Введение
В настоящий момент получили широкое распространение кластерные системы повышенной готовности. Это класс систем, обеспечивающих высокую отказоустойчивость на протяжении больших периодов времени за счет технологий резервирования данных. Использование технологий кластеризации при разработке бортовых вычислителей крайне актуально ввиду высоких требований к надежности и безопасности таких систем. Для того, чтобы системы были гибкими в настройке и имели возможность работать в разных конфигурациях, необходимо использовать программное обеспечение, позволяющее создавать, сохранять и запускать эти конфигурации. Также для повышения надежности создаваемых конфигураций нужно иметь возможность наблюдать за работающей системой и диагностировать ошибки ее работы.
Главной задачей разработки программного обеспечения является создание удобного инструмента, позволяющего создавать, модифицировать и отлаживать конфигурации отказоустойчивого кластера, обеспечивающего «горячее» резервирование данных и их быстрое восстановление в случаях их утраты при аварии одного из процессоров бортового вычислительного комплекса. Также в рамках поставленной задачи требуется разработать графическую систему отображения состояния узлов вычислительного комплекса для последующего мониторинга оператором с удаленного терминала. Разрабатываемое программное обеспечение должно функционировать под операционной системой реального времени QNX 4.25, ввиду ее соответствия высоким стандартам надежности, безопасности и масштабируемости, предъявляемых к бортовым системам.
Решению описанной задачи и посвящен данный дипломный проект.
Глава 1. Анализ предметной области 1.1. Анализ исходных данных
Для разработки программного обеспечения заказчиком были установлены следующие исходные данные:
операционная система реального времени QNX 4.25;
унифицированный отказоустойчивый бортовой вычислитель (шифр «Кластер»);
модуль сбора статистики о функционировании каждого из узлов кластера;
язык программирования высокого уровня (Си/Си++).
Разрабатываемое программное обеспечение должно обеспечивать возможности создания и слежения за конфигурациями отказоустойчивого кластера. В связи с тем, что разработка кластера ведется для бортового вычислителя, на него будет установлена операционная система реального времени QNX 4.25, которая отвечает требованиям высокой надежности, непрерывности управления и времени реакции при аварийных ситуациях.
Операционная система QNX 4.25 будет установлена на бортовой вычислитель, состоящий из 3-х узлов, также разрабатываемый на ОАО «НИИ «Аргон». В связи с тем, что вычислитель создается для использования на борту и крайне важны такие параметры как вес и размер, вычислитель спроектирован таким образом, чтобы имея в своем составе 3 полноценных процессорных модуля, ограничиваться всего одним физическим корпусом с централизованной системой охлаждения и вентиляции. Такая конструкция призвана сэкономить пространство и электроэнергию при работе вычислителя. Между узлами будет осуществляться соединение по технологии Ethernet, что обеспечит высокую пропускную способность при обмене данными между узлами сети.
Для работы отказоустойчивого кластера в его состав входит модуль слежения за узлами. Этот программный компонент устанавливается на каждый узел сети и выполняет сбор статистики о их работе, которая будет в дальнейшем пересылаться блоку мониторинга, который входит в состав программного комплекса, рассматриваемого в данном дипломном проекте. Помимо статистики модуль также ведет сбор данных для резервирования всех работающих на каждом из узлов процессов, также пересылая всю информацию между узлами для дальнейшего перехвата в случае сбоя. С данным программным модулем будет производиться фактически непрерывный обмен информации посредством встроенного в операционную систему QNX механизма передачи сообщений.
В состав программного обеспечения также будут входить графические пользовательские интерфейсы. Для создания графических пользовательских интерфейсов используется визуальное средство разработки приложений Photon Application Builder 1.14, поставляемое вместе с графической оболочкой Photon для операционной системы реального времени QNX 4.25.
|
