Реализация механизма контрольных точек для обеспечения надежности исполнения задач в режиме реального времени в вычислительны

Цель работы
Реализовать механизм контрольных точек в ядре Linux для вычислительных комплексов Эльбрус, удовлетворив следующим требованиям:
1. Максимальное ускорение работы с контрольными точками.
2. Cохранение на жестком диске резервной копии каждой точки.
3. Возможность восстановления поврежденной либо нерабочей контрольной точки в памяти.

Реализация механизма контрольных точек
Все создаваемые контрольные точки размещаются в основной памяти, что дает существенное ускорение работы механизма. При этом память делится на n частей – по числу точек, которое требуется создать

Этапы создания контрольной точки

Размещение копий контрольных точек на жестком диске
Для хранения копий и дампа памяти на жестком диске предусмотрен специальный раздел

Все данные, необходимые для работы с контрольными точками, считываются из структуры cntp_info при сохранении копий на диске.
Структуры данных контрольных точек
Часть файла дампа, отведенная для контрольных точек:

Сохранение копии контрольной точки на диске
Выделение в зонах памяти диапазонов адресов страниц, которые не нужно сохранять (принадлежащих PCI, видеопамяти и т.д.), свободных страниц, а также адресов, соответствующих ”дыркам” в физической памяти
Сохранение на диске областей памяти, занятых контрольной точкой
Отражение в память части файла дампа, отведённой для сохраняемой точки
Снятие отражения в память части файла дампа

Сохранение состояния и перезапуск системы
«Замораживание» состояния устройств, их останов
Сохранение состояния регистров процесса
Перезапуск системы
Переключение на специальные процессы, отвечающие за перезапуск, сохранение состояния системы, восстановление и работу в режиме, когда система неактивна

Восстановление системы и возобновление работы ОС
Восстановление состояния системных устройств на момент останова перед перезапуском
Сохранение на диске копий точек, которые еще не были сохранены
Загрузка (восстановление) повреждённых либо нерабочих точек с диска
Восстановление
в реальном
масштабе
времени
«Фоновое»
восстановление
Переключение на пользовательский процесс,
выполнявшийся до момента создания контрольной точки
Восстановление работы ядра (очереди планирования,
работа менеджера памяти, прерываний,
таймеров и т.д.)

Восстановление контрольной точки с диска
Отражение в память части файла дампа, отведённой для восстанавливаемой контрольной точки
Восстановление областей контрольной точки
Выдача системой статистики восстановленных страниц и областей
Снятие отражения в память части файла дампа

1. Возможность повреждения контрольной точки, находящейся в основной памяти.
2. Расположение структуры boot_info в основной памяти.
3. Необходимость выполнить n перезапусков системы для создания n контрольных точек
Проблемы реализации

Защита области памяти (на уровне контроллера памяти)

Использование контрольных сумм

Размещение boot_info в CMOS

Время восстановления, создания и сохранения копии контрольной точки