CN117632567A - 一种多处理器系统故障诊断方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种多处理器系统故障诊断方法、装置、设备及存储介质，涉及多处理器系统故障诊断技术领域，包括：基于目标多处理器系统构建哈密顿环，并利用PMC模型确定所述哈密顿环中相邻节点之间的故障检测结果；将所述故障检测结果满足预设无故障条件的相邻节点之间的连线标记为无故障路径，其余相邻节点之间的连线标记为疑问路径；基于所述连线标记利用预设哈密顿环切割方法将所述哈密顿环切割为若干序列；确定若干故障节点以在所述各序列中确定目标序列并确定故障状态，基于所述连线标记和所述无故障节点确定其他序列中未知状态节点的故障状态以完成节点状态的确定。这样一来，可以诊断系统中更多的故障节点，并且降低算法所需要的时间。

Description

一种多处理器系统故障诊断方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及多处理器系统故障诊断技术领域，特别涉及一种多处理器系统故障诊断方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

随着云计算、数据中心、分布式计算和IoT(Internet of Things，即物联网)等领域的快速发展，多处理器技术被广泛的研究，且多处理器系统在实际场景中得到广泛布局。然而，在多处理器系统中不可避免的存在工作异常的处理器(故障处理器)，故障处理器的存在会严重的影响系统的安全性、稳定性和可靠性。为了保证多处理器系统高效、安全的运行，多处理器系统中故障处理器应该被替换为无故障处理器或者隔离系统中的故障处理器，因此多处理器系统中的故障处理器的诊断和定位技术对于多处理器的稳定性非常重要。

基于PMC模型(Policy Modeling Consistency，即政策一致性指数模型)的传统故障诊断算法中，存在以下两个问题。首先，由于多处理器系统中节点之间的连接是由网络拓扑决定的，算法可以诊断的系统中最大故障节点数比较低，虽然提出了不同的故障诊断策略，比如条件故障诊断、g-good neighbor故障诊断、悲观故障诊断等等，但算法的故障诊断度依旧受到节点度的极大限制，并且算法的适用范围也仅限于某一个或者某一类的网络。其次，在故障诊断算法中存在大量相邻节点之间的测试属于冗余测试，由于没有采用动态的边测试策略，所以需要收集所有相邻节点之间的测试结果然后综合分析，但是这将非常严重的影响算法的执行效率和执行时间。因此，如何降低故障诊断过程中所需要的相邻节点间测试数量，提高故障诊断方法对系统中故障处理器的诊断能力是需要解决的。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多处理器系统故障诊断方法、装置、设备及存储介质，能够降低故障诊断过程中所需要的相邻节点间测试数量，提高故障诊断方法对系统中故障处理器的诊断能力是需要解决的。其具体方案如下：

第一方面，本申请公开了一种多处理器系统故障诊断方法，包括：

基于目标多处理器系统构建哈密顿环，并利用PMC模型基于预设故障状态测试规则对所述哈密顿环进行相邻节点之间的故障状态测试以得到所述相邻节点之间的故障检测结果；

将所述故障检测结果满足预设无故障条件的相邻节点之间的连线标记为无故障路径，其余相邻节点之间的连线标记为疑问路径；

基于所述连线标记利用预设哈密顿环切割方法将所述哈密顿环切割为若干序列；其中，所述序列中除尾节点外，其他节点的故障状态与头节点的故障状态相同；

利用所述PMC模型确定所述各序列中若干故障节点，然后基于所述若干故障节点在所述各序列中确定满足预设序列类型定义条件的序列以得到目标序列；

将所述目标序列中未知状态节点确定为无故障节点，基于所述连线标记和所述无故障节点确定其他序列中未知状态节点的故障状态以完成所述哈密顿环中节点状态的确定。

可选的，所述利用PMC模型基于预设故障状态测试规则对所述哈密顿环进行相邻节点之间的故障状态测试以得到所述相邻节点之间的故障检测结果，包括：

利用PMC模型和所述哈密顿环上编号为奇数的节点对顺时针方向上相邻的编号为偶数的节点进行检测，并利用所述哈密顿环上编号为偶数的节点对顺时针方向上相邻的编号为奇数的节点进行检测，以得到顺时针方向上相邻节点之间的第一检测结果；

利用PMC模型和所述哈密顿环上编号为奇数的节点对逆时针方向上相邻的编号为偶数的节点进行检测，并利用所述哈密顿环上编号为偶数的节点对逆时针方向上相邻的编号为奇数的节点进行检测，以得到逆时针方向上所述相邻节点之间的第二检测结果。

可选的，所述将所述故障检测结果满足预设无故障条件的相邻节点之间的连线标记为无故障路径，其余相邻节点之间的连线标记为疑问路径，包括：

判断所述相邻节点之间的所述第一检测结果和所述第二检测结果是否均表征为无故障状态；

若是，则将所述相邻节点之间的连线标记为无故障路径；

若否，则将所述相邻节点之间的连线标记为疑问路径。

可选的，所述基于所述连线标记利用预设哈密顿环切割方法将所述哈密顿环切割为若干序列，包括：

基于所述连线标记从所述哈密顿环中的各节点中确定第一目标节点，

判断在顺时针方向上与所述第一目标节点相连的第二目标节点之间的连线标记是否为无故障路径；

如果是无故障路径，则将所述第二目标节点确定为新的第一目标节点并跳转至判断在顺时针方向上与所述第一目标节点相连的第二目标节点之间的连线标记是否为无故障路径的步骤；

如果不是无故障路径，判断在顺时针方向上与所述第二目标节点相连的第三目标节点之间的连线是否存在断开标记；

若不存在断开标记，则在将所述第二目标节点和所述第三目标节点之间的连线标记为预设断开标记后，将所述第三目标节点确定为新的第一目标节点并跳转至判断在顺时针方向上与所述第一目标节点相连的第二目标节点之间的连线标记是否为无故障路径的步骤；

