西安工业大学
容错技术与存储容错
姓名：李丽莎
学号：1206210398
专业：计算机应用技术
容错技术与存储容错
摘要：大量数据需要传输和存储，在传输和存储过程中会出现各式各样的错误。为了避免和减少这些错误的发生，增加系统的可靠性，由此出现了容错机制。
本文就容错的概念，容错技术，存储容错系统和常见的两种容错系统进行了探讨，深入理解了容错的机制和内涵。
关键词：数据存储；容错技术；容错系统
1、容错技术的概况和历史
容错FT(Fault Tolerant)就是当系统由于种种原因出现了数据、文件损坏或丢失时，能够自动地将这些损坏或丢失的文件和数据恢复到发生事故以前的状态，使系统能够连续正常运行的一种技术。容错技术一般利用冗余硬件交叉检测操作结果。
上世纪80年代，第一代容错技术开始进入商用领域。1993年，英特尔 I860处理器在Stratus的硬件级容错体系结构中成功应用。1996年，容错技术得到HP的支持，共同推出Stratus Continuum系列，将Stratus容错结构结合HP PA －RISC对称多处理技术。进入21世纪以来，制造、中小企业、能源、交通等领域对服务器，特别是中低端IA服务器的需求激增，过去仅仅可以应用在RISC平台、HP－UX环境下的容错产品也面临着新的挑战。如今，NEC通过与美国容错公司多年的合作，于2001年推出了业界第一台基于IA架构、支持Microsoft Win-dows Server 2000标准操作系统环境的容错服务器。
2、常见的容错技术
常见的容错技术有双重文件分配表和目录表技术、快速磁盘检修技术、磁盘镜像技术、双工磁盘技术等。
2.1 双重文件分配表和目录表技术
硬盘上的文件分配表和目录表存放着文件在硬盘上的位置和文件大小等信息，如果它们出现故障，数据就会丢失或误存到其他文件中。通过提供两份同样的文件分配表和目录表，把它们存放在不同的位置，一旦某份出现故障，系统将做出提示，从而达到容错的目的。
2.2 快速磁盘检修技术
这种方法是在把数据写入硬盘后，马上从硬盘中把刚写入的数据读出来与内存中的原始数据进行比较。如果出现错误，则利用在硬盘内开设的一个被称为“热定位重定区”的区，将硬盘坏区记录下来，并将已确定的在坏区中的数据用原始数据写入热定位重定区上。
2.3 磁盘镜像技术
磁盘镜像是在同一存储通道上装有成对的两个磁盘驱动器，分别驱动原盘和副盘，两个盘串行交替工作，当原盘发生故障时，副盘仍旧正常工作，从而保证了数据的正确性。
2.4 双工磁盘技术
它是在网络系统上建立起两套同样的且同步工作的文件服务器，如果其中一个出现故障，另一个将立即自动投入系统，接替发生故障的文件服务器的全部工作。
3、存储容错系统
3.1 存储容错系统
存储容错系统实现了存储级的HA，能够在两套存储间自动持续复制数据，实现存储镜像及数据的实时同步；在主存储节点故障时，RSS容错存储系统可自
动将数据访问路径导向备用存储节点，从而保障系统可持续访问存储设备。
3.2 存储容错系统的特点
存储容错系统的特点如下：
（1）安全、高性能的数据存储架构
全冗余的存储架构，通过存储镜像及实时同步技术，构建存储HA架构，消除存储设备单点故障；性能卓越的RAID处理系统和端到端的8G通能力，可在复杂的SAN应用环境下提供高效的数据吞吐服务。
（2）快速数据同步和故障切换
采用独立的数据管理架构，数据同步、路径切换、数据恢复过程由专用的系统管理，几乎不消耗任何应用主机资源。基于高速SAN网络的数据同步和恢复，秒级故障切换。
（3）与现有IT环境的无缝集成
可动态融入FC SAN网络，为SAN中任意主机透明提供容错存储，对于用户已有的存储设备，UDSAFE RSS可通过Transparent透明卷迁移功能实现在线数据接管，无需对原存储迁移数据，重新配置RAID并恢复数据。
（4）弹性的容量管理与灵活的扩展性
具有独特的自动精简配置技术，可实现容量超额分配与动态占用，简化存储管理，提升存储资源利用率；并可实现存储容量的动态扩展，具有很大的灵活性。
（5）丰富的数据保护功能
支持快照，卷拷贝，远程复制等数据保护技术，可轻松实现数据备份及数据容灾。
4、常见的容错系统
4.1 网络存储系统容错
海量网络存储系统，跟任何一个系统一样，要安全可靠。海量网络存储系统的可靠性其实显的更加的重要，海量网络存储系统管理着庞大的数据，在这个视数据为生命的时代，可靠性的要求是不言而喻的。如何让浩瀚的网络数据可靠安
全，这就要从容灾容错机制着手，设计一种比当前有效的、安全的保障机制。
网络存储系统中不论硬件设备还是软件都不可避免存在故障的发生，但并不是故障发生就一定意味着该系统完全失效。“容错”就是容许存在某些错误，因此，容错计算就可以理解为即使有硬件故障或数据丢失，系统仍能正常运行。我们可以利用冗余机制来实现容错功能从而提高系统的可靠性。“冗余”按汉语字面理解就是“多余，没有用的”，显然，这种解释在这里是讲不通的。其实，它是实现容错技术提高系统可靠性的最主要手段。
冗余主要包括软件冗余，硬件冗余和数据冗余。硬件冗余主要是通过网络接口和网络链路冗余来实现可靠的网络I/O 通道。数据冗余是指数据之间的重复，也就是说除了正常的数据之外，还有一些多余的数据，网络存储系统中数据冗余主要有复制和编码两种方式。
复制主要是指将同样的数据存储多份。目前P2P存储系统和分布式文件系统通常使用复制来提高系统的性能和文件访问的容错。由存储节点组成的文件系统分布于整个广域网中，同时想要访问大文件的多个客户也分布于整个广域网中。文件系统使用的标准策略是把文件分割成n个固定大小的块，这些块被复制k份分布在整个系统中。单个文件被分割成8个数据块，标号从1到8，每个数据块被复制到8个存储节点中的任意四个节点上。
编码方式的冗余是指将数据通过一定的编码算法计算出校验数据，然后原始数据和校验数据分布存储在整个系统中。编码方式有很多种，目前存储系统中主流的编码技术是基于奇偶校验的RAID 技术，数据存储分布冗余通过存储虚拟化技术构建相应级别的RAID来实现。
常见的RAID技术有RAID1、RAID3、RAID5。RAID5解决了容错问题，而且有三分之二的存储容量。
4.2 GFS容错机制
GFS容错机制主要有Master容错和Chunk Server容错。
4.2.1 Master容错
具体来说，Master上保存了GFS文件系统的三种元数据。1）命名空间
