CN108667826B - 一种基于四模异构冗余处理器的调度装置和调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及网络设备安全防护技术领域，尤其涉及一种基于四模异构冗余处理器的调度装置和调度方法。所述调度装置包括：四模异构冗余处理器、随机数发生器、资源调度管理器和结果处理器。所述调度方法包括：随机数发生器生成随机数，向资源调度管理器发送随机数；资源调度管理器根据随机数通过计算得到调度参数决定对四模异构冗余处理器进行调度的方式和时间；结果处理器处理四模异构冗余处理器的输出结果，并输出最终结果，向资源调度管理器反馈四模异构冗余处理器的行为状态；资源调度管理器根据反馈信息决定对四模异构冗余处理器进行调度的方式和时间，对四模异构冗余处理器进行管理操作。本发明提高了系统整体的可靠性和可用性。

Description

一种基于四模异构冗余处理器的调度装置和调度方法

技术领域

本发明涉及网络设备安全防护技术领域，尤其涉及一种基于四模异构冗余处理器的调度装置和调度方法。

背景技术

网络技术已经普及到了人民日常生活、工业生产、政府管理的方方面面，有网络技术的地方，就有风险，就有针对网络安全技术的研究。传统安防多采用防火墙、入侵检测、漏洞扫描等技术，这些技术都是基于先验知识的被动防护技术，一旦出现新的类型的攻击，系统还是无法防护。而国家的信息化进程加快，在引入更多便利的同时，也引入了更多风险。因此，我们亟需要一种可以应用到多个场景的、可以进行主动防御的安全技术。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种基于四模异构冗余处理器的调度装置和调度方法，提高了攻击门槛，提高了系统整体的可靠性和可用性。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于四模异构冗余处理器的调度装置，包括：四模异构冗余处理器、随机数发生器、资源调度管理器和结果处理器；

所述四模异构冗余处理器接收资源调度管理器发出的同步信号，调整自身同步，接收资源调度管理器发出的清洗指令，恢复自身到正常状态，以及，将计算结果发送给结果处理器；包括第一异构处理器、第二异构处理器、第三异构处理器和第四异构处理器，其中第一异构处理器、第二异构处理器、第三异构处理器为实际提供服务的处理器，第四异构处理器为备用处理器；

所述随机数发生器与资源调度管理器相连，所述资源调度管理器与四模异构冗余处理器相连，所述四模异构冗余处理器与结果处理器相连，所述结果处理器与资源调度管理器相连；

所述随机数发生器生成范围为[0, 1000]的整数随机数，向资源调度管理器发送生成的随机数；

所述资源调度管理器对四模异构冗余处理器进行管理，负责接收随机数发生器生成的随机数，通过计算得到调度参数决定对四模异构冗余处理器进行调度的方式和时间，根据结果处理器的反馈信息决定对四模异构冗余处理器进行调度的方式和时间，对四模异构冗余处理器进行包括同步、清洗在内的管理操作；