若存在断开标记，则断开所述哈密顿环中所有存在所述断开标记的连线以到的若干序列。

可选的，所述利用所述PMC模型确定所述各序列中若干故障节点，包括：

通过所述PMC模型对在所述哈密顿环中在顺时针方向上或逆时针方向上与所述序列的头节点相连的节点之间的故障状态进行诊断以确定所述头节点对应的第一故障状态；

通过所述PMC模型对在所述哈密顿环中在顺时针方向上或逆时针方向上与所述序列的尾节点相连的节点之间的故障状态进行诊断以确定所述尾节点对应的第二故障状态；

基于所述第一故障状态和所述第二故障状态确定所述各序列中若干故障节点。

可选的，所述基于所述若干故障节点在所述各序列中确定满足预设序列类型定义条件的序列以得到目标序列，包括：

利用所述若干故障节点和预设序列故障节点数量公式确定所有各所述序列对应的故障节点数量参数值；

基于所述故障节点数量参数值和预设序列结构阈值生成公式确定序列节点数阈值；

基于所述故障节点数量参数值和所述序列节点数阈值从各所述序列中确定目标序列，所述目标序列对应的故障节点数量参数值不大于0且序列节点数量大于所述序列节点数阈值。

可选的，所述基于所述连线标记和所述无故障节点确定其他序列中未知状态节点的故障状态以完成所述哈密顿环中节点状态的确定，包括：

判断是否存在在所述哈密顿环上与所述无故障节点相邻的未知状态节点；

若存在，则基于所述无故障节点确定相邻的所述未知状态节点的状态并跳转至判断是否存在在所述哈密顿环上与所述无故障节点相邻的未知状态节点的步骤；

若不存在，则退出循环以完成所述哈密顿环中节点状态的确定。

第二方面，本申请公开了一种多处理器系统故障诊断装置，包括：

故障诊断模块，用于基于目标多处理器系统构建哈密顿环，并利用PMC模型基于预设故障状态测试规则对所述哈密顿环进行相邻节点之间的故障状态测试以得到所述相邻节点之间的故障检测结果；

连线标记模块，用于将所述故障检测结果满足预设无故障条件的相邻节点之间的连线标记为无故障路径，其余相邻节点之间的连线标记为疑问路径；

哈密顿环切割模块，用于基于所述连线标记利用预设哈密顿环切割方法将所述哈密顿环切割为若干序列；其中，所述序列中除尾节点外，其他节点的故障状态与头节点的故障状态相同；

序列判断模块，用于利用所述PMC模型确定所述各序列中若干故障节点，然后基于所述若干故障节点在所述各序列中确定满足预设序列类型定义条件的序列以得到目标序列；

节点确定模块，用于将所述目标序列中未知状态节点确定为无故障节点，基于所述连线标记和所述无故障节点确定其他序列中未知状态节点的故障状态以完成所述哈密顿环中节点状态的确定。

第三方面，本申请公开了一种电子设备，包括：

存储器，用于保存计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序以实现前述的多处理器系统故障诊断方法。

第四方面，本申请公开了一种计算机可读存储介质，用于保存计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述的多处理器系统故障诊断方法。

可见，本申请中，首先基于目标多处理器系统构建哈密顿环，并利用PMC模型基于预设故障状态测试规则对所述哈密顿环进行相邻节点之间的故障状态测试以得到所述相邻节点之间的故障检测结果；将所述故障检测结果满足预设无故障条件的相邻节点之间的连线标记为无故障路径，其余相邻节点之间的连线标记为疑问路径；基于所述连线标记利用预设哈密顿环切割方法将所述哈密顿环切割为若干序列；其中，所述序列中除尾节点外，其他节点的故障状态与头节点的故障状态相同；利用所述PMC模型确定所述各序列中若干故障节点，然后基于所述若干故障节点在所述各序列中确定满足预设序列类型定义条件的序列以得到目标序列；将所述目标序列中未知状态节点确定为无故障节点，基于所述连线标记和所述无故障节点确定其他序列中未知状态节点的故障状态以完成所述哈密顿环中节点状态的确定。这样一来，通过使用PMC模型描述相邻处理器之间的故障诊断，可以有效地减少故障诊断过程中所需的测试数量，同时该方法在诊断过程中支持并行执行，可以提高多处理器系统中故障诊断的速度和效率，且该方法可以诊断出系统中更多的故障处理器。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请公开的一种多处理器系统故障诊断方法流程图；

图2为本申请公开的一种具体的序列类型结构图；

图3为本申请公开的一种具体的多处理器系统故障诊断方法流程图；

图4为本申请公开的一种具体的多处理器系统故障诊断方法流程图；

图5为本申请公开的一种具体的多处理器系统和哈密顿环示意图；

图6为本申请公开的一种具体的序列示意图；

图7为本申请公开的一种多处理器系统故障诊断装置结构示意图；

图8为本申请公开的一种电子设备结构图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了克服现有技术中节点测试的缺点，本申请将具体介绍一种动态调度系统中相邻节点测试的方法，该方法可以诊断系统中更多的故障节点，并且可以降低算法所需要的测试数和执行时间。