（Name Space），也就是整个文件系统的目录结构。2）Chunk与文件名的映射表。3）Chunk副本的位置信息，每一个Chunk默认有三个副本。
首先就单个Master来说，对于前两种元数据，GFS通过操作日志来提供容错功能。第三种元数据信息则直接保存在各个Chunk Server上，当Master启动或Chunk Server向Master注册时自动生成。因此当Master发生故障时，在磁盘数据保存完好的情况下，可以迅速恢复以上元数据。为了防止Master彻底死机的情况，GFS还提供了Master远程的实时备份，这样在当前的GFS Master出现故障无法工作的时候，另外一台GFS Master可以迅速接替其工作。
4.2.2 Chunk Server容错
GFS采用副本的方式实现Chunk Server的容错。每一个Chunk有多个存储副本（默认为三个），分布存储在不同的Chunk Server上。副本的分布策略需要考虑多种因素，如网络的拓扑、机架的分布、磁盘的利用率等。对于每一个Chunk，必须将所有的副本全部写入成功，才视为成功写入。在其后的过程中，如果相关的副本出现丢失或不可恢复等状况，Master会自动将该副本复制到其他Chunk Server，从而确保副本保持一定的个数。尽管一份数据需要存储三份，好像磁盘空间的利用率不高，但综合比较多种因素，加之磁盘的成本不断下降，采用副本无疑是最简单、最可靠、最有效，而且实现的难度也最小的一种方法。
GFS中的每一个文件被划分成多个Chunk，Chunk的默认大小是64MB，这是因为Google应用中处理的文件都比较大，以64MB为单位进行划分，是一个较为合理的选择。Chunk Server存储的是Chunk的副本，副本以文件的形式进行存储。每一个Chunk以Block为单位进行划分，大小为64KB，每一个Block对应一个32bit的校验和。当读取一个Chunk副本时，Chunk Server会将读取的数据和校验和进行比较，如果不匹配，就会返回错误，从而使Client选择其他Chunk Server上的副本。
参考文献
[1] 周敬利，余胜生.网络存储原理与技术[M].北京：清华大学出版社，2005
[2] 李二补.数据存储系统中可靠性和容错性研究.山西：山西三维集团
[3] 赵文辉，徐俊，周加林.网络存储技术[M].北京：清华大学出版社，2005
为什么选择容错 Stratus容错服务器与双机热备方案比较
一、容错技术和集群的比较： 1、可靠性比较：
容错服务器的可靠性可达到99.999%以上，其设计原理是“容错原则---容忍错误发生，当出现任意单点故障时，不会对系统造成任何影响，系统仍然连续工作”。而集群方案的可靠性只能在99.9%~99.99%之间，其设计原理是“避错原则----当系统出现故障时，如何补救错误、避免错误进一步扩大”。 2、拓扑结构比较： 计算机业界对可靠性的定义 容错服务器独立服务器 阵的独立服务器 系统 消除单点心 系统结构复杂 环节过多，外部连接 故障发生点多 系统结构简单 如同单机，内部连接 故障发生点少 无单点故障的集群方案 无单点故障的容错方案
3、软硬件架构： 在系统架构中，容错服务器结构简单，且是单软件映像。 1、 工作原理比较： 硬软件结构复杂 依赖集群软件 对所有软件和硬件要求苛刻 切换机制只能覆盖部分实际应用情况 硬软件结构简单 纯硬件容错结构 对所有软件无特殊要求 时钟同步，无需切换
容错方案在出现任何单点故障的情况之下系统工作状态均不会中断，且是零切换时间，进而完整的保护了静态数据及动态数据。 2、维护管理及实施比较： 由于容错服务器的冗余全部是依靠硬件完成的，避免了对软件及人为因素的依赖，因此，其实施及维护非常简单、方便。 3、集群和容错软硬件可靠性实测比较： System Application Fault-Tolerant Cluster Conventional 容错方案的软硬件可靠性是最高的；集群方案虽然略微提高了硬件的可靠性，但却牺牲了软件本身的可靠性。
冗余设计与容错设计 1.冗余与容错的概念 提高产品可靠性的措施大体上可以分为两类：第一类措施是尽可能避免和减少产品故障发生的避错”技术；第二类措施是当避错难以完全奏效时，通过增加适当的设计余量和替换工作方式等消除产品故障的影响，使产品在其组成部分发生有限的故障时，仍然能够正常工作的“容错”技术。而冗余是实现产品容 错的一种重要手段。
“容错（fault tolerance）”定义：系统或程序在出 现特定的故障情况下，能继续正确运行的能力。“冗余（redundancy）”定义：用多于一种的途径来完成一 个规定功能。“容错”反映了产品或系统在发生故障情 况下的工作能力，而“冗余”是指产品通过多种途径完成规定功能的方法和手段。“容错”强调了技术实施的最终效果，而“冗余”强调完成规定功能所采用的不同方式和途径。严格地说，冗余属于容错设计范畴。 从原理上讲，冗余作为容错设计的重要手段，其实施流 程和原则也同样适用与其他容错设计活动。
2.冗余设计 2.1.目的 冗余设计主要是通过在产品中针对规定任务增加更多的功能通道，以保证在有限数量的通道失效的情况下，产品仍然能够完成规定任务。
2.2 .应用对象 (a) 通过提高质量和基本可靠性等方法不能满足任务可靠性 要求的功能通道或产品组成单元； （b）由于采用新材料、新工艺或用于未知环境条件下，因而其任务可靠性难于准确估计、验证的功能通道或产品组成单元； （c）影响任务成败的可靠性关键项目和薄弱环节； （d）其故障可能造成人员伤亡、财产损失、设施毁坏、环境破坏等严重后果的安全性关键项目； （e）其他在设计中需要采用冗余设计的功能通道或产品组 成单元。
