Fehlertoleranz in verteilten Realzeitsystemen: Anwendungsorientierte Techniken

ISBN-13: 9783540523314 / Niemiecki / Miękka / 1990 / 200 str.

Jurgen J. Stoll

Opis

In diesem Buch werden Fehlertoleranztechniken in rekonfigurierbaren verteilten Systemen zur Prozessautomatisierung in einer geschlossenen Form dargestellt. Neben grundlegenden Fragen zu verteilten Systemen und Prozessrechensystemen, wodurch die Randbedingungen implizit festgelegt sind, werden die in der englischen Fachliteratur oft widerspruchlichen Begriffe aus dem Gebiet der Fehlertoleranztechnik systematisch geordnet und erlautert und ein konsistentes deutsches Basisbegriffsgebaude vorgestellt. Wissenschaftlich besonders reizvoll ist der Versuch, aus der Analyse biologischer Systeme Strukturprinzipien fur redundante fehlertolerante technische Systeme abzuleiten. Das Hauptergebnis der Arbeit ist ein neuer Implementierungsvorschlag zur Spezifikation und Konstruktion vertrauenswurdiger Systeme: Es wird eine deskriptive Sprache inklusive der zugehorigen Datenstrukturen und deren Verkettung vorgestellt."

Spis treści

1. Einleitung.- 1.1 Verteilte Systeme.- 1.2 Anwendungs- und benutzerorientierte Fehlertoleranz.- 2. Randbedingungen bei der Prozeßautomatisierung.- 2.1 Prozeßautomatisierung — Entwicklung, Begriffe, Trends.- 2.2 Prozeßrechensysteme.- 2.2.1 Stufen des Einsatzes von Prozeßrechensystemen.- 2.2.2 Strukturen von Prozeßrechensystemen.- 2.2.2.1 Prinzipielle Verbindungsstrukturen.- 2.2.2.2 Bekannte Mischstrukturen in der Prozeßautomatisierung.- 2.2.2.3 Problemangepaßte Dezentralisierung der Hardware.- 2.3 Prozeßrechner.- 2.3.1 Charakteristische Hardware-Merkmale von Prozeßrechnern.- 2.3.2 Charakteristische Software-Merkmale von Prozeßrechnern.- 2.4 Realzeitbetriebssysteme.- 2.4.1 Entwurfs- und Gestaltungsrichtlinien.- 2.4.2 Realzeitbedingungen im Beispiel.- 2.4.3 Realzeitprogrammierungsverfahren.- 3. Ein konsistentes und erweiterbares Begriffsgebäude für fehlertoter ante Rechensysteme.- 3.1 Der Begriff „Fehler“.- 3.1.1 Feh lerursache, Fehlerausprägung, Versagen - Fault, Error, Failure.- 3.1.1.1 Diskussion der in der eng l ischsprachigen Literatur vorgestellten Definitionen.- 3.1.1.2 Basisdefinitionen für den deutschen Sprachraum.- 3.2 Redundanz.- 3.2.1 Orthogonale Redundanzgrundformen für fehlertolerante Rechensysteme.- 3.2.1.1 Information.- 3.2.1.2 Hardware.- 3.2.1.3 Zeit.- 3.2.2 Höhere Redundanz formen.- 3.2.3 Diskussion in der Literatur verwendeter Begriffe im Zusammenhang mit Redundanz.- 3.3 Perfektion und Fehlertoleranz.- 3.3.1 „Lebenslauf“ eines Prozeßautomatisierungssystems.- 3.3.2 Fehlertoleranz - eine Perfektionsstrategie ?.- 3.3.2.1 Perfektionistischer Ansatz.- 3.3.2.2 Feh l ertolerier ender Ansatz.- 3.3.3 Ein Klassifizierungsschema für Fehlertoleranztechniken.- 3.4 Fehlerursachenmodell.- 3.4.1 Zyklisches Fehlerursachenmodell von der Idee bis zur Inbetriebnahme.- 3.4.2 Fehlerursachenmodell in der Betriebsphase.- 4. Bionik - oder wie die Natur zuverlässige Systeme konstruiert.- 4.1 Architekturmerkmale und Verarbeitungsprinzipien.- 4.1.1 Integrationsmechanismen des Körpers.- 4.1.2 Das Nervensystem - Kommunikationswege und Verarbeitungszentren.- 4.1.3 Aufnahme und Verarbeitung von Reizen.- 4.1.4 Rechtfertigung einer Analogiebetrachtung.- 4.2 F eh l ertoleranz auf der Atom- oder Motekütebene.- 4.3 Feh 1ertoleranz auf der Zellebene.- 4.4 Fehlertoleranz auf der Organebene.- 4.4.1 Das Herz.- 4.4.2 Die Nieren.- 4.4.3 Die Leber.- 4.4.4 Augen und Ohren.- 4.5 Fehler toteranz auf der Systemebene.- 5. Vorschlag zur Implementierung von Rekonfigurationsmaßnahmen in hierarchischen verteilten Realzeitsystemen.- 5.1 Rekonfiguration - eine Fehterursachenbehandtungstechnik.- 5.1.1 Theoretische Möglichkeiten der Rekonfiguration.- 5.1.2 Realistische Möglichkeiten der Rekonfiguration.- 5.1.3 Diskussion relevanter Literatur - Stand der Technik.- 5. 1.4 Ziele.- 5.2 Natürliche verteilte Systeme und technische verteilte Systeme – eine Analogiebetrachtung.- 5.2.1 Einführung in das Beispiet eines natürlichen verteiltenSystems.- 5.2.2 Randbedingungen.- 5.2.3 Fortsetzung des Beispiels eines verteilten Systems aus der Natur.- 5.2.4 Ergebnisse für technische verteilte Systeme.- 5.3 Kommunikation.- 5.3.1 Kommunikation zwischen Rechenprozessen.- 5.3.2 Ports.- 5.3.3 Kommunikation zwischen Rechenprozeß und Prozeßperipherie.- 5.4 Die Benutzerschni ttstel te.- 5.4.1 Allgemeine Bemerkungen.- 5.4.1.1 Einschränkungen und Randbedingungen.- 5.4.1.2 Anforderungen an das Programmerzeugungssystem.- 5.4.2 Angabe der alternativen Knoten.- 5.4.3 Wiederaufsetzen.- 5.4.3.1 Wiederaufsetzen nach einer Rekonfiguration.- 5.4.3.2 Angabe der zu replizierenden Daten.- 5.4.3.3 Wiederauf setzen nach einer Reparatur.- 5.4.4 Angabe der rechenprozeßtokaten Port-Namen.- 5.4.5 Angabe der physikalischen Verbindungen.- 5.4.6 Angabe der Kommunikationspartner.- 5.4.7 Angabe der Rekonfigurationbedingungen und der Rekonfigurationsaktionen.- 5.5 Aufbau einer dynamischen verteilten Datenstruktur.- 5.5.1 Aufbau einer rechenprozeßtokaten Datenstruktur.- 5.5.2 Aufbau einer knotentokalen Datenstruktur.- 5.5.3 Zugriff auf die knotenlokale Datenstruktur.- 5.6 Abgrenzung gegenüber anderen Arbeiten.- 5.7 Ein Beispiel - Praktische Anwendung und quantitative Bewertung.- 6. Ausblick.- Anhang A: Syntax der Benutzerschnittstelle.- Anhang B: Aufbau der knotenlokalen Datenstrukturen.- Stichwortverzeichnis.