参见图1所示，本申请实施例公开了一种多处理器系统故障诊断方法，包括：

步骤S11：基于目标多处理器系统构建哈密顿环，并利用PMC模型基于预设故障状态测试规则对所述哈密顿环进行相邻节点之间的故障状态测试以得到所述相邻节点之间的故障检测结果。

本实施例中，基于输入的多处理器系统网络拓扑构造哈密顿环，并在哈密顿环的相邻节点之间进行相互的测试。所述利用PMC模型基于预设故障状态测试规则对所述哈密顿环进行相邻节点之间的故障状态测试以得到所述相邻节点之间的故障检测结果，包括：利用PMC模型和所述哈密顿环上编号为奇数的节点对顺时针方向上相邻的编号为偶数的节点进行检测，并利用所述哈密顿环上编号为偶数的节点对顺时针方向上相邻的编号为奇数的节点进行检测，以得到顺时针方向上相邻节点之间的第一检测结果；利用PMC模型和所述哈密顿环上编号为奇数的节点对逆时针方向上相邻的编号为偶数的节点进行检测，并利用所述哈密顿环上编号为偶数的节点对逆时针方向上相邻的编号为奇数的节点进行检测，以得到逆时针方向上所述相邻节点之间的第二检测结果。即，一共进行四轮测试，第一轮，哈密顿环上编号为奇数的节点测试其顺时针方向上相邻的偶数节点；第二轮，哈密顿环上编号为偶数的节点测试其顺时针方向上相邻的奇数节点；第三轮，哈密顿环上编号为奇数的节点测试其逆时针方向上相邻的偶数节点；第四轮，哈密顿环上编号为偶数的节点测试其逆时针方向上相邻的奇数节点。将顺时针方向上的得到的测试结果记为第一检测结果；将逆时针方向上的得到的测试结果记为第二检测结果。

步骤S12：将所述故障检测结果满足预设无故障条件的相邻节点之间的连线标记为无故障路径，其余相邻节点之间的连线标记为疑问路径。

本实施例中，所述将所述故障检测结果满足预设无故障条件的相邻节点之间的连线标记为无故障路径，其余相邻节点之间的连线标记为疑问路径，包括：判断所述相邻节点之间的所述第一检测结果和所述第二检测结果是否均表征为无故障状态；若是，则将所述相邻节点之间的连线标记为无故障路径；若否，则将所述相邻节点之间的连线标记为疑问路径。即，在测试过程中，如果测试结果为无故障节点，则标记为0；相反，测试结果为故障节点则标记为1；在哈密顿环上，如果两个相邻节点之间的测试结果皆为无故障节点(既测试结果都为0)，则标记两个相邻节点之间的连接为0-path，否则该连接为1-path。

步骤S13：基于所述连线标记利用预设哈密顿环切割方法将所述哈密顿环切割为若干序列；其中，所述序列中除尾节点外，其他节点的故障状态与头节点的故障状态相同。

本实施例中，基于所述连线标记利用预设哈密顿环切割方法将所述哈密顿环切割为若干序列；即，对所述连线标记进行判断，如果满足预设条件则将该连线对应的两个节点之间的连线标记切断，以实现对所述哈密顿环的切割以得到若干序列。那么基于上述方法对所述哈密顿环进行分割之后，可以得到的若干序列满足如下三个特征，每个序列的路径满足如下的形式：{0}_n1；每个序列中至少存在一个故障节点；在所有的序列中，S为序列数量，至少存在一个序列Si其长度满足如下条件：

其中，N为整个系统的节点数量；表示向上取整。

步骤S14：利用所述PMC模型确定所述各序列中若干故障节点，然后基于所述若干故障节点在所述各序列中确定满足预设序列类型定义条件的序列以得到目标序列。

本实施例中，根据PMC模型和序列头的故障状态，可以推断出序列具有两种类型的结构如图2所示,其中白色表示无故障节点，灰色表示未知状态节点，条形图案填充表示故障节点。在类型1结构中，序列头节点为无故障节点，序列的尾节点为故障节点；在类型2结构中，序列头节点为故障节点，而序列尾节点的状态是不能确定的。值得注意的是，序列中除尾节点外其余节点和头节点保持相同的故障状态。在实施例中满足类型1结构的序列为目标序列。基于以上序列结构和属性的定义，对系统是否可以被诊断或存在类型1结构的条件做出如下推断：