双机容错系统方案 1.前言 对现代企业来说，利用计算机系统来提供及时可靠的信息和服务是必不可少的，另一方面，计算机硬件和软件都不可避免地会发生故障，这些故障有可能给企业带来极大的损失，甚至整个服务的终止，网络的瘫痪。可见，对一些行业，如：金融（银行、信用合作社、证券公司）等，系统的容错性和不间断性尤其显得重要。因此，必须采取适当的措施来确保计算机系统的容错性和不间断性,以维护系统的高可用性和高安全性，提高企业形象，争取更多的客户，保证对客户的承诺，减少人工操作错误、达到系统可用性和可靠性为99.999%。 2.双机容错系统简介 根据用户提出的系统高可用性和高安全性的需求，推出基于Cluster集群技术的双机容错解决方案，包括用于对双服务器实时监控的Lifekeeper容错软件和作为数据存储设备的系列磁盘阵列柜。通过软硬件两部分的紧密配合，提供给客户一套具有单点故障容错能力，且性价比优越的用户应用系统运行平台。 3.Cluster集群技术 Cluster集群技术可如下定义：一组相互独立的服务器在网络中表现为单一的系统，并以单一系统的模式加以管理。此单一系统为客户工作站提供高可靠性的服务。 Cluster大多数模式下，集群中所有的计算机拥有一个共同的名称，集群内任一系统上运行的服务可被所有的网络客户所使用。Cluster必须可以协调管理各分离的组件的错误和失败，并可透明的向Cluster中加入组件。 一个Cluster包含多台（至少二台）拥有共享数据储存空间的服务器。任何一台服务器运行一个应用时，应用数据被存储在共享的数据空间内。每台服务器的操作系统和应用程序文件存储在其各自的本地储存空间上。 Cluster内各节点服务器通过一内部局域网相互通讯。当一台节点服务器发生故障时，这台服务器上所运行的应用程序将在另一节点服务器上被自动接管。当一个应用服务发生故障时，应用服务将被重新启动或被另一台服务器接管。当以上任一故障发生时，客户将能很快连接到新的应用服务上。 4.工作拓扑图
容错服务器ftServer2700/4700/640 0操作与维护指南
第一部分系统概览 系统特征 Stratus ftServer2700、4700和6400系统包含冗余的组件，他们同时处理相同的指令（锁步技术）。如果其中一个组件出现错误，它的冗余组件将会继续工作，消除系统停机时间和数据丢失。 Stratus故障安全软件为时钟同步技术增加了一个安全层，阻止许多因为停机或者断电所引起的软件错误。软件问题被捕获、分析，报告给Stratus，允许技术支持人员在软件问题出现之前准确定位出错处。Stratus 的强化的设备驱动更加的增强了在ftServer系统上的操作系统的可靠性。 Stratus ActiveService Network(ASN)提供可选的远程服务和Stratus Customer Assistance Center(CAC)的系统事件管理或者你的授权的Stratus服务代理商。 很多ftServer系统的组件是用户可更换单元（CRU），允许最少的培训或工具的现场人员进行简单移除和替换故障组件。 系统图释 每个ftServer2700,4700和6400系统都是安装在机架上的，包括底盘和两个CPU-I/O模块，前端面板由一个DVD驱动和USB口组装成，黑色的面板是由一个可选的连接到ASN网络的调制解调器组成，整个机器还包括一些外围组件。 ftServer2700,4700和6400系统分别为下列配置： ●ftServer2700系统：单路四核处理器 ●ftServer4700系统：双路四核处理器 ●ftServer6400系统：双路八核处理器 注意··················································· 在ftServer2700系统中，在second插槽中仍然有散热片以便气流通畅。 图1-1展示ftServer2700,4700和6400系统包含宝石切面外科的前置外观。在宝石切面外 壳的右上边有四个灯管，当外壳被安装的时候它们提供了系统状态等的显示信息。
1.2容错技术简介 容错控制及其系统组成 容错控制的发展及研究现状 1.2.1容错控制的概念和任务 容错概念最初来源于计算机系统设计领域，是指系统内部环节发生局部故障或失效情况下，计算机系统仍能继续正常运行的一种特性。后来人们逐渐把容错的概念引入到控制系统，这样人们虽然无法保证控制系统每个环节的绝对可靠，但是构成容错控制系统后，可以使系统中的各个故障因素对控制性能的影响被显著削弱，从而间接地提高了控制系统的可靠性。特别是控制系统的重要部件的可靠度未知时，容错技术更是在系统设计阶段保证系统可靠性的必要手段。 容错控制的指导思想是在基于一个控制系统迟早会发生故障的前提下，在设计控制系统初期时就将可能发生的故障对系统的稳定性及静态和动态性能影响考虑在内。最简单的情况，如果传感器或执行器发生故障，在故障后不改变控制律的情况下，如何来维持系统的稳定性就是控制器设计过程中值得注意的问题。在容错控制技术中，这种问题属于完整性控制的范畴。 在某种程度上，容错控制系统是指具有内部冗余（硬件冗余、解析冗余、功能冗余和参数冗余等）能力的控制系统，即在某些部件（执行器、传感器或元部件）发生故障的情况下，闭环系统仍然能保持稳定，并在原定性能指标或性能指标有所降低但可接受的条件下，安全地完成控制任务，并具有较理想的特性。动态系统的容错控制是伴随着基于解析冗余的故障诊断技术的发展而发展起来的。 1.2.2容错控制的现状研究 容错控制系统的基本结构为：传感器、故障检测与诊断子系统、执行器和控制器。其中，故障检测与诊断子系统能够对控制系统进行实时故障监测与辨识等；控制器则根据故障诊断信息作出相应的处理，实施新的容错控制策略，保证系统在故障状态下仍能获得良好的控制效果。在实际控制系统中,各个基本环节都有可能发生故障。 容错控制系统有多种分类方法,如按系统分为线性系统容错控制和非线性系统容错控制，确定性系统容错控制和随机系统容错控制等；按克服故障部件分类为执行器故障容错控制，传感器故障容错控制,控制器故障容错控制和部件故障容错控制等；按控制对象不同分为基于硬件冗余和解析冗余的容错控制分类。一般，为了全面反映容错控制系统的特性，常将上述各种分类方法组合运用。 1.硬件冗余方法 硬件冗余是指对系统的重要部件及易发生故障部件设置各种备份,当系统内某部件发生故障时,对故障部分进行隔离或自动更换,使系统正常工作不受故障元器件的影响，保证系统的容错性能。硬件冗余方法根据备份部件是否参与系统工作可分为静态硬件冗余和动态硬件冗余。 l)静态硬件冗余:并联多个相同的组件,当其中某几个发生故障时并不影响其它组件的正常工作。 2)动态硬件冗余:在系统中不接入备份组件,只有在原组件发生故障后,才把输入和输出端转接到备份组件上来,同时切断故障组件的输入和输出端,即运行模块的失效，备用模块代替运行模块工作。系统应该具有自动发现故障的能力与自动转接设备。 硬件冗余方法可以用于任何硬件环节失效的容错控制,建立起来的控制系统将具有较强
