容错并行程序设计英文解释翻译、容错并行程序设计的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【计】 failure-tolerant parallel programming

分词翻译：

容错的英语翻译：

【计】 fault tolerance

并行程序设计的英语翻译：

【计】 concurrent programming; parallel programing

专业解析

容错并行程序设计 (Fault-Tolerant Parallel Programming)

从汉英词典角度看，“容错并行程序设计”是一个复合计算机科学术语，可拆解并解释如下：

容错 (Fault-Tolerance / Róngcuò):
- 汉义：指系统或程序在部分组件（硬件或软件）发生故障或错误时，仍能继续正确运行或提供降级但可接受服务的能力。核心在于“容忍错误”，而非完全避免错误。
- 英义： The property that enables a system or program to continue operating properly in the event of the failure of some of its components (hardware or software). It emphasizes the ability to "tolerate faults" rather than preventing all faults.
并行 (Parallel / Bìngxíng):
- 汉义：指多个计算任务或进程在同一时间段内同时执行。通常利用多核处理器、多处理器系统或分布式计算环境来实现，旨在提高计算速度和效率。
- 英义： Refers to the simultaneous execution of multiple computational tasks or processes during the same time period. It is typically achieved using multi-core processors, multiprocessor systems, or distributed computing environments, aiming to increase computational speed and efficiency.
程序设计 (Programming / Chéngxù shèjì):
- 汉义：指设计和编写计算机程序的过程，涉及算法设计、数据结构选择、代码实现、测试和维护等。
- 英义： The process of designing and writing computer programs, involving algorithm design, data structure selection, code implementation, testing, and maintenance.

综合定义：容错并行程序设计 (Fault-Tolerant Parallel Programming) 是指设计和实现能够在包含多个并行执行单元（如进程、线程）的计算系统中，即使遇到部分硬件故障（如处理器失效、内存错误、网络中断）或软件错误（如进程崩溃、死锁），也能通过特定的机制和策略，保证整个计算任务最终能够正确完成或达到预期目标的一种程序设计方法学。其核心目标是同时实现高性能（通过并行）和高可靠性（通过容错）。

核心设计原理与技术：容错并行程序设计依赖于一系列关键技术来检测、隔离和恢复错误：

冗余 (Redundancy): 这是容错的基础。通过复制计算（进程/线程复制）、数据（多副本存储）或时间（重试执行），在出现故障时提供备份资源。例如，关键任务可以由多个进程并行执行相同计算，通过投票机制确定正确结果。
错误检测 (Error Detection): 需要机制来识别故障的发生。常用方法包括：
- 超时 (Timeouts): 检测无响应的进程。
- 校验和/奇偶校验 (Checksums/Parity): 检测数据传输或存储中的错误。
- 断言 (Assertions): 在代码中检查程序状态是否满足预期条件。
- 心跳机制 (Heartbeats): 进程定期发送信号表明其存活。
错误恢复 (Error Recovery): 检测到错误后，系统需要恢复到一致状态并继续执行。主要策略有：
- 前向恢复 (Forward Recovery): 利用冗余信息（如纠错码、多副本数据）直接纠正错误并继续执行，无需回退。
- 后向恢复 (Backward Recovery): 回滚到之前保存的、已知正确的状态（检查点），然后重新执行。这是并行容错中最常用的方法。
  - 检查点/卷回恢复 (Checkpointing/Rollback-Recovery): 定期将进程的完整状态（内存、寄存器等）保存到稳定存储。发生故障时，所有相关进程回滚到最近的一致检查点集重新执行。需要解决多米诺效应（一个进程回滚迫使其他进程回滚）和孤儿进程（与失效进程通信过的进程）问题。
  - 消息日志 (Message Logging): 记录进程发送或接收的消息，结合检查点，可以更精确地恢复到故障前的状态，减少重做工作量。
故障隔离与重构 (Fault Isolation and Reconfiguration): 将故障组件（如失效进程）标记为不可用，并将任务重新分配给其他健康的并行单元，系统继续运行（可能性能下降）。

应用场景：容错并行程序设计对运行在大型并行或分布式系统（如超级计算机、云计算平台、关键任务服务器集群）上的长时间运行、高可靠性要求的应用至关重要，例如：

大规模科学计算（气候模拟、物理建模）
金融交易处理系统
大型数据库管理系统
关键基础设施监控系统

权威来源参考：

网络扩展解释

容错并行程序设计是一种结合并行计算与容错机制的技术，旨在提高系统在多个处理单元同时运行时的可靠性和稳定性。以下从核心概念、实现机制和挑战三个方面详细解释：

一、核心概念

并行程序设计
通过将任务分解为多个子任务，利用多处理器或计算核心同时执行，以提高效率（）。其核心模型包括共享存储、消息传递、数据并行等（）。
容错机制
用于检测、隔离和恢复系统错误，确保程序在硬件/软件故障时仍能正确运行（）。主要分为硬件容错（如冗余组件）和软件容错（如检查点）两大类。

二、实现机制

错误检测
- 冗余执行：重复执行任务并对比结果（如时间冗余投票）（）。
- 编码校验：使用奇偶校验、海明码等检测数据错误（）。
错误恢复
- 自动重试/切换：故障时自动迁移任务或切换至备用节点（）。
- 检查点与回滚：定期保存状态，故障后回退到最近正常状态（）。
资源管理
- 动态资源分配：通过容器化技术（如Kubernetes）实现故障节点的自动替换（）。
- 消息队列：保障任务执行的原子性和一致性（）。

三、主要挑战

性能开销
冗余计算、状态保存等操作会引入额外延迟（）。
实现复杂度
需协调并行任务间的依赖关系与容错逻辑，设计难度较高（）。
资源消耗
冗余硬件或备份数据可能占用更多存储和计算资源（）。

四、典型应用场景

分布式计算框架：如Hadoop通过任务重试和副本机制实现容错。
高性能计算（HPC）：在科学计算中通过检查点避免长任务因故障中断。
云原生应用：容器编排平台结合健康检查与自动扩缩容提升可靠性。

通过以上机制，容错并行程序设计在提升计算效率的同时，降低了系统因局部故障导致整体失效的风险，尤其适用于金融交易、航天控制等高可靠性需求的领域。