案例場景

系統的故障檢測和診斷是宇航系統提高裝備可靠性的主要技術之一，隨著裝備信息化的發展，分布式架構下的資源配置越來越多，資源布局也越來越分散，這對系統的故障檢測和診斷方法提出了新的要求。為了適應宇航裝備的分布式綜合化電子系統的發展，解決由于系統資源部署的分散性，造成系統狀態的綜合和監控困難的問題，公司領導安排張工進行研究。張工經過分析、調研提出了針對分布式綜合化電子系統架構的故障檢測和診斷的方案。

[問題1](8分)

張工提出:宇航裝備的軟件架構可采用四層的層次化體系結構，即模塊支持層、操作系統層、分布式中間件層和功能應用層。為了有效、方便地實現分布式系統的故障檢測和診斷能力，方案建議將系統的故障檢測和診斷能力構建在分布式中間件內，通過使用心跳檢測或者超時探測技術來實現故障檢測器。請用300字以內的文字分別說明心跳檢測和超時探測技術的基本原理及特點。

[問題2](8分)

張工針對分布式綜合化電子系統的架構特征，給出了初步設計方案，指出每個節點的故障監測與診斷器主要負責監控系統中所有的故障信息，并將故障信息進行綜合分析判斷，使用故障診斷器分析出故障原因，給出解決方案和措施。系統可以給模塊的每個處理機器核配置核狀態監控器、給每個分區配置分區狀態監控器、給每個模塊配置模塊狀態監控器、給系統配置系統狀態監控器，如圖3-1所示。

圖3-1系統故障檢測和診斷原理

請根據下面給出的分布式綜合化電子系統可能產生的故障(a)~(h)，判斷這些故障分別屬于哪類監控器檢測的范圍，完善表

3-1的(1)~(8)的空白。

(a)應用程序除零

(b)看門狗故障

(c)任務超時

(d)網絡診斷故障

(e)BIT檢測故障

(f)分區堆棧溢出

(g)操作系統異常

(h)模塊掉電

[問題3](9分)

張工在方案中指出，本系統的故障診斷采用故障診斷器實現，它可綜合多種故障信息和系統狀態，依據智能決策數據庫提供的決策策略判定出故障類型和處理方法。智能決策數據庫中的策略可以對故障開展定性或定量分析。通常，在定量分析中，普遍采用基于解析模型的方法和數據驅動的方法。張工在方案中提出該系統定量分析時應采用基于解析模型的方法。但是此提議受到王工的反對，王工指出采用數據驅動的方法更適合分布式綜合化電子系統架構的設計。請用300字以內的文字，說明數據驅動方法的基本概念，以及王工提出采用此方法的理由。

參考答案：

[問題1]

心跳檢測是分布式系統中常用的檢測技術。是以固定的頻率向其他節點匯報當前節點狀態的方式。收到心跳，一般可以認為一個節點和現在的網絡拓撲是良好的。如果在限定的一段時間(或超過某一門限值)沒有收到心跳信息就被認為失效。心跳檢測的主要特點是:原理簡單，具有自適應、結構靈活性，具有可擴展性和健壯性。

超時探測也是分布式系統中常用的檢測技術。在整個分布式系統中為每個節點設計一種探針，探針會不斷發送健康檢查來檢查服務是否健康。如果遠程節點沒有響應，則認為數據包在過程中的某個地方已丟失了，系統將重試或等待一段時間，直到超時。超時探測的主要特點是:適應大規模系統、具有高并發能力、具備可擴展性、具備容錯能力。

[問題2]

(1) (2):ac

(3):f

(4 ) (5) (6): beg

(7) (8):dh

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