所述结果处理器处理四模异构冗余处理器的输出结果，并向对外接口输出最终结果，以及向资源调度管理器反馈四模异构冗余处理器的行为状态。

一种基于四模异构冗余处理器的调度方法，包括：

随机数发生器生成范围为[0, 1000]的整数随机数，向资源调度管理器发送生成的随机数；

资源调度管理器根据接收的随机数，通过计算得到调度参数决定对四模异构冗余处理器进行调度的方式和时间；

结果处理器处理四模异构冗余处理器的输出结果，并向对外接口输出最终结果，以及向资源调度管理器反馈四模异构冗余处理器的行为状态；

资源调度管理器根据结果处理器的反馈信息决定对四模异构冗余处理器进行调度的方式和时间，对四模异构冗余处理器进行包括同步、清洗在内的管理操作。

进一步地，所述调度参数包括对四模异构冗余处理器进行调度的方式参数和对四模异构冗余处理器进行调度的时间参数。

进一步地，所述反馈信息即四模异构冗余处理器的行为状态，包括处理器编号及状态正常与否的标识。

进一步地，所述通过计算得到调度参数决定对四模异构冗余处理器进行调度的方式和时间包括：

对所述随机数进行模3计算，得到对四模异构冗余处理器进行调度的方式参数i；i属于[0,2]，且i为整数，分别对应第一异构处理器、第二异构处理器和第三异构处理器；

对所述随机数进行模60计算，得到对四模异构冗余处理器进行调度的时间参数j；

确保第一异构处理器、第二异构处理器和第三异构处理器为同步状态，同时启用第四异构处理器，向第四异构处理器输入历史信息，调整到与第一异构处理器、第二异构处理器和第三异构处理器同步的状态；

在时间j之后的第一个任务间隙，将i对应的第一异构处理器、第二异构处理器或第三异构处理器切换为第四异构处理器，将第四异构处理器切换为i对应的第一异构处理器、第二异构处理器或第三异构处理器；

对切换后的第四异构处理器进行清洗操作。

进一步地，所述根据结果处理器的反馈信息决定对四模异构冗余处理器进行调度的方式和时间包括：

确保第一异构处理器、第二异构处理器和第三异构处理器为同步状态，同时启用第四异构处理器，向第四异构处理器输入历史信息，调整到与第一异构处理器、第二异构处理器和第三异构处理器同步的状态；

在当前时间之后的第一个任务间隙，将异常异构处理器切换为第四异构处理器，所述异常异构处理器为第一异构处理器、第二异构处理器或第三异构处理器；

对切换后的第四异构处理器进行清洗。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果：

本发明提供的一种基于四模异构冗余处理器的调度装置和调度方法，由于资源调度管理器能根据随机数发生器产生的随机数、动态随机地对提供服务的处理器进行调度，增加了系统整体的随机性和动态性，为攻击者实施攻击前的准备工作提高了难度，因此提高了攻击门槛。其次，备份机制加动态的清洗机制，能保证系统提供服务的处理器的安全可靠，提高了系统整体的可靠性和可用性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种基于四模异构冗余处理器的调度装置的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的一种基于四模异构冗余处理器的调度方法的流程图。

图3为本发明另一实施例提供的一种基于四模异构冗余处理器的调度方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步的解释说明：

实施例一：

如图1所示，本发明实施例的一种基于四模异构冗余处理器的调度装置，包括：四模异构冗余处理器101、随机数发生器102、资源调度管理器103和结果处理器104；

所述四模异构冗余处理器101接收资源调度管理器103发出的同步信号，调整自身同步，接收资源调度管理器103发出的清洗指令，恢复自身到正常状态，以及，将计算结果发送给结果处理器104；包括第一异构处理器1011、第二异构处理器1012、第三异构处理器1013和第四异构处理器1014，其中第一异构处理器1011、第二异构处理器1012、第三异构处理器1013为实际提供服务的处理器，第四异构处理器1014为备用处理器，所述四模异构冗余处理器101 ；

所述随机数发生器102与资源调度管理器103相连，所述资源调度管理器103与四模异构冗余处理器101相连，所述四模异构冗余处理器101与结果处理器104相连，所述结果处理器104与资源调度管理器103相连；

所述随机数发生器102生成范围为[0, 1000]的整数随机数，向资源调度管理器103发送生成的随机数；

所述资源调度管理器103对四模异构冗余处理器101进行管理，负责接收随机数发生器102生成的随机数，通过计算得到调度参数决定对四模异构冗余处理器101进行调度的方式和时间，根据结果处理器104的反馈信息决定对四模异构冗余处理器101进行调度的方式和时间，对四模异构冗余处理器101进行包括同步、清洗在内的管理操作；

