moranda模型149
5.7.2 Littlewood-Verrall模型149
5.7.3 Musa-Okumoto模型150
5.7.4 Ostrand-Weyuker-Bell故障模型151
5.7.5 模型选择和参数估计152
5.8 远程过程调用的容错技术152
5.8.1 主备容错方法152
5.8.2 马戏团方法153
5.9 延伸阅读154
5.10 练习题155
参考文献157
……