基于NVRAM的函數(shù)式語言容錯機制研究.pdf

1、高性能計算機正廣泛應(yīng)用于國家安全與經(jīng)濟社會各個領(lǐng)域，例如核物理研究、天氣預(yù)報、石油勘探，生物制藥，動畫制作等與社會和個人緊密相關(guān)的產(chǎn)業(yè)與方向，極大推動了科技水平和經(jīng)濟實力的發(fā)展。隨著高性能計算機系統(tǒng)的發(fā)展，高性能計算的規(guī)模不斷擴大，計算能力不斷增強，包含的處理器個數(shù)不斷增加。而隨著高性能計算機系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大，高性能計算面臨著可靠性問題的挑戰(zhàn)，未來 E級計算機系統(tǒng)的平均無故障時間大約只有一個小時，因此需要更高效的容錯技術(shù)的支持。

2、>　　新型的N VRAM的非易失和高速訪問的特性為容錯技術(shù)的發(fā)展提供了新的機遇。N VRAM可以代替D RAM作為計算系統(tǒng)的主存，從而使應(yīng)用運行在非易失的內(nèi)存空間中，不需要再將數(shù)據(jù)備份至磁盤，降低了容錯技術(shù)的開銷和難度。N VR AM還可以代替磁盤或者成為內(nèi)存與磁盤中間層的存儲介質(zhì)，其字節(jié)隨機訪問的特性以及媲美DR AM的高速讀取可以大大提高容錯技術(shù)的效率，體系結(jié)構(gòu)變化也會促進發(fā)展出新型的容錯技術(shù)。N VR AM的出現(xiàn)和應(yīng)用將為容錯技術(shù)

3、的發(fā)展提供新的方向，促進新型容錯技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展。目前基于新型 N VRAM的容錯技術(shù)也在不斷提出，但由于底層硬件特性發(fā)生了變化，現(xiàn)有的操作系統(tǒng)和運行時等上層結(jié)構(gòu)并不適應(yīng) N VRAM的特性，無法匹配新的體系結(jié)構(gòu)的變化。容錯的過程需要大量修改操作系統(tǒng)和運行時來適應(yīng)新的存儲結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)復(fù)雜并且難度較大。所以要實現(xiàn)簡單高效的容錯技術(shù)需要用戶應(yīng)用程序?qū)用娴恼Z言模型支持，通過語言容錯特性的天然支持來簡化應(yīng)用層與物理層之間的系統(tǒng)層的復(fù)雜性。

4、　　綜上所述，現(xiàn)有的高性能計算機系統(tǒng)面臨著可靠性的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的容錯技術(shù)已經(jīng)無法滿足高性能計算的高速發(fā)展需求。在新型存儲元器件 N VRAM的興起和應(yīng)用的支持下，容錯技術(shù)將有望出現(xiàn)新的發(fā)展，降低容錯技術(shù)的開銷，提高容錯技術(shù)的效率。而現(xiàn)有的基于 N VRAM的容錯技術(shù)需要對系統(tǒng)進行大量修改，復(fù)雜性較高，實用性差，因此需要上層的語言模型支持來簡化系統(tǒng)層，實現(xiàn)簡單高效的容錯系統(tǒng)。
　　如何通過語言模型的支持實現(xiàn)簡單高效的容錯系統(tǒng)是本文的研

5、究重點。本文主要從支持容錯的語言模型研究，支持容錯的數(shù)據(jù)管理和支持容錯的運行時系統(tǒng)三方面展開研究。
　　1.容錯語言模型的研究
　　由于現(xiàn)有的基于 N VRAM的容錯技術(shù)，由于缺乏上層語言模型的支撐，其實現(xiàn)引入的開銷過大，難以很好地應(yīng)用。傳統(tǒng)的命令式語言模型由于其執(zhí)行過程不確定，多次調(diào)用存在副作用等特性，并不適應(yīng)容錯的需求。本文研究適合容錯的語言模型，根據(jù)對現(xiàn)有語言的分析，結(jié)合容錯的實際需求，找出不支持容錯特性的語義并對其進

6、行調(diào)整，提出支持容錯的語言模型。根據(jù)容錯的語言模型設(shè)計具有容錯功能的簡單高效的語言系統(tǒng)，并分析與容錯語言模型接近的，具有容錯優(yōu)勢的函數(shù)式語言系統(tǒng)，以設(shè)計基于函數(shù)式語言的容錯語言系統(tǒng)。
　　2.可容錯的運行時系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
　　語言模型不能缺少下層運行時系統(tǒng)的支撐。為實現(xiàn)對容錯語言模型的支持，本文研究并分析函數(shù)式語言的運行時系統(tǒng)，深入理解程序運行細節(jié)，并結(jié)合容錯需求對其進行設(shè)計和調(diào)整，以實現(xiàn)對上層容錯語言模型的支持。通過運行