ftServer容错服务器日常维护手册 2009-9-9 上海海得 1. ftServer 系统启动和关闭 每个ftServer 服务器都有两个电源按钮（每个CPU-IO 机箱都有一个电源按钮），在系统插上电源线后，系统中仅有一个电源按钮亮灯，且处于活动(Active)状态，这个按钮被称为主用按钮(Primary), 可用于当前系统的启动。另外的那个电源按钮被称为备用按钮(Standby)。（在一定条件下，主用按钮和备用按钮会做切换。）ftServer 服务器需要连接两路电源，我们建议至少其中的一路使用UPS输出的电源，以防因电源故障造成的系统停机；ftServer 服务器背部有连接显示器的端口，还有3 个USB口供连接键盘和鼠标使用。 如果我们需要启动系统，只要先打开显示器电源，然后按一下ftServer 的主用按钮即可；在正常情况下，如果需要关闭系统，必须在Windows系统中操作：开始——关机——确定, Windows会处理当前文件操作，并关闭系统。 在系统运行时，如果我们长时间按下主用电源按钮，可以强行关闭系统操作（这可能会导致系统或应用数据被破坏，用户应承担相应的风险） 2. ftServer 上的各种LED指示灯 ftServer 服务器上有各种LED 指示灯，它们显示了当前的系统或部件的运行情况; 分别说明如下： CPU-IO机箱状态指示灯 每个CPU-IO 机箱均有两组状态指示灯，分别位于机箱前部的左侧(机架式)或下方(塔式)和机箱后部的左下侧(机架式)或左上侧(塔式)。每组指示灯中有一个绿灯代表电源指示灯；有一个红灯代表故障鉴别灯；有一个白/橙双色灯代表单双运行状态灯；（见下图）观察这些指示灯，可以大致判断该CPU-IO机箱的当前运行情况。 (机箱前部) (机箱后部)
容错方法： 1.Byzantine协议：有m个处理机（进程）出错的系统中要实现协同一致，至少需要2m+1 个正常处理机（进程）时才可能，也就是说至少需要的处理机（进程）总数是3m+1个。 2.微重启技术（Micro-reboot）：针对大型分布式应用软件系统发生故障时的快速恢复技术。 微重启技术有别与传统的重启方式（宏重启），它采用递归恢复的方法，即将系统划分为多个故障隔离的组件子集，首先重启可能引起故障的最小子集但不影响系统其他部分的正常运行，如果不起作用，再依照故障传播路径递近地重启更大范围子集，直到故障最终解决或者需要其他恢复策略的执行。微重启可以有效避免系统因全面重启而造成的数据丢失和事务进程的中断，并且极大地缩短了因全面重启而引起的冗长恢复时间；通过快速地解决局部故障以避免整体宕机，从而提高了应用系统的可用性。 3.软件抗衰技术（Software Rejuvenation）：在软件运行期间,系统可能出现资源逐渐耗尽或 运行错误逐步积累所导致的系统性能下降乃至挂起停机的现象,这种现象称为软件衰退（Software Aging）。软件抗衰是指为预防系统突然发生故障而预先采取的措施。它是一种前摄的容错技术,主要通过适时、适度地消除系统内部错误的运行状态来完成。主要措施有:周期性地暂停软件的运行,清除系统的内部状态,重新启动并恢复为干净的初始/中间状态。常见的内部状态清理手段有清除缓冲序列、内存垃圾收集、重新初始化内核表、清理文件系统等。最简单、常见的软件抗衰措施是计算机的重新引导。 4.回滚机制：可以周期性的对软件做检查点，检查点可以放在磁盘，远程内存，非易失性 的或者持久的内存中，也可以实时的对软件的操作以日志的方式进行记录。当软件出现错误时，可以根据检查点或者日志回滚到一个合适点并对先前出现的错误进行相应处理而不造成软件再次出错。 5.错误忽视技术（Failure-Oblivious Computing）：在一次计算中，当错误发生在不相关的 计算中，错误忽视技术能够保证服务忽视这些错误而继续执行该计算。当内存错误发生在该计算中，错误忽视技术能够产生一个能够导致服务能处理的无效输入请求，从而服务中的错误处理模块能够进行处理。该方法的缺陷是只能处理内存相关的bug，能够产生高负载，以及由于对内存接口进行了潜在的不安全修改而可能产生程序的非预期行为。 6.编译器级容错技术：如复制指令错误探测（Error Detection by Duplicated Instructions，简 称EDDI），基本思想是编译器复制程序指令并将源指令与复制指令合并(为了提高容错性能，两种指令放在不同的寄存器和内存的不同位置)。在一定的同步点(store指令处和branch指令处)，编译器插入检测指令来检查源指令与复制指令的执行结果是否一致。其优点是效率高，既可用于单机环境，又可用于分布式环境，而且可以根据不同环境加以定制。
关键业务系统的容错或容灾措施 1.说明 为确保公司应用系统的正常高效运作，根据《计算机及网络信息系统管理规定》相关内容，特制定本措施。 2.服务器的容错与容灾 2.1每日检测UPS工作是否正常，定期对UPS进行断电测试，发现异常 及时联系供应商修复UPS。 2.2核心设备必须配置两条独立的电源供电，每日检查服务器的电源，对 供电异常的线路及时维修。 2..3每台服务器做Riad5确保数据完整，每日检查服务器的硬盘指示灯， 发现工作异常的硬盘须及时更换。 2.4为保证服务器系统正常运行，管理员需每日检查机房的温度与湿度， 若有系统，应及时调整相关设备调节温度与湿度。 2.5对于重要的服务器每日做全备份，每日检查备份日志，对备份过程中 出现的问题要及时处理。 2.6每半年做一次DRP恢复测试 2.7记录服务器的日常开关机 2.8定期检查服务器操作系统的更新，对于严重与重要的系统补丁要及时 安装，确保系统安全。 3.应用系统容错与容灾 3.1重要业务系统采用双机热备方案，以防止主服务器宕机后及时切换， 定期做系统切换测试。 3.2业务系统在开机后要确认应用的可用性。 3.3Web应用程序需部署在不同的服务器上，以便主服务器出现异常时用 户能够修改网址来继续使用系统，定期检查主备服务器的程序代码是否相同。 3.4数据库系统每日做完整备份，定期检验备份数据的完整性。