其中t是系统中存在的故障节点数量；N为整个系统的节点数量；S为分割后序列数量；表示向上取整。下面定义一个N节点系统可被诊断的故障节点数上限：

最大化t既是系统故障节点数量的上限，假设N％s＝0时r＝0，N％S≠0时r＝1，右侧表达式的最小值存在于p≈S，上述式子中用T表示故障节点的上限：

T＝max{t<p+r+S–2}；

其中，表示向下取整。

本实施例中，在执行完哈密顿环双向测试结果的环分割方法后，结合PMC模型与序列自身的结构与特性，尽可能多的诊断出系统中节点的状态。其中，所述利用所述PMC模型确定所述各序列中若干故障节点，包括：通过所述PMC模型对在所述哈密顿环中在顺时针方向上或逆时针方向上与所述序列的头节点相连的节点之间的故障状态进行诊断以确定所述头节点对应的第一故障状态通过所述PMC模型对在所述哈密顿环中在顺时针方向上或逆时针方向上与所述序列的尾节点相连的节点之间的故障状态进行诊断以确定所述尾节点对应的第二故障状态；基于所述第一故障状态和所述第二故障状态确定所述各序列中若干故障节点。基于PMC模型初步判断序列中故障节点：首先，通过与头节点顺时针/逆时针方向相邻节点判断头节点是否为故障状态，记为h_i∈{0,1}；其次，通过与尾节点顺时针/逆时针方向相邻的节点判断尾节点是否为故障状态，记为t_i∈{0,1},同时也可以判断尾节点前一个节点是否为故障状态(与头节点具有相同状态),同样记为h_i∈{0,1}。如果头节点为故障节点，或者尾节点的前一个节点为故障状态，则可以判断序列除尾节点外其余节点同样为故障节点。按照如下方式记录序列故障节点数量：

f_i＝(|S_i|-2)×h_i+(h_i&t_i)；

其中|S_i|表示序列的长度，h_i表示序列头节点的状态，t_i表示序列尾部节点的状态，其中0表示无故障状态节点，而1表示故障状态节点。对其中为故障节点的处理器标记为红色。

本实施例中，所述基于所述若干故障节点在所述各序列中确定满足预设序列类型定义条件的序列以得到目标序列，包括：利用所述若干故障节点和预设序列故障节点数量公式确定所有各所述序列对应的故障节点数量参数值基于所述故障节点数量参数值和预设序列结构阈值生成公式确定序列节点数阈值；基于所述故障节点数量参数值和所述序列节点数阈值从各所述序列中确定目标序列，所述目标序列对应的故障节点数量参数值不大于0且序列节点数量大于所述序列节点数阈值。即，已经诊断出部分的故障节点，所以重写序列满足类型1结构的条件为：

Th_i＝T-S-f+fi+2；

其中，fi为单个序列在上述步骤中计算出来的值，其中f为所有序列fi的求和结果:

对于不同的序列判断是否为类型1结构的阈值可能是不同的；如果某个序列中f_i>0，可以推断出该序列不满足类型1结构，因为类型1的结构中只有一个故障节点。

步骤S15：将所述目标序列中未知状态节点确定为无故障节点，基于所述连线标记和所述无故障节点确定其他序列中未知状态节点的故障状态以完成所述哈密顿环中节点状态的确定。

本实施例中，对于序列S_i如果其节点数量大于其阈值[Th]_i，则标记除尾节点的其他节点为绿色节点(既节点被诊断为无故障节点)，而尾节点标记为红色节点(既节点被诊断为故障节点)。所述基于所述连线标记和所述无故障节点确定其他序列中未知状态节点的故障状态以完成所述哈密顿环中节点状态的确定，包括：判断是否存在在所述哈密顿环上与所述无故障节点相邻的未知状态节点；若存在，则基于所述无故障节点确定相邻的所述未知状态节点的状态并跳转至判断是否存在在所述哈密顿环上与所述无故障节点相邻的未知状态节点的步骤；若不存在，则退出循环以完成所述哈密顿环中节点状态的确定。即，利用被诊断为无故障的节点，在不增加新的测试的条件下，在哈密顿环中诊断其相邻的节点，诊断的节点状态以及多处理器网络的拓扑结构，如果存在未知状态的节点和绿色节点相邻，则可以调度该无故障节点去诊断未知状态的节点。注意统一轮的测试中不应能有相交的连接，如果存在则可以寻找其他无故障节点或在下一轮诊断中再进行诊断。在不增加新的测试的条件下，判断是否存在在所述哈密顿环上与所述无故障节点相邻的未知状态节点，如果不存在，则退出循环以完成所述哈密顿环中节点状态的确定。

可见，本实施例中，首先按照输入网络构造哈密顿环并进行相邻节点之间的双向测试，其次使用基于双向测试结果的哈密顿环分割策略将环划分为一系列的序列，其中所有序列的结构可以被划分为两类，然后按照序列结构的识别条件选择所有可识别序列并标记序列中节点的故障状态，最后动态调度被诊断为无故障状态的节点对未知状态的节点进行故障诊断；该故障诊断方法基于已有的故障诊断结果，动态的调度下一次需要被测试/诊断的节点，可以有效地减少故障诊断过程中所需的测试数量，同时该方法在诊断过程中支持并行执行，可以提高多处理器系统中故障诊断的速度和效率，且该方法可以诊断出系统中更多的故障处理器。换句话说，本实施例所介绍的方法，使得相邻节点之间的测试可以并行执行，可以提高故障诊断过程中的效率，降低故障诊断过程所花费的时间，其次降低了故障诊断过程所需的测试数量，由于节点之间的测试是一个比较耗时的测试，降低测试数量可以提高故障诊断效率；可以提高故障诊断度的上限，可以诊断系统中更多的故障处理器，并且即使故障处理器数量超过规定的故障节点上限后，算法依旧可以高效、准确的完成故障诊断。