所述结果处理器104处理四模异构冗余处理器101的输出结果，并向对外接口输出最终结果，以及向资源调度管理器103反馈四模异构冗余处理器101的行为状态。

本实施例的一种基于四模异构冗余处理器的调度装置对未知的基于处理器的漏洞和后门具有主动防御能力。

实施例二：

如图2所示，本发明实施例的一种基于四模异构冗余处理器的调度方法，包括以下步骤：

步骤S201：随机数发生器生成范围为[0, 1000]的整数随机数，向资源调度管理器发送生成的随机数。

步骤S202：资源调度管理器根据接收的随机数，通过计算得到调度参数决定对四模异构冗余处理器进行调度的方式和时间；

所述四模异构冗余处理器包括第一异构处理器、第二异构处理器、第三异构处理器和第四异构处理器，其中第一异构处理器、第二异构处理器、第三异构处理器为实际提供服务的处理器，第四异构处理器为备用处理器；

所述调度参数包括对四模异构冗余处理器进行调度的方式参数和对四模异构冗余处理器进行调度的时间参数。

所述通过计算得到调度参数决定对四模异构冗余处理器进行调度的方式和时间包括：

对所述随机数进行模3计算，得到对四模异构冗余处理器进行调度的方式参数i；i属于[0,2]，且i为整数，分别对应第一异构处理器、第二异构处理器和第三异构处理器；

对所述随机数进行模60计算，得到对四模异构冗余处理器进行调度的时间参数j；

确保第一异构处理器、第二异构处理器和第三异构处理器为同步状态，同时启用第四异构处理器，向第四异构处理器输入历史信息，调整到与第一异构处理器、第二异构处理器和第三异构处理器同步的状态；

在时间j之后的第一个任务间隙，将i对应的第一异构处理器、第二异构处理器或第三异构处理器切换为第四异构处理器，将第四异构处理器切换为i对应的第一异构处理器、第二异构处理器或第三异构处理器；

对切换后的第四异构处理器进行清洗操作。

步骤S203：结果处理器处理四模异构冗余处理器的输出结果，并向对外接口输出最终结果，以及向资源调度管理器反馈四模异构冗余处理器的行为状态。

步骤S204：资源调度管理器根据结果处理器的反馈信息决定对四模异构冗余处理器进行调度的方式和时间，对四模异构冗余处理器进行包括同步、清洗在内的管理操作。

所述反馈信息即四模异构冗余处理器的行为状态，包括处理器编号及状态正常与否的标识。

所述根据结果处理器的反馈信息决定对四模异构冗余处理器进行调度的方式和时间包括：

确保第一异构处理器、第二异构处理器和第三异构处理器为同步状态，同时启用第四异构处理器，向第四异构处理器输入历史信息，调整到与第一异构处理器、第二异构处理器和第三异构处理器同步的状态；

在当前时间之后的第一个任务间隙，将异常异构处理器切换为第四异构处理器，所述异常异构处理器为第一异构处理器、第二异构处理器或第三异构处理器；

对切换后的第四异构处理器进行清洗。

值得说明的是，所述将i对应的第一异构处理器、第二异构处理器或第三异构处理器切换为第四异构处理器的意思是让i号对应的第一异构处理器、第二异构处理器或第三异构处理器退出提供服务，变为备用处理器；所述的将第四异构处理器切换为i对应的第一异构处理器、第二异构处理器或第三异构处理器的意思是将备用处理器切换为i对应的第一异构处理器、第二异构处理器或第三异构处理器，开始进行任务处理，并将计算结果发往结果处理器。