3.5应用程序源码根据备份策略每日备份。 3.6Exchange server 每月做全备份 3.7AD,DNS每日做全备份 3.8每日更新防毒软件病毒库，确保病毒库为最新，降低病毒对系统的危 害。 3.9定期更新防毒软件客户端病毒库。 4.线路容错与容灾 4.1每日定时检查网络通信质量，若出现网络不通、丢包、延时等现象， 要及时检查相关网络设备工作是否正常，对于需要更换的网络设备要及时更换。 4.2每日定时检查VPN隧道连接是否通畅，有无异常，对于异常情况及 时安排人员排查。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/9f9977776.html, 计算机数据库以及系统容错性处理 作者：洪雄 来源：《科教导刊·电子版》2018年第07期 摘要计算机在现在的生活中是非常普遍存在的事物，也是我们的生活工作所必需的，计算机是一个多种先进技术结合的产物，计算机中的很多应用对于其他领域来说，会有很大的借鉴意义。计算机的图形处理技术是一种很复杂的技术应用，在数据计算领域的应用，是此技术的一种有效利用，同时对于数据计算来说，也是一种有益的借鉴来源，二者在一定程度上，可以说是有效的结合使用，相互促进，相互提高。本文通过对计算机交互式的图形技术的分析，引出可视化技术在数据的挖掘中所起到的重要作用，进而阐述交互式技术在计算机的图形处理中的重要作用。 关键词计算机算法数据计算可视化 中图分类号：TP302 文献标识码：A 0引言 几年来，计算机的图形处理技术越来越频繁的被人们应用于其他的领域，也是现在这个科学技术非常发达的社会的一种形势所在。现代一种相对比较常见的数据的可视化技术，指的就是运用计算机的图形学和图像处理的技术，把数据转化为可以被识别的图像或者图形，进而可以在显示器的屏幕上显示出来，被看见的使用者所理解和接受，同时还要进行交互处理的技术。这样一种技术涉及的技术和领域比较广泛，计算机的图形学、图像处理技术、计算机设计、计算机视觉技术、人机交互技术等，多个领域的结合才是一种比较实用的技术。今年以来，随着网络科学技术和网上电子商务技术的发展，在以往科学计算可视化的基础之上，出现了信息可视化的概念，并且逐渐在吸引人们的眼球，成为科学技术领域研究的焦点问题。我们都知道，“可视化”就是使之可见，可以被看见，就是可视化的最基本的含义，那么，数据在挖掘过程中，很多活动都可以被认为是可视化，利用可视化的技术进行信息的传递、知识的发现等。 1计算机服务器系统容错系统的概述 我们所说的计算机故障，指的是由于计算机不见的物理实现、操作错误或者是设计错误等原因引起的计算机系统硬件或者是软件错误的状态。故障的诊断、检测和恢复技术主要是作为计算机容错技术的重要组成部分，如果计算机系统要进行故障恢复的操作，首先就要进行检测、诊断的技术来对故障所处的位置进行定位。作为恢复的前提，我们还应该在恢复技术的作用下使得计算机系统能够恢复到无故障时候的状态并且开始正常工作。当前运用的计算机容错技术最基本的方法是冗余技术，而硬件冗余、软件冗余、信息冗余以及时间冗余技术是作为冗余技术的四个主要组成部分。
被误读的NEC容错服务器 误读一：容错很好很昂贵 由于容错服务器采用的是硬件全冗余的技术，而且在两套硬件之间还通过独立芯片和软件保证故障时零时间切换，因而其价格要比同规格的PC服务器高出许多。 更为典型的一个用户反馈是：NEC容错服务器产品很好，可用性很高，但是不是像IBM的z系列和HP的NonStop系列动辄都是百万美元? 从上述两种态度可以看出中国用户对容错的应用定位尚属模糊。根据IDC 数据，广义概念上的容错市场约占整个服务器市场的4%，包括IBM的System z、HP的NonStop和NEC的Santa Clara、Express 5800/ft以及Stratus的ftServer 6200，前三者为传统大型主机，后二者为容错服务器。显而易见，这一市场面对的是属于中高端的窄众用户。 而了解上述用户特征后自然明白，容错所谓的昂贵其实纯属误读：如果只需要进行基础IT建设的成长型企业，完全可以采用普通的塔式和机架式服务器，而不必使用容错产品;如果是需要高可用性的中高端用户，那么容错服务器相对大型主机而言，其实相当便宜。以NEC的容错服务器Express 5800/ft为例，目前最低配置的成本甚至已经与同规格的双机热备方案相当。 误读二：虚拟化取代容错 随着用户对计算资源利用率、灵活调度的高度渴求，导致近几年来虚拟技术在PC服务器上快速增长，VMware、Citrix等技术供应商也迅速走红，由此也产生了这样一种观念：虚拟万能，即通过虚拟就能实现计算资源的灵活配置、调度并保证故障时的自动迁移。 虚拟化真是万灵丹吗?显然不是。从硬件架构的层次上看，虚拟层位于底层硬件之上，只能解决虚拟机及其应用的故障迁移。如果是底层硬件故障，诸如主板故障、电源故障、CPU损坏等，虚拟技术是无能为力的。 随着虚拟化技术的普及，容错服务器会变得越来越重要。因为当物理机宕掉的时候，它会影响运行在其上的虚拟机，所以越是依赖虚拟技术的用户越需要保证底层硬件的高可用。 误读三：容错使用很复杂 对于使用过大型主机和双机热备等高可用方案的用户来说，配置及管理系统绝对是一个技术上的考验。这也使得一些用户产生了“高可用等于高复杂”的观点。
关于计算机服务器系统的容错技术 摘要随着时代的发展，信息技术的进步，计算机已经逐渐的成为了各行各业中不可取代的一部分，我国对于计算机技术的应用也十分的广泛。其中，计算机服务器系统是计算机中十分重要的一个技术，能够为国防、医疗以及金融等各个行业为计算机系统提供不间断的服务，如果它出现问题那么会造成十分严重的损失，因此应该对于计算机服务器系统的容错技术进行足够的重视并且对其进行进一步的发展。本文主要对其进行了详细的阐述。 关键词计算机服务器系统容错技术 中图分类号：TP302.8 文献标识码：A 1容错必要性 随着计算机技术的普及，通过计算机系统来进行信息的传输并提供服务逐渐应用的越来越广泛，但是计算机的软硬件都有可能会发生故障，这些故障如果没有及时的进行解决很容易造成巨大的损失，甚至会造成整个服务的终止网络也会因此而瘫痪，因此产生难以估量的损失。因此，系统的容错性以及不间断的性质显得尤为重要，为了能够更好地保证系统安全、可靠地运行，必须要采取一定的措施来保证计算机系统能够在出现故障的时候已然可以正常的使用。经过人
们地长时间的研究，总结出来了两种方法，一种叫做避错，就是使用正确的设计并且进行相应的质量控制尽可能的避免系统产生错误，防止将错误引进系统之中，但是在实际的运行中难免会产生一些意料之外的事情，因此这种方法在实施起来有着很大的难度。另外一种就是容错，在系统中出现了某些硬件或者软件的错误的时候，系统能够执行规定的一组程序，或者说这种程序不会因为系统的故障而被中断或者在中途被修改，且其执行的结果也不包含系统中的故障引起的差错。 随着科技的不断发展，计算机技术的逐渐普及，设备的安全性以及可靠性逐渐的引起了越来越多的人的重视，因此计算机服务器系统的容错技术十分重要。当系统的内部出现故障的时候，通过容错技术能够消除故障产生的影响并且使系统最终仍然能够给出正确的结果。按照时间进行故障的划分，故障可以分为以下几种类型：永久性的故障、间歇性的故障以及偶然性的故障。随着计算机的硬件技术的不断发展，容错计算机的系统开销逐渐的降低，同时纠错的速度变得越来越快。而软件方面的容错，对于硬件不会提出过高的要求。 2容错技术概述 容错指的是计算机系统的一个或者多个关键的部件发生故障或者将要发生故障的时候，仍然能够保持正常的工作