上述实施例对多处理器系统故障诊断方法进行了具体介绍，本实施例将对哈密顿环切割的过程进行具体介绍。

参见图3所示，本申请实施例公开了一种具体的多处理器系统故障诊断方法，包括：

步骤S21：基于连线标记从所述哈密顿环中的各节点中确定第一目标节点。

本实施例中，基于连线标记从所述哈密顿环中的各节点中确定第一目标节点；即选择起始节点a，该节点满足以下两个条件：首先该节点与顺时针方向的下一个节点之间为0-path，其次该节点与逆时针方向的下一个节点之间为1-path，可能存在多个满足条件的起始节点，随机选择一个作为第一目标节点，也即起始节点a。在基于PMC模型的故障诊断中，系统中故障节点的上限T和系统中总节点数N之间具有如下的关系：

N>＝2T+1；

既哈密顿环中一定存在两个相邻的无故障节点，所以满足条件的起始节点一定存在，若存在多个满足条件的起始节点则随机选择一个作为起始节点。

步骤S22：判断在顺时针方向上与所述第一目标节点相连的第二目标节点之间的连线标记是否为无故障路径。

本实施例中，判断在顺时针方向上与所述第一目标节点相连的第二目标节点之间的连线标记是否为无故障路径；即假设沿着哈密顿环顺时针方向的下一个节点为b，并判断a和b之间的边是否为0-path。

步骤S23：如果是无故障路径，则将所述第二目标节点确定为新的第一目标节点并跳转至判断在顺时针方向上与所述第一目标节点相连的第二目标节点之间的连线标记是否为无故障路径的步骤。

本实施例中，如果是无故障路径，则将所述第二目标节点确定为新的第一目标节点并跳转至判断在顺时针方向上与所述第一目标节点相连的第二目标节点之间的连线标记是否为无故障路径的步骤。换句话说，即，如果a和b之间的边为0-path，则a＝b,并重新执行步骤S22。

步骤S24：如果不是无故障路径，判断在顺时针方向上与所述第二目标节点相连的第三目标节点之间的连线是否存在断开标记。

本实施例中，如果不是无故障路径，判断在顺时针方向上与所述第二目标节点相连的第三目标节点之间的连线是否存在断开标记。即判断在哈密顿环上沿顺时针方向将b节点与下一个节点c之间的连接标记是否已经被标记为X。

步骤S25：若不存在断开标记，则在将所述第二目标节点和所述第三目标节点之间的连线标记为预设断开标记后，将所述第三目标节点确定为新的第一目标节点并跳转至判断在顺时针方向上与所述第一目标节点相连的第二目标节点之间的连线标记是否为无故障路径的步骤。

本实施例中，若不存在断开标记，则在将所述第二目标节点和所述第三目标节点之间的连线标记为预设断开标记后，将所述第三目标节点确定为新的第一目标节点并跳转至判断在顺时针方向上与所述第一目标节点相连的第二目标节点之间的连线标记是否为无故障路径的步骤。即，在哈密顿环上沿顺时针方向将b节点与下一个节点c之间的连接标记为X，并令a＝c，然后重新执行步骤S22。

步骤S26：若存在断开标记，则断开所述哈密顿环中所有存在所述断开标记的连线以到的若干序列。

本实施例中，若存在断开标记，则说明该所述哈密顿环中所有的路径都已经判断完毕，可以退出循环断开所述哈密顿环中所有存在所述断开标记的连线以到的若干序列。

可见，本实施例中，基于上述方法对所述哈密顿环进行分割之后，可以得到的若干序列满足如下三个特征，每个序列的路径满足如下的形式：{0}_n1；每个序列中至少存在一个故障节点；在所有的序列中，至少存在一个序列Si其长度满足如下条件：这样一来，可以通过对序列类型进行判断，进而得到序列中各节点的故障状态，从而减少故障诊断过程所需的测试数量，由于节点之间的测试是一个比较耗时的测试，降低测试数量可以提高故障诊断效率。

本实施例将以超立方体作为多处理器网络的拓扑结构公开一种具体的多处理器系统故障诊断方法。超立方体是哈密顿网络的一种，并且在多处理器系统的网络连接中被广泛的采用。诊断多处理器系统中故障节点的流程如图4所示。超立方体网络拓扑结构是一个典型的哈密顿网络，根据哈密顿网络中节点的编码特性以及节点之间的连接，可以通过格雷码的方式构成出一种形式的哈密顿环。在格雷码中两个相邻数之间仅一个比特位存在差异，该特性与哈密顿网络中相邻节点仅1个比特位不同相一致。本实施例以如图5所示的超立方体作为基础拓扑使用格雷码构成的哈密顿环。假设系统中存在3个故障节点，分别为{000,010,111}，其它维度超立方体的故障节点数的上限可以参考如下表1，对于非超立方体的哈密顿网络拓扑故障节点数量上限参考公式计算即可。然后在哈密顿环相邻节点之间进行相互的故障诊断。如图5所示，相邻节点之间的测试结果标记在了相应的测试边上。

表1

超立方体维度(Qn)	3	4	5	6	7	8	9
								故障节点数量上限T	3	5	9	13	20	29	43

首先，我们寻找满足预设条件的起始节点，其中001和101都满足该条件，假设选择001作为起始节点。发现与下一个节点011之间的边为0-path；于是从011向下遍历，发现与节点010之间的边为1-path。然后标记边(010,110)为X，然后以节点010为起始节点继续判断与下一个节点之间边的关系。可以得到标记为X的边为：(010,110),(111,101),(000,001)，去掉标记为X的连接之后得到如图6的3个序列。首先基于PMC结果初步诊断序列中部分节点的状态，其中主要是确定序列中部分故障节点。从节点(011,010)的测试结果可以推断出节点010为故障节点；从节点(110,111)的测试结果可以推断出节点111是故障节点；从节点(100,000)的测试结果可以推断出节点000为故障节点。在诊断出故障节点之后，将系统中的故障节点标记为红色。按照故障节点数量的计算方法，得到3个序列的f_i参数都是为0，所以序列满足类型1结构的阈值重写为如下的公式：

