失效检测器在拜占庭容错复制系统中的应用

摘要

随着互联网技术不断普及和进步，计算机系统在各个领域都起着越来越重要的作用。很多关键计算应用都要求能提供正确且不间断的服务。因此，如何为这些关键计算应用建立高可靠性和高可用性的服务越来越引起人们的关注。拜占庭容错(BFT)状态机复制系统能容忍任意类型的故障，甚至是恶意攻击。BFT 系统的实用性强，可以提供高可靠性和可用性服务，因此吸引人们不断对它进行改进，例如增强系统机密性、系统可用性和吞吐量等等。本文主要研究了如何利用失效检测器来提高BFT系统可用性，取得的主要成果如下： 第一，对自适应失效检测算法进行改进，提高失效检测器在网络延时和丢包情况下的服务质量。 第二，研究BFT状态机容错复制算法，提出在BFT系统中增加失效检测器以缩短副本等待时间，加快视图切换。 第三，实现了带失效检测器的BFT系统。本文将自适应失效检测器应用在拜占庭容错复制系统。

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论文说明：图表目录

声明

第1章绪论

1.1研究背景

1.2拜占庭容错和失效检测研究现状

1.3本文的主要工作

1.4本文结构和章节安排

第2章失效检测器研究

2.1失效检测器简介

2.2不可靠失效检测器

2.2.1失效检测方法

2.2.2失效检测器属性及分类

2.2.3失效检测器服务质量

2.3拜占庭失效检测器

2.3.1可预计拜占庭失效行为

2.3.2拜占庭失效检测方法

2.4本章小结

第3章自适应失效检测算法

3.1引言

3.2自适应失效检测算法简介

3.2.1 Chen的自适应失效检测算法

3.2.2 Marin的自适应失效检测算法

3.3自适应失效检测算法分析及改进

3.3.1算法分析

3.3.2算法改进

3.4本章小结

第4章失效检测在拜占庭容错系统的应用

4.1状态机容错复制基本属性

4.2拜占庭容错算法分析

4.2.1算法简介

4.2.2系统模型和假设

4.2.3拜占庭容错算法分析

4.3失效检测器应用

4.3.1连续主副本失效的影响

4.3.2带失效检测的拜占庭容错系统

4.4本章小结

第5章系统实现和性能评估

5.1失效检测服务设计

5.2系统实现

5.2.1系统框架

5.2.2失效检测器应用接口

5.3系统性能评估

5.3.1实验环境

5.3.2实验结果

5.4本章小结

总结与展望

参考文献

附录

致谢