可容错的微服务架构设计 微服务架构可以通过明确定义的服务边界来隔离故障。但是像在每个分布式系统中一样，发生网络、硬件、应用级别的错误都是很常见的。由于服务依赖关系，任何组件可能暂时无法提供服务。为了尽量减少部分中断的影响，我们需要构建容错服务，来优雅地处理这些中断的响应结果。 本文介绍了基于RisingStack 的Node.js 咨询和开发经验构建和操作高可用性微服务系统的最常见技术和架构模式。 如果你不熟悉本文中的模式，那并不一定意味着你做错了。建立可靠的系统总是会带来额外的成本。 微服务架构的风险 微服务架构将应用程序逻辑移动到服务，并使用网络层在它们之间进行通信。这种通过网络间通信代替单应用程序内调用的做法，会带来额外的延迟，以及需要协调多个物理和逻辑组件的系统复杂度。分布式系统的复杂性增加也将导致更高的网络故障率。 微服务体系结构的最大优势之一是，团队可以独立设计，开发和部署他们的服务。他们对服务的生命周期拥有完全的所有权。这也意味着团队无法控制他们依赖的服务，因为它更有可能由不同的团队管理。使用微服务架构，我们需要记住，提供者服务可能会临时不可用，由于其他人员发行的错误版本，配置以及其他更改等。 优雅的服务降级 微服务架构的最大优点之一是您可以隔离故障，并在当组件单独故障时，进行优雅的服务降级。例如，在中断期间，照片共享应用程序中的客户可能无法上传新图片，但仍可以浏览，编辑和共享其现有照片。
微服务容错隔离 在大多数情况下，由于分布式系统中的应用程序相互依赖，因此很难实现这种优雅的服务降级，您需要应用几种故障转移的逻辑（其中一些将在本文后面介绍），以为暂时的故障和中断做准备。 服务间彼此依赖，再没有故障转移逻辑下，服务全部失败。 变更管理
容错控制系统培训 2011年8月
3.1 容错控制系统 3.1.1 容错控制概述 容错原是计算机系统设计技术中的一个概念，指当系统在遭受到内部环节的局部故障或失效后，仍然可以继续正常运行的特性。将此概念引入到控制系统中，产生了容错控制的概念。 容错技术是指系统对故障的容忍技术，也就是指处于工作状态的系统中一个或多个关键部分发生故障时，能自动检测与诊断，并能采取相应措施保证系统维持其规定功能或保持其功能在可接受的范围内的技术。如果在执行器、传感器、元部件或分系统发生故障时，闭环控制系统仍然是稳定的，仍具有完成基本功能的能力，并仍然具有较理想的动态特性，就称此闭环控制系统为容错控制系统。 3.1.2 容错控制分类 根据不同的产品和客户需求，容错控制系统分类方式有多种，重点介绍两种： ?按设计分类：被动容错控制、主动容错控制； ?按实现分类：硬件容错、功能容错和软件容错。 3.1.2.1按设计分类的容错控制 1 被动容错控制介绍 被动容错控制是设计适当固定结构的控制器，该控制器除了考虑正常工作状态的参数值以外，还要考虑在故障情况下的参数值。被动容错控制是在故障发生前和发生后使用同样的控制策略，不进行调节。被动容错控制包括：同时镇定，完整性控制，鲁棒性容错控制，即可靠控制等几种类型。 2 主动容错控制介绍 主动容错控制是在故障发生后需要重新调整控制器参数，也可能改变控制器结构。主动容错控制包括：控制器重构，基于自适应控制的主动容错控制，智能容错控制器设计的方法。 3.1.2.2按实现分类的容错控制 1 硬件容错技术 容错控制系统中通常采用的余度技术，主要涉及硬件方面，是指对计算机、传感器和执行机构进行硬件备份，如图3所示。在系统的一个或多个关键部件失效时，通过监控系统检测及监控隔离故障元件，并采用完全相同的备用元件来替代它们以维持系统的性能不变或略有降级(但在允许范
美国stratus公司:容错服务器的简单理 【IT168 资讯】美国stratus容错公司出品的容错服务器是一种可以实现零时间停机的服务器，在一些关键性领域里应用非常广泛，例如：电信、机场、银行、冶金行业、安全、医院的HIS系统、电视台、公安、电力行业、大的零售业，等一切要求高可用性的行业， 这类用户以前在没有办法的情况下选用的是高可用性集群，英文原文为High Availability Cluster, 简称双机HA Cluster，是指以减少服务中断(宕机)时间为目的的服务器集群技术，简称双机，这种方式实现起来非常复杂，后期维护成本也很高，对技术人员的依赖也非常严重，而且因为cluster不能实现0时间停机(消除单点故障的集群可用性是99.99%)，所以他的设计目标是减少停机时间而不是避免停机时间，而容错服务器设计上就是避免停机,高可用性的时间是99.9998%，如果2个方案价格相当，您选择减少停机还是选择避免停机的服务器呢? 容错的优势 容错服务器的几点优势简单说说!(主要是和双机的区别说一下) 1:国际著名检测组织IDC公布:容错服务器的高可用性是99.9998%,而消除单点故障的集群是99.99%,IBM的大型机为99.995% 2:设计上容错的目标是避免停机,而集群是减少停机(当我们有避免停机的方案,我们为什么还要选择减少停机的方案呢?) 3:容错能有效的保护动态数据不丢失,而双机只能保证写入硬盘的数据; 4:容错能支持热插拔任意的硬件,包括主板,CPU等关键性硬件, 5:布置非常简单,只需要装单套系统,数据库也只需要一套,免去双机软件和研发代码的麻烦,从而大大的减少工程师的工作量,也大大的减少了软件成本. 6:速度比同配置的双机要快20%以上. 7:后期维护成本几乎为零,而双机的话需要工程师的支持,或许由于系统补丁的升级需要额外的研发双机代码来保证系统的切换成功; 8:容错是没有切换时间的,而双机由于硬件宕机后会发生停顿的情况,还有就是双机切换工作是有可能不成功的. 9.容错的windows系统因为有容错揪错芯片,所以容错的windows系统比传统的windows系统稳定,也许您用很多年都不需要重起windows,因为它永远和刚开机一样快,容错因此承诺容错的windows比IBM的AIX还稳定.因为您用上了容错就不知道什么叫停机. 上面说了很多与双机对比的优势,下面我们通过案例来实际了解容错到底有多好:
