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Reliability Analysis and Fault Tolerance Strategy of TMR Real-time Control Systems
Kwak, Seong-Woo,You, Kwan-Ho Institute of Control 2004 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.10 No.8
In this paper, we propose the Triple Modular Redundancy (TMR) control system equipped with a checkpoint strategy. In this system, faults in a single processor are masked and faults in two or more processors are detected at each checkpoint time. When faults are detected, the rollback recovery is activated to recover from faults. The conventional TMR control system cannot overcome faults in two or more processors. The proposed system can effectively cope with correlated and independent faults in two or more processors. We develop a reliability model for this TMR control system under correlated and independent transient faults, and derive the reliability equation. Then we investigate the number of checkpoints that maximizes the reliability.
삼중구조 실시간 시스템에서 태스크의 최적 체크 포인트 구간 결정
곽성우(Seong Woo Kwak),양정민(Jung-Min Yang) 한국지능시스템학회 2021 한국지능시스템학회논문지 Vol.31 No.2
여분의 프로세서를 두 개 더 가지는 삼중구조 시스템은 하나의 프로세서에서 고장이 발생하더라도 주어진 임무를 수행할 수 있다. 본 연구에서는 삼중구조 시스템에 체크포인트 기법을 도입하여 고장을 탐지하고 복구하는 새로운 고장 극복 방법을 제안한다. 제안된 방법에서는 한 프로세서에 고장이 발생하면 고장 탐지와 동시에 세 프로세서의 상태를 동기화하여 고장을 복구하도록 한다. 두 개 이상 프로세서에서 고장이 발생하면 시스템이 직전 체크포인트로 회귀하여 태스크를 재실행함으로써 고장을 복구한다. 본 논문에서는 태스크가 데드라인(deadline) 이내에서 성공적으로 수행될 확률을 최대화하는 체크포인트 구간의 선정 방법을 제안한다. 제안된 방식을 탑재한 삼중구조 시스템에 대한 마코프 체인 모델을 개발하고 실시간 태스크가 데드라인이내에 수행을 끝내는 확률을 도출한다. 모의실험을 통하여 최적의 체크포인트 구간을 결정하는 과정을 제시한다. By virtue of surplus components, the triple modular redundancy (TMR) system can continue its mission even when one processor is attacked by faults. In this paper, we propose a new fault tolerance strategy by introducing checkpoint placement into the TMR system. In the proposed scheme, faults in one processor are tolerated by synchronizing the state of three processors. More than one processors faults are tolerated by rollback and re-executing a task from the latest checkpoint. We propose a checkpoint management method maximizing the probability of task completion within the deadline. We develop the Markov model for the TMR system with the proposed checkpoint scheme, and derive the optimal checkpoint interval.