Th_i＝T-S-f+f_i+2＝2；

计算出系统中序列满足类型1结构的序列节点数阈值为2，既序列长度大于2，则该序列为类型1结构。通过对序列长度和阈值的对比，可以发现序列S₁和序列S₃满足类型1结构的条件。所以标记节点001,011,101,100为绿色，既无故障节点。至此，只有节点110的状态没有被确定。基于已有的沿着哈密顿环的测试结果，无法判断节点110的状态，故当前只有节点110为未知状态节点。对于在网络拓扑中与无故障节点相邻的未知状态节点，调度无故障节点诊断未知状态节点，因此，110节点与以诊断的无故障节点100相邻，故使用100节点诊断110节点可以的到110节点为无故障节点。至此为止，系统中所有节点的状态已经确定，所以算法结束。在具体实施过程中，如果仍有未被诊断的节点，则调度无故障节点诊断未知状态节点。

可见，在上述的面向超立方体的多处理器系统动态故障诊断实施例中，算法经过5轮的测试完成了故障诊断。在实验中，针对节点度大于3的哈密顿拓扑，算法同样可以保持在5轮的故障诊断中确定几乎所有节点的状态。同时，上述算法执行过程中最多需要2N+2(T-1)次的故障诊断来完成所有节点状态的确定，其中2N是指沿着哈密顿环的相邻节点测试的次数，该过程一共需要4轮的诊断；2(T-1)是指动态调度算法执行诊断时最坏情况下所需要的动态故障诊断的测试次数。这样一来，可以降低故障诊断过程中的冗余测试数量，同时提高算法故障诊断过程中的效率，其次，能基于已有的测试结果动态的调度需要测试的未知状态的节点，减少诊断故障节点过程中所需的相邻节点测试数，并且设计算法并行化执行的策略，提高算法故障诊断过程中和效率，降低所花费的时间。

参考图7所述，本申请实施例还相应公开了一种多处理器系统故障诊断装置，包括：

故障诊断模块11，用于基于目标多处理器系统构建哈密顿环，并利用PMC模型基于预设故障状态测试规则对所述哈密顿环进行相邻节点之间的故障状态测试以得到所述相邻节点之间的故障检测结果；

连线标记模块12，用于将所述故障检测结果满足预设无故障条件的相邻节点之间的连线标记为无故障路径，其余相邻节点之间的连线标记为疑问路径；

哈密顿环切割模块13，用于基于所述连线标记利用预设哈密顿环切割方法将所述哈密顿环切割为若干序列；其中，所述序列中除尾节点外，其他节点的故障状态与头节点的故障状态相同；

序列判断模块14，用于利用所述PMC模型确定所述各序列中若干故障节点，然后基于所述若干故障节点在所述各序列中确定满足预设序列类型定义条件的序列以得到目标序列；

节点确定模块15，用于将所述目标序列中未知状态节点确定为无故障节点，基于所述连线标记和所述无故障节点确定其他序列中未知状态节点的故障状态以完成所述哈密顿环中节点状态的确定。

本实施例中，通过使用PMC模型描述相邻处理器之间的故障诊断，可以有效地减少故障诊断过程中所需的测试数量，同时该方法在诊断过程中支持并行执行，可以提高多处理器系统中故障诊断的速度和效率，且该方法可以诊断出系统中更多的故障处理器。

在一些具体的实施例中，所述故障诊断模块11，具体可以包括：

第一检测结果获取单元，用于利用PMC模型和所述哈密顿环上编号为奇数的节点对顺时针方向上相邻的编号为偶数的节点进行检测，并利用所述哈密顿环上编号为偶数的节点对顺时针方向上相邻的编号为奇数的节点进行检测，以得到顺时针方向上相邻节点之间的第一检测结果；

第一检测结果获取单元，用于利用PMC模型和所述哈密顿环上编号为奇数的节点对逆时针方向上相邻的编号为偶数的节点进行检测，并利用所述哈密顿环上编号为偶数的节点对逆时针方向上相邻的编号为奇数的节点进行检测，以得到逆时针方向上所述相邻节点之间的第二检测结果。

在一些具体的实施例中，所述连线标记模块12，具体可以包括：

结果诊断单元，用于判断所述相邻节点之间的所述第一检测结果和所述第二检测结果是否均表征为无故障状态；

第一路径标记单元，用于若是，则将所述相邻节点之间的连线标记为无故障路径；

第二路径标记单元，用于若否，则将所述相邻节点之间的连线标记为疑问路径。

在一些具体的实施例中，所述哈密顿环切割模块13，具体可以包括：

目标节点确定单元，用于基于所述连线标记从所述哈密顿环中的各节点中确定第一目标节点，

第一路径判断单元，用于判断在顺时针方向上与所述第一目标节点相连的第二目标节点之间的连线标记是否为无故障路径；

第一步骤跳转单元，用于如果是无故障路径，则将所述第二目标节点确定为新的第一目标节点并跳转至判断在顺时针方向上与所述第一目标节点相连的第二目标节点之间的连线标记是否为无故障路径的步骤；