网络系统的容错和安全设计 第一章网络系统的容错设计 一. 网络容错概述 采用用友网络财务软件NC(基金Web版)Web系统后，基金管理公司及托管行的所有数据都存放在数据库服务器中，服务器的宕机，会给企业带来巨大的损失；这就要求一旦生产用服务器产生任何形式的宕机或失效，网络上备用的服务器能够立即接管宕机的服务器使整个系统不至于崩溃，从而保证整个企业的业务连续运作。保证系统高可用性，应从以下几方面着手设计： 1、数据镜像 数据镜像是一种有效、高性能的高可用性解决方案，它不需要昂贵的RAID磁盘子系统，也无需考虑SCSI接口对缆线长度的限制。可扩展的磁盘镜像运行在两台相互独立又有备份逻辑的服务器之间。通过不断检测主系统磁盘或文件（源）的状态，而实时地将改动的信息镜像到目标机器的相应磁盘上或文件中。 为了保证数据的完整性，扩展镜像限制了用户对目标磁盘或文件的写操作。通过使用可扩展的磁盘镜像，源系统的任何数据更新将通过LANs和W ANs镜像到用户指定的目标系统上，当源系统发生数据丢失或硬盘损坏时在目标系统上将保留一份镜像数据。有些可扩展的磁盘镜像软件可以实现一对一、一对多、多对一及多对多的数据镜像而不需要任何附加的硬件设备。 2、故障切换 从系统确信不能收到来自主系统的”alive”心跳信号后，就开始启动从系统上的自动恢复功能，将主系统上的需要保护的资源自动转移到从系统上，并开始向客户提供服务。一个比较好的机制在于如果从系统感觉不到主系统的心跳后，试图通过其他途径做进一步地检测（例如检测其他客户机是否不能获得主系统的服务）。 故障切换的时间是指从系统自确信主系统“死掉”后，到完全接管主系统并向客户提供服务止所经历的时间，时间越短，热备份程度越高。当从服务器发生故障时，不应对主系统有任何影响。 3、失效切换 源要转移到从系统上去，这就不但要求系统中的核心数据能转移过来，还要求将其他资源转移过来。与客户关系比较密切的资源主要是：LAN局部网名，IP地址、应用程序、以及应用程序所依赖的数据。 4、自动恢复 要求在主服务器失效后，修复好后，IP地址、局部网名字、数据应用与服务应该方便地恢复到主服务器上
容错服务器技术vs双机冗余 2009-05-21 来自：网界网作者：宋家雨收藏 单机容错技术以Stratus公司的ftServer、惠普公司的NonStop服务器和NEC公司的Express5800/ft为代表。这种技术具有比双机冗余方案更高的容错能力。 1980年，当Bill Fost先生苦思冥想在为新公司取个什么名字的时候，无意间看到了飞机外层层叠叠的云层，由此“Stratus”诞生了。但是Bill Fost没有想到，1990当他们注册北京办事处的时候，竟然可以使用“美国容错计算机公司”，这种用技术术语命名公司的现象，此后再也没有出现过。不知道国内有多少用户知道“美国容错计算机公司”，进而了解容错技术，但是相信，这几年数量有限与很多技术领先型公司相类似，“酒香不怕巷子深”是其风格，市场上的低调在一定程度上制约了发展。 容错的含义比较宽泛，这种不确定性容易引发歧义，增加理解上的难度。从概念上来说，容错是指服务器对于错误的容纳能力，是应用过程中对于服务器稳定性追求的一个目标。为了这样一个目标，有几种技术上的实现方法，目前国内谈论最多的是三种：服务器群集技术、双机冗余服务器方案和单机容错技术。 实际上，服务器群集和双机冗余的技术比较类似，双机冗余是最简单的集群，是其一个特例，也可以把服务器集群技术视为双机冗余的延伸，可以理解为一种多机容错的方案。在一般的讨论之中，集群技术是为了解决计算性能不足的问题，通过多台服务器的集群计算，为高性能计算领域应用提供所需要的高性能。采用集群技术，通过多台服务器之间的负载均衡，可以解决服务器单点故障所引发的系统不稳定，提高系统的可靠性，因此集群具有更好的容错能力，但是在实际的应用中，集群技术多用于高性能计算。 单机容错技术以Stratus公司的ftServer、惠普公司的NonStop服务器和NEC公司的Express5800/ft为代表。这种技术具有比双机冗余方案更高的容错能力。据记者查阅有关技术资料，双机冗余系统的可靠性可以达到99.9%，也就是3个9的能力，而Stratus公司的方案，其可靠性可以达到5个9。在记者的采访中，惠普公司企业服务器产品经理陈武胜表示，其NonStop服务器作为目前惠普公司最高档的服务器，其可靠性可以达到7个9的水平。在记者看来，双机冗余与单机容错有很多的差异，绝不是3个9和5个9的区别。为了了解这些区别，记者分别采访了有关软硬件厂商，并结合实际的应用案例，帮助读者了解有关容错服务器的技术。 产品技术篇之一“没有错误”的容错服务器技术 单机容错技术是我们为了区别双机冗余技术对Stratus等容错服务器的称谓，但是在我的采访中，有关服务器厂商都不愿意采用这个称谓，他们更愿意采用容错服务器，因为单机只是一个表现形式，并不能准确表达其技术的特征。IDC资询师将这种技术称之为“没有错误”的容错服务器技术。 容错与同步技术
容错ftServer设备清单及技术规格 容错服务器ftServer设备清单： 序 号 设备名称规格型号单位数量备注项目名称XXX 1．1 XX服务器 ftServer 6300 双路双模块冗余机架式服务器, 4U，Intel Nehalem-EP Xeon X5570 2.93 GHz Quad-Core Processor，8 MB L2 Cache，8 GB至96 GB DDR31066MHz DIMM内存，内置双口intel 10/100/1000 自适应网卡一对, 一对10/100M VTM 网络管理端口。最多可配置16块SAS 2.5”硬盘，可 选15 K (73 GB, 146 GB)或7.2 K (500 GB)不同规格 的硬盘。其中一对为系统盘，其他全部作为数据盘 (系统内置RAID1)。共有8个PCI-E/PCI-X插槽（四 个半高，四个全高），4 USB, 2 COM, 1 VGA 显示 器接口, 1个DVD-R/W光驱。 故障安全软件ftSSS 5.3 or above Windows Server 2003/2008 简体中文企业版 32/64-bit(1-2 CPU) 套 1．2 XX服务器 ftServer 4500 双路双模块冗余机架式服务器, 4U，Intel Nehalem-EP Xeon E5504 2.0GHz Quad-Core Processor，4 MB L2 Cache，8 GB至96 GB DDR3800MHz DIMM内存，内置双口intel 10/100/1000 自适应网卡一对, 一对10/100M VTM 网络管理端口。最多可配置16块SAS 2.5”硬盘，可 选15 K (73 GB, 146 GB)或7.2 K (500 GB)不同规格 的硬盘。其中一对为系统盘，其他全部作为数据盘 (系统内置RAID1)。共有8个PCI-E/PCI-X插槽（四 套
