cp系统 数据为什么不会丢

1、cp系统必然是分布式的,提供高可用性 – 分区容错性
2、cp系统必然得大半数达成共识(也就是说能够统一意见,最简单的实现方式就是选出一个leader,只听leader的指挥),如果小半数达成共识就可以的话,那就可以产生两个达成共识的子系统,就会脑裂,就不是c系统了 – 可以保证一致性
3、cp系统活着的节点必然得包含最新的数据 —— 保证数据完整性。
4、cp系统必然得写过半,不然挂掉小半数的时候,最新的数据就能丢失掉 —— 保证数据完整性。

那有上述几个特点,就必然是一个cp系统了吗?以上几个条件是充分条件吗?只要保证任何时候都有多半数节点活着(如果不能保证这一点的时候,我就让服务不可用)。并且写数据的时候,只有一个leader,并且只有一个leader处理所有读写请求,并且处理任何请求都写入半数以上的节点log里。如果不能写入多半数,我就让这个请求失败。这样就是一个cp系统了吗?
答:在leader从来不挂,且大半数节点始终活着的时候,这肯定是一个cp系统。重点是在leader挂掉以后,怎样才能让系统恢复到以前的状态。
让cp系统时时刻刻处在一个可恢复状态才是最根本问题!然而什么状态才是可恢复状态呢?
就是在任何时候挂掉,都不会丢失数据,而且还能恢复到原状态。

我们该怎样定义什么是“有效数据”,怎样设计选举恢复过程,才能让leader挂掉(但有多半数节点存活)以后,系统能恢复到以前的状态(数据完整一致、系统也可用)?
答:正常运行情况下:
1、我们设计在处理任何请求(不管这个请求最终是否会产生有效数据)时,必须写入半数以上的节点log里才能响应客户端。
2、我们认定只有响应了客户端的请求才是真正的有效请求,才会产生有效数据。
3、我们规定一个请求只有写入大半数的节点log以后,才能响应给客户端。
3、我们规定节点一旦挂掉大半数,就停止服务(因为选不出leader,从candidate里读的数据不一致)。
4、我们设计只有leader能处理所有读写请求。
leader挂掉重新选举恢复有两个步骤:
1、我们首先去找一个包含最新有效数据的节点。
2、找到这个节点以后,我们让它去取得其它大半数节点的共识。

假如一个节点能找到半数多个节点的log数据比自己旧,那么肯定不存在比自己新的有效数据。也就是说自己是可以作为候选leader的。所有恢复过程就是找到这么一个节点以后,然后去拉选票,最终达成共识就好了。

推论:
节点无论是挂掉的,还是正常运行的,提交过的日志必然是完整、连续不间断的。挂掉重启以后,leader会给补齐。

<think> 我们正在讨论Autosar CP架构中CAN通讯的rolling counter(滚动计数器)的含义。根据引用[1]-[4]提供的背景知识,我们知道在AUTOSAR的通信系统中,尤其是基于CAN总线传输时,会涉及到多种安全机制,其中rolling counter(滚动计数器)是E2E(End-to-End)保护机制中的一个重要组成部分。 ### 1. **Rolling Counter的基本定义** 在AUTOSAR CP的CAN通信中,**rolling counter**(滚动计数器)是一个在发送端按特定规则递增的计数器,通常有如下特性: - **递增规则**:每发送一次信号/报文,计数值增加1(通常模$2^n$,$n$为计数器位数) - **传输位置**:作为信号嵌入在CAN报文中传输(如DBC文件中定义的`Signal`) - **核心作用**:用于检测**报文失**和**报文顺序错乱** ### 2. **Rolling Counter的工作原理** ```mermaid sequenceDiagram participant Sender as 发送端SWC participant COM as COM模块 participant Receiver as 接收端SWC Sender->>+COM: 发送信号(含rolling counter) COM-->>Sender: E_OK COM->>Receiver: 通过CAN总线传输 Receiver->>+COM: 接收信号并校验 alt 校验通过 COM-->>Receiver: 更新counter缓存,传递数据 else 校验失败 COM-->>Receiver: 数据,报错