第二路径判断单元，用于如果不是无故障路径，判断在顺时针方向上与所述第二目标节点相连的第三目标节点之间的连线是否存在断开标记；

第二步骤跳转单元，用于若不存在断开标记，则在将所述第二目标节点和所述第三目标节点之间的连线标记为预设断开标记后，将所述第三目标节点确定为新的第一目标节点并跳转至判断在顺时针方向上与所述第一目标节点相连的第二目标节点之间的连线标记是否为无故障路径的步骤；

路径断开单元，用于若存在断开标记，则断开所述哈密顿环中所有存在所述断开标记的连线以到的若干序列。

在一些具体的实施例中，所述序列判断模块14，具体可以包括：

第一故障状态诊断单元，用于通过所述PMC模型对在所述哈密顿环中在顺时针方向上或逆时针方向上与所述序列的头节点相连的节点之间的故障状态进行诊断以确定所述头节点对应的第一故障状态；

第二故障状态诊断单元，用于通过所述PMC模型对在所述哈密顿环中在顺时针方向上或逆时针方向上与所述序列的尾节点相连的节点之间的故障状态进行诊断以确定所述尾节点对应的第二故障状态；

若干故障节点确定单元，用于基于所述第一故障状态和所述第二故障状态确定所述各序列中若干故障节点。

在一些具体的实施例中，所述序列判断模块14，具体可以包括：

参数值生成单元，用于利用所述若干故障节点和预设序列故障节点数量公式确定所有各所述序列对应的故障节点数量参数值；

阈值确定单元，用于基于所述故障节点数量参数值和预设序列结构阈值生成公式确定序列节点数阈值；

目标序列确定单元，用于基于所述故障节点数量参数值和所述序列节点数阈值从各所述序列中确定目标序列，所述目标序列对应的故障节点数量参数值不大于0且序列节点数量大于所述序列节点数阈值。

在一些具体的实施例中，所述节点确定模块15，具体可以包括：

节点判断单元，用于判断是否存在在所述哈密顿环上与所述无故障节点相邻的未知状态节点；

第三步骤跳转单元，用于若存在，则基于所述无故障节点确定相邻的所述未知状态节点的状态并跳转至判断是否存在在所述哈密顿环上与所述无故障节点相邻的未知状态节点的步骤；

循环推出单元，用于若不存在，则退出循环以完成所述哈密顿环中节点状态的确定。

进一步的，本申请实施例还公开了一种电子设备，图8是根据一示例性实施例示出的电子设备20结构图，图中的内容不能认为是对本申请的使用范围的任何限制。

图8为本申请实施例提供的一种电子设备20的结构示意图。该电子设备20，具体可以包括：至少一个处理器21、至少一个存储器22、电源23、通信接口24、输入输出接口25和通信总线26。其中，所述存储器22用于存储计算机程序，所述计算机程序由所述处理器21加载并执行，以实现前述任一实施例公开的多处理器系统故障诊断方法中的相关步骤。另外，本实施例中的电子设备20具体可以为电子计算机。

本实施例中，电源23用于为电子设备20上的各硬件设备提供工作电压；通信接口24能够为电子设备20创建与外界设备之间的数据传输通道，其所遵循的通信协议是能够适用于本申请技术方案的任意通信协议，在此不对其进行具体限定；输入输出接口25，用于获取外界输入数据或向外界输出数据，其具体的接口类型可以根据具体应用需要进行选取，在此不进行具体限定。

另外，存储器22作为资源存储的载体，可以是只读存储器、随机存储器、磁盘或者光盘等，其上所存储的资源可以包括操作系统221、计算机程序222等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。

其中，操作系统221用于管理与控制电子设备20上的各硬件设备以及计算机程序222，其可以是Windows Server、Netware、Unix、Linux等。计算机程序222除了包括能够用于完成前述任一实施例公开的由电子设备20执行的多处理器系统故障诊断方法的计算机程序之外，还可以进一步包括能够用于完成其他特定工作的计算机程序。

进一步的，本申请还公开了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序；其中，所述计算机程序被处理器执行时实现前述公开的多处理器系统故障诊断方法。关于该方法的具体步骤可以参考前述实施例中公开的相应内容，在此不再进行赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种多处理器系统故障诊断方法，其特征在于，包括：

基于目标多处理器系统构建哈密顿环，并利用PMC模型基于预设故障状态测试规则对所述哈密顿环进行相邻节点之间的故障状态测试以得到所述相邻节点之间的故障检测结果；

将所述故障检测结果满足预设无故障条件的相邻节点之间的连线标记为无故障路径，其余相邻节点之间的连线标记为疑问路径；

基于所述连线标记利用预设哈密顿环切割方法将所述哈密顿环切割为若干序列；其中，所述序列中除尾节点外，其他节点的故障状态与头节点的故障状态相同；

利用所述PMC模型确定所述各序列中若干故障节点，然后基于所述若干故障节点在所述各序列中确定满足预设序列类型定义条件的序列以得到目标序列；

将所述目标序列中未知状态节点确定为无故障节点，基于所述连线标记和所述无故障节点确定其他序列中未知状态节点的故障状态以完成所述哈密顿环中节点状态的确定。

2.根据权利要求1所述的多处理器系统故障诊断方法，其特征在于，所述利用PMC模型基于预设故障状态测试规则对所述哈密顿环进行相邻节点之间的故障状态测试以得到所述相邻节点之间的故障检测结果，包括：