容错服务器ftServer4500 RedHat Linux 5系统安装&配置简明手册（Hite V1-2010） 一、 安装预览 安装介质 Stratus ftServer System Software (ftSSS) for the Linux Operating System CD/DVD 7.04 Red Hat Enterprise Linux 5.4 Server or Advanced Platform DVD or CDs 安装前检测 确认机器已正确上架安装，接通双模块电源，连接好USB键盘、鼠标和VGA显示器。断开机器与其他外部设备的连接，如果外部存储、备份设备。确认机器没有安装第三方非兼容性硬件设备。 只保留每个CPU/IO的Slot 0内SAS硬盘，其余硬盘必须全部取出。 二、启动系统并修改BIOS参数 启动机器，当光驱LED灯闪烁时，插入光盘ftSSS 7.04 DVD Disc。 系统开始启动，按下F2键进入BIOS配置界面（需等待两分钟左右）。 A、在ftServer BIOS主配置界面，选择Server->Monitoring Configuration->OS Boot Monitoring， 使用键盘{+}号改变值为Disabled，然后按Esc键返回BIOS主配置界面； B、选择Advanced->Option ROM Scan Monitoring，将Embedded PXE#1 和 #2值改为 Disabled，然后按Esc键返回BIOS主配置界面； C、选择Boot，用上下方向键和{+}键选择USB CDROM移至启动列表最顶端。 D、按下F10键，保存设置并退出 三、系统开始安装 Stratus ftSys 图标显示并提示你选择安装方式，显示器出现Boot：时，按下Enter 键选择默认安装。如果选择自定义安装请查阅官方英文文档。 安装程序提示一个错误消息（Unable to download the kickstart file…），选择OK并按Enter键，安装继续。 要求指定安装介质位置时，首先移出ftSSS光盘，并插入Redhat Enterprise 5.4 64bit 安装光盘。然后在显示屏幕上选择Local CDROM，按Enter键开始安装。 Linux系统安装过程大约一个半小时，需耐心等待。屏幕上出现“Congratulations, the installation is complete”消息时，移出Linux DVD光盘，选择Reboot 并按Enter确认重启系统。 根据消息提示自定义设置Redhat Linux系统，并将服务器连接至网络中。在SELinux 配置窗口中，建议选择默认选项Enforcing；在Kdump配置窗口中，建议选择默认值128M。在Additional CD配置选项中，选择跳过。Java包之后可以单独安装。 Redhat 登陆窗口出现，输入root用户名和之前设置的登录密码。 进入Linux系统后，将Jave包（java-1.6.0-sun-1.6.0.15-1jpp.1.el5.x86_64.rpm）复制到/tmp目录下。然后鼠标右键桌面选择Open Terminal，在命令行提示符下输入： # rpm -ivh /tmp/java-1.6.0-sun-1.6.0.15-1jpp.1.el5.x86_64.rpm 安装完毕后，再次将ftSSS 7.04光盘插入到DVD光驱中。然后在命令行提示符下输入： # mount /dev/cdrom /mnt 回车确认后再次输入： # /mnt/install.sh 回车确认开始安装容错系统管理软件ftSSS。安装过程中弹出一系列EULA接受协议，全部选择Yes并
南京航空航天大学硕士学位论文 摘要 系统故障，如执行器故障、转速饱和等，可能导致系统不稳定，性能恶化，在现代工业中可能导致严重的事故和经济损失。因此为了提高系统的安全性和稳定性，容错控制的研究越来越重要。切换系统作为一类混合系统，应用在越来越多的工业领域上，因此对于切换系统的容错控制的研究受到了广泛的关注。由于切换系统特性，本文首先提出了切换系统的广义分离原理，由于故障的发生，切换系统的性能会有一定的下降，对此本文对切换系统的性能降级进行了分析；针对高阶系统，研究中通常会对系统进行降阶处理，本文针对容错控制后的切换系统的模型降阶进行了一定的研究。 首先，介绍了本课题的研究背景、目的及意义，系统地阐述了故障、容错控制（Fault Tolerant Control，FTC）、广义分离原理、性能降级和模型降阶的相关概念，总结了切换系统的容错控制的研究现状。本文主要研究了切换系统的分离原理、性能降级及模型降阶的相关问题，得到了一定的研究成果，其中主要包括： （1）线性切换系统的广义分离原理研究。针对线性切换系统，当系统发生故障后，给出故障后系统满足广义分离原理的条件，并对故障后系统分别设计控制器、观测器和切换律保证系统稳定性。同时，利用NASA的HiMAT飞机的仿真实例来验证所给出的结论的有效性。 （2）切换系统的性能降级分析。针对切换系统，当系统发生故障，对系统进行容错控制后，系统的的性能会有所下降，针对这种情况，给出系统性能降级的评价指标，并给出系统性能降级可接受的条件。同时，利用HiMA T飞机的仿真实例验证所提出的结论的有效性。 （3）故障容错切换系统的模型降阶研究。针对高阶线性切换系统，可利用平衡截断方法对系统进行降阶，发生故障进行故障容错控制后，首先给出一个故障容错线性系统可用进行与故障前线性系统相同的平衡截断的条件，然后将该结论进一步推广到容错控制线性切换系统上，提出容错控制线性切换系统可进行与原线性切换系统相同平衡截断的条件，最后用数值仿真来验证所提出结论的有效性。 关键词：切换系统，容错控制，广义分离原理，性能降级，模型降阶 I