[发明专利]多核处理器的软件故障注入与分析系统

说明书

技术领域

本发明涉及计算机软硬件领域，尤其涉及一种MIPS架构多核处理器下的软件故障注入与分析系统。

背景技术

目前，国产多核处理器多应用于军用系统以及航空航天领域，其应用环境的复杂性以及多核处理器本身的特性使得它更容易受到瞬时故障的威胁，比较典型的外部环境为太空环境。首先，在复杂的环境下集成电路受到高能粒子轰击或噪声干扰增加了故障的可能性；其次，高能粒子轰击或者噪声干扰产生单粒子效应中以单粒子翻转为主，而单粒子翻转又称之为软件故障。

虽然目前进行国产多核处理器各项可靠性实验可以采取不同的故障注入方式来模拟复杂的外部环境，但是各自都有不同程度的缺点。首先，使用放射性粒子在封闭环境中模拟太空环境的方法，造价极高；其次，使用基于接触式的硬件模拟故障注入对于当前越来越复杂的多核处理器芯片已经越来越来难以实现。

发明内容

本发明为解决现有的MIPS架构多核处理器的故障注入技术存在的成本较高、实现方式过于复杂的问题，进而提供一种MIPS架构多核处理器的软件故障注入与分析系统。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种多核处理器的软件故障注入及分析系统，包括：软件故障注入子系统和软件故障分析子系统；

所述软件故障注入子系统包括：

故障定义模块，用于存储及输出预定的软件故障；

故障注入模块，用于通过预定的注入器将所述预定的软件故障注入多核处理器系统；

所述软件故障分析子系统包括：

日志读取模块，用于读取并记录所述多核处理器系统中的软件故障；

日志分析模块，用于分析所述多核处理器系统中的软件故障并输出软件故障的类型。

本发明的有益效果：本发明提供了一种适用于国产多核处理器芯片的故障模型用以模拟复杂电磁环境下产生的软件故障，并且能够使用软件故障注入与分析系统进行软件注入与分析。

 

附图说明

图1为本发明提供的MIPS多核处理器的软件故障注入及分析系统的结构示意图；

图2为本发明提供的MIPS多核处理器的软件故障注入及分析系统所处的层次示意图。

图3为本发明提供的MIPS多核处理器的软件故障注入及分析方法中故障模型的向量空间。

 

具体实施方式

为了能够更清晰地阐明本发明的特点和工作基本原理，以下结合附图及实施例，对本发明进行说明。

本具体实施方式提供了一种多核处理器的软件故障注入及分析系统，如图1所示，具体实现包括：软件故障注入子系统和软件故障分析子系统；

所述软件故障注入子系统包括：

故障定义模块1，用于存储及输出预定的软件故障；

故障注入模块2，用于通过预定的注入器将所述预定的软件故障注入多核处理器系统；

所述软件故障分析子系统包括：

日志读取模块3，用于读取并记录所述多核处理器系统中的软件故障；

日志分析模块4，用于分析所述多核处理器系统中的软件故障并输出软件故障的类型。

本具体实施方式提供的多核处理器操作系统级进程的冗余分析系统以运行在Unix操作系统为例进行说明。

具体的，如图2所示，本具体实施方式提供的多核处理器的软件故障注入及分析系统运行于Unix操作系统上一层，即处在应用程序层。相应的多核处理器的软件故障注入及分析系统由两个子系统组成：软件故障注入子系统和软件故障分析子系统。其中，在具体的软件故障进行注入之前，需要动态的对需要进行注入的CPU核心进行进程级别绑定；然后，软件故障注入子系统通过调用故障注入模块2进行故障注入，故障注入模块2主要包括通用寄存器故障注入器、浮点注入器和内存注入器来实现对不同的位置调用不同的软件故障注入。同时，软件故障注入子系统调用故障注入模块2的方式可以方便的扩展出更多的故障注入器，并且每个故障注入器可以使用相对独立的故障注入的方法。更加具体地，上述通用寄存器故障注入器、浮点注入器和内存注入器均可采用Ptrace方式进行故障注入。而软件故障分析子系统则通过日志读取模块3调用Unix日志读取来获取系统日志，并通过日志分析模块4对Unix系统进行日志系统分析，获得软件故障注入结果分析报告。

进一步地，根据软件故障发生的上下文环境，本具体实施方式在故障定义模块1通过一个三维向量来定义一个软件故障。第一个维度为故障类型；第二个维度为触发方式；第三个维度为发生位置。

第一个维度：故障类型。