实施例三：

如图3所示，本发明实施例的另一种基于四模异构冗余处理器的调度方法，包括以下步骤：

步骤S301：结果处理器向资源调度管理器发送四模异构冗余处理器状态，之后执行步骤S302。

步骤S302：资源调度管理器查看是否有异常报告，若无，执行步骤S308；若有，执行步骤S303。

步骤S303：资源调度管理器启用备用处理器第四异构处理器，将其与第一异构处理器、第二异构处理器、第三异构处理器同步，之后执行步骤S304。

步骤S304：资源调度管理器在当前时间之后的第一个任务间隙，用第四异构处理器替换异常处理器，之后执行步骤S305。

步骤S305：清洗替换后的第四异构处理器，之后执行步骤S306。

步骤S306：结果处理器接收四模异构冗余处理器的结果，处理后将最终结果输出。

步骤S307：随机数发生器生成随机数，并发给资源调度管理器，之后执行步骤S308。

步骤S308：资源调度管理器内是否有未处理的随机数，若无，不进行操作；若有，执行步骤S309。

步骤S309：对随机数分别进行模3计算和模60计算，获取调度方式参数和调度时间参数，之后执行步骤S310。

步骤S310：资源调度管理器启用第四异构处理器，将其第一异构处理器、第二异构处理器、第三异构处理器同步，之后执行步骤S311。

步骤S311：资源调度管理器在时间参数确定的时间之后的第一个任务间隙，用第四异构处理器替换调度方式参数确定的处理器，之后执行步骤S312。

步骤S312：资源调度管理器在调度时间参数确定的时间之后的第一个任务间隙，用第四异构处理器替换调度方式参数确定的处理器，之后执行步骤S305。

本发明实施例提供的一种基于四模异构冗余处理器的调度方法，资源调度管理器根据随机数发生器产生的随机数来决定异构处理器的调度方式和调度时机，随机数产生的随机性使对外提供服务的处理器处于动态随机变化中，增加了攻击者判断系统结构的复杂度。同时采用异构冗余机制，出现了异常状态的处理器经过清洗还可以恢复到正常状态，提高了系统的可靠性和可用性。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上所示仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于四模异构冗余处理器的调度装置，其特征在于，包括：四模异构冗余处理器、随机数发生器、资源调度管理器和结果处理器；

所述四模异构冗余处理器包括第一异构处理器、第二异构处理器、第三异构处理器和第四异构处理器，其中第一异构处理器、第二异构处理器、第三异构处理器为实际提供服务的处理器，第四异构处理器为备用处理器；

所述随机数发生器与资源调度管理器相连，所述资源调度管理器与四模异构冗余处理器相连，所述四模异构冗余处理器与结果处理器相连，所述结果处理器与资源调度管理器相连；

所述随机数发生器生成范围为[0, 1000]的整数随机数，向资源调度管理器发送生成的随机数；

所述资源调度管理器对四模异构冗余处理器进行管理，负责接收随机数发生器生成的随机数，通过计算得到调度参数决定对四模异构冗余处理器进行调度的方式和时间，根据结果处理器的反馈信息决定对四模异构冗余处理器进行调度的方式和时间，对四模异构冗余处理器进行包括同步、清洗在内的管理操作；所述反馈信息即四模异构冗余处理器的行为状态，包括处理器编号及状态正常与否的标识；所述通过计算得到调度参数决定对四模异构冗余处理器进行调度的方式和时间包括：对所述随机数进行模3计算，得到对四模异构冗余处理器进行调度的方式参数i；i属于[0,2]，且i为整数，分别对应第一异构处理器、第二异构处理器和第三异构处理器；对所述随机数进行模60计算，得到对四模异构冗余处理器进行调度的时间参数j；确保第一异构处理器、第二异构处理器和第三异构处理器为同步状态，同时启用第四异构处理器，向第四异构处理器输入历史信息，调整到与第一异构处理器、第二异构处理器和第三异构处理器同步的状态；在时间j之后的第一个任务间隙，将i对应的第一异构处理器、第二异构处理器或第三异构处理器切换为第四异构处理器，将第四异构处理器切换为i对应的第一异构处理器、第二异构处理器或第三异构处理器；对切换后的第四异构处理器进行清洗操作；