利用PMC模型和所述哈密顿环上编号为奇数的节点对顺时针方向上相邻的编号为偶数的节点进行检测，并利用所述哈密顿环上编号为偶数的节点对顺时针方向上相邻的编号为奇数的节点进行检测，以得到顺时针方向上相邻节点之间的第一检测结果；

利用PMC模型和所述哈密顿环上编号为奇数的节点对逆时针方向上相邻的编号为偶数的节点进行检测，并利用所述哈密顿环上编号为偶数的节点对逆时针方向上相邻的编号为奇数的节点进行检测，以得到逆时针方向上所述相邻节点之间的第二检测结果。

3.根据权利要求2所述的多处理器系统故障诊断方法，其特征在于，所述将所述故障检测结果满足预设无故障条件的相邻节点之间的连线标记为无故障路径，其余相邻节点之间的连线标记为疑问路径，包括：

判断所述相邻节点之间的所述第一检测结果和所述第二检测结果是否均表征为无故障状态；

若是，则将所述相邻节点之间的连线标记为无故障路径；

若否，则将所述相邻节点之间的连线标记为疑问路径。

4.根据权利要求1所述的多处理器系统故障诊断方法，其特征在于，所述基于所述连线标记利用预设哈密顿环切割方法将所述哈密顿环切割为若干序列，包括：

基于所述连线标记确定从所述哈密顿环中的各节点中确定第一目标节点，

判断在顺时针方向上与所述第一目标节点相连的第二目标节点之间的连线标记是否为无故障路径；

如果是无故障路径，则将所述第二目标节点确定为新的第一目标节点并跳转至判断在顺时针方向上与所述第一目标节点相连的第二目标节点之间的连线标记是否为无故障路径的步骤；

如果不是无故障路径，判断在顺时针方向上与所述第二目标节点相连的第三目标节点之间的连线是否存在断开标记；

若不存在断开标记，则在将所述第二目标节点和所述第三目标节点之间的连线标记为预设断开标记后，将所述第三目标节点确定为新的第一目标节点并跳转至判断在顺时针方向上与所述第一目标节点相连的第二目标节点之间的连线标记是否为无故障路径的步骤；

若存在断开标记，则断开所述哈密顿环中所有存在所述断开标记的连线以到的若干序列。

5.根据权利要求1所述的多处理器系统故障诊断方法，其特征在于，所述利用所述PMC模型确定所述各序列中若干故障节点，包括：

通过所述PMC模型对在所述哈密顿环中在顺时针方向上或逆时针方向上与所述序列的头节点相连的节点之间的故障状态进行诊断以确定所述头节点对应的第一故障状态；

通过所述PMC模型对在所述哈密顿环中在顺时针方向上或逆时针方向上与所述序列的尾节点相连的节点之间的故障状态进行诊断以确定所述尾节点对应的第二故障状态；

基于所述第一故障状态和所述第二故障状态确定所述各序列中若干故障节点。

6.根据权利要求1所述的多处理器系统故障诊断方法，其特征在于，所述基于所述若干故障节点在所述各序列中确定满足预设序列类型定义条件的序列以得到目标序列，包括：

利用所述若干故障节点和预设序列故障节点数量公式确定所有各所述序列对应的故障节点数量参数值；

基于所述故障节点数量参数值和预设序列结构阈值生成公式确定序列节点数阈值；

基于所述故障节点数量参数值和所述序列节点数阈值从各所述序列中确定目标序列，所述目标序列对应的故障节点数量参数值不大于0且序列节点数量大于所述序列节点数阈值。

7.根据权利要求1至6任一项所述的多处理器系统故障诊断方法，其特征在于，所述基于所述连线标记和所述无故障节点确定其他序列中未知状态节点的故障状态以完成所述哈密顿环中节点状态的确定，包括：

判断是否存在在所述哈密顿环上与所述无故障节点相邻的未知状态节点；

若存在，则基于所述无故障节点确定相邻的所述未知状态节点的状态并跳转至判断是否存在在所述哈密顿环上与所述无故障节点相邻的未知状态节点的步骤；

若不存在，则退出循环以完成所述哈密顿环中节点状态的确定。

8.一种多处理器系统故障诊断装置，其特征在于，包括：

故障诊断模块，用于基于目标多处理器系统构建哈密顿环，并利用PMC模型基于预设故障状态测试规则对所述哈密顿环进行相邻节点之间的故障状态测试以得到所述相邻节点之间的故障检测结果；

连线标记模块，用于将所述故障检测结果满足预设无故障条件的相邻节点之间的连线标记为无故障路径，其余相邻节点之间的连线标记为疑问路径；

哈密顿环切割模块，用于基于所述连线标记利用预设哈密顿环切割方法将所述哈密顿环切割为若干序列；其中，所述序列中除尾节点外，其他节点的故障状态与头节点的故障状态相同；

序列判断模块，用于利用所述PMC模型确定所述各序列中若干故障节点，然后基于所述若干故障节点在所述各序列中确定满足预设序列类型定义条件的序列以得到目标序列；

节点确定模块，用于将所述目标序列中未知状态节点确定为无故障节点，基于所述连线标记和所述无故障节点确定其他序列中未知状态节点的故障状态以完成所述哈密顿环中节点状态的确定。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

存储器，用于保存计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序以实现如权利要求1至7任一项所述的多处理器系统故障诊断方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于保存计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的多处理器系统故障诊断方法。