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vs61 6 Fehlertoleranz
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vs62 Zuverlässigkeit (reliability) Sicherheit vor FehlernSicherheit vor Angriffen (safety)(security) WS/SS xySystemsicherheit SS 04 NetzsicherheitWS 04/05
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vs63 6.1 Terminologie (ist nicht einheitlich!) Fehler (error): Versagen der Hardware oder Konstruktionsfehler in Hardware oder Software Fehlfunktion (fault): Teil des Systems verhält sich nicht so wie es sollte, bedingt durch Hardware- oder Software-Fehler Fehlverhalten (failure): Gesamtsystem verhält sich nicht so wie es sollte, bedingt durch Fehlfunktion Fehlertoleranz (fault tolerance): Systemeigenschaft, die bedeutet: Fehlfunktion wird so abgefangen, daß das gewünschte System- verhalten gesichert bleibt: Fehlfunktion führt nicht zu Fehlverhalten Verfügbarkeit (availability) von Systemen oder Daten: Anteil einer Zeitspanne, in dem das System ohne Fehlverhalten benutzbar ist, z.B. „Verfügbarkeit von 99,99%“
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vs64 Zur Erreichung von Fehlertoleranz kommen verschiedene Arten von Redundanz zum Einsatz: physische Redundanz, z.B. Überschuß an Prozessoren: - 1 Prozessor in Reserve (passive Redundanz, primary + backup) mit hot standby oder cold standby, - 3 Prozessoren tun das Gleiche, praktizieren Abstimmung (aktive Redundanz, active redundancy) Informationsredundanz, z.B. fehlerkorrigierende Codes, n-Versionen-Programmierung, Replikation (beinhaltet physische Redundanz von Speicher) zeitliche Redundanz, z.B. Wiederholungsversuch bei Datenübertragung
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vs65 Klassifikation von Fehlfunktionen, z.B. von Prozessoren („Fehlersemantik“): fail-stop:Prozessor wird funktionsunfähig und signalisiert dies (!) fail-silent:Prozessor „rührt sich nicht mehr“ (evtl. schwer erkennbar) byzantinisch:Prozessor läuft fehlerhaft weiter
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vs66 6.2 Replikation mit Abstimmung (voting) toleriert Stations- und Netzausfälle, erhöht die Verfügbarkeit von Daten Ansatz: Verwendung von Lese- und Schreib-Quorum (vgl. 5.3.1.2b )5.3.1.2b Nebeneffekt: Lese/Schreib-Ausschluss n Kopien/Server, Kopien tragen Versionsnummer, Lese-Quorum r, Schreib-Quorum w Lesen:r Kopien (statt nur 1) müssen verfügbar sein Schreiben:w Kopien (statt n) müssen verfügbar sein r + w n,0 r n, n/2 w n
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vs67 Schreiben in 2 Phasen: Schreibmenge finden, d.h. w Server finden, die bereit sind – sie melden sich mit ihrer Versionsnummer; die höchste Nummer ist die tatsächliche aktuelle Versionsnummer – weil wegen 2w > n Überlappung mit letzter Schreibmenge; obsolete Kopien auf aktuellen Stand bringen (aktive Replikation) Schreibnachricht an alle Mitglieder der Schreibmenge schicken (diese schreiben dann – und erhöhen die Versionsnummer); auf Bestätigungen warten und Schreibmenge wieder freigeben; Schreibnachricht an alle anderen schicken. (Ergänzungen notwendig, z.B. für den Fall, daß nicht alle Mitglieder der Schreibmenge eine Bestätigung schicken.)
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vs68 Lesen in 2 Phasen: Lesemenge finden, d.h. r Server finden, die bereit sind – sie melden sich mit ihrer Versionsnummer; die höchste Nummer ist die tatsächliche aktuelle Versionsnummer – weil wegen w + r > n Überlappung mit letzter Schreibmenge. Lesen von einem Mitglied der Lesemenge, das die höchste Versionsnummer hat; Lesemenge wieder freigeben.
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vs69 6.3 Verteilte Übereinkunft (distributed consensus/agreement) z.B.- Aufteilung einer Aufgabe - „gleichzeitige“ Abschaltung von Aggregaten - u.ä. Unzuverlässige Nachrichten: Es kann nicht garantiert werden, daß innerhalb einer vorgegebenen Zeit Einigkeit erzielt wird. Unzuverlässige Prozessoren:
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vs610 Unzuverlässige Prozessoren: Satz für byzantinische Fehler (Lamport 1982): Verteilte Übereinkunft angesichts byzantinischer Fehler ist genau dann möglich, wenn von insgesamt 3m + 1 Prozessoren höchstens m fehlerhaft sind. (M.a.W.: mehr als zwei Drittel der Prozessoren müssen korrekt arbeiten.) Folklore: „Byzantinische Generäle“
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