所述结果处理器处理四模异构冗余处理器的输出结果，并向对外接口输出最终结果，以及向资源调度管理器反馈四模异构冗余处理器的行为状态。

2.基于权利要求1的一种基于四模异构冗余处理器的调度装置的一种基于四模异构冗余处理器的调度方法，其特征在于，包括：

随机数发生器生成范围为[0, 1000]的整数随机数，向资源调度管理器发送生成的随机数；

资源调度管理器根据接收的随机数，通过计算得到调度参数决定对四模异构冗余处理器进行调度的方式和时间；所述通过计算得到调度参数决定对四模异构冗余处理器进行调度的方式和时间包括：对所述随机数进行模3计算，得到对四模异构冗余处理器进行调度的方式参数i；i属于[0,2]，且i为整数，分别对应第一异构处理器、第二异构处理器和第三异构处理器；对所述随机数进行模60计算，得到对四模异构冗余处理器进行调度的时间参数j；确保第一异构处理器、第二异构处理器和第三异构处理器为同步状态，同时启用第四异构处理器，向第四异构处理器输入历史信息，调整到与第一异构处理器、第二异构处理器和第三异构处理器同步的状态；在时间j之后的第一个任务间隙，将i对应的第一异构处理器、第二异构处理器或第三异构处理器切换为第四异构处理器，将第四异构处理器切换为i对应的第一异构处理器、第二异构处理器或第三异构处理器；对切换后的第四异构处理器进行清洗操作；

结果处理器处理四模异构冗余处理器的输出结果，并向对外接口输出最终结果，以及向资源调度管理器反馈四模异构冗余处理器的行为状态；

资源调度管理器根据结果处理器的反馈信息决定对四模异构冗余处理器进行调度的方式和时间，对四模异构冗余处理器进行包括同步、清洗在内的管理操作；所述反馈信息即四模异构冗余处理器的行为状态，包括处理器编号及状态正常与否的标识。

3.根据权利要求2所述的一种基于四模异构冗余处理器的调度方法，其特征在于，所述调度参数包括对四模异构冗余处理器进行调度的方式参数和对四模异构冗余处理器进行调度的时间参数。

4.根据权利要求2所述的一种基于四模异构冗余处理器的调度方法，其特征在于，所述反馈信息即四模异构冗余处理器的行为状态，包括处理器编号及状态正常与否的标识。

5.根据权利要求2所述的一种基于四模异构冗余处理器的调度方法，其特征在于，所述通过计算得到调度参数决定对四模异构冗余处理器进行调度的方式和时间包括：

对所述随机数进行模3计算，得到对四模异构冗余处理器进行调度的方式参数i；i属于[0,2]，且i为整数，分别对应第一异构处理器、第二异构处理器和第三异构处理器；

对所述随机数进行模60计算，得到对四模异构冗余处理器进行调度的时间参数j；

确保第一异构处理器、第二异构处理器和第三异构处理器为同步状态，同时启用第四异构处理器，向第四异构处理器输入历史信息，调整到与第一异构处理器、第二异构处理器和第三异构处理器同步的状态；

在时间j之后的第一个任务间隙，将i对应的第一异构处理器、第二异构处理器或第三异构处理器切换为第四异构处理器，将第四异构处理器切换为i对应的第一异构处理器、第二异构处理器或第三异构处理器；所述将i对应的第一异构处理器、第二异构处理器或第三异构处理器切换为第四异构处理器的意思是让i号对应的第一异构处理器、第二异构处理器或第三异构处理器退出提供服务，变为备用处理器；所述的将第四异构处理器切换为i对应的第一异构处理器、第二异构处理器或第三异构处理器的意思是将备用处理器切换为i对应的第一异构处理器、第二异构处理器或第三异构处理器，开始进行任务处理，并将计算结果发往结果处理器；

对切换后的第四异构处理器进行清洗操作。

6.根据权利要求2所述的一种基于四模异构冗余处理器的调度方法，其特征在于，所述根据结果处理器的反馈信息决定对四模异构冗余处理器进行调度的方式和时间包括：

确保第一异构处理器、第二异构处理器和第三异构处理器为同步状态，同时启用第四异构处理器，向第四异构处理器输入历史信息，调整到与第一异构处理器、第二异构处理器和第三异构处理器同步的状态；

在当前时间之后的第一个任务间隙，将异常异构处理器切换为第四异构处理器，所述异常异构处理器为第一异构处理器、第二异构处理器或第三异构处理器；

对切换后的第四异构处理器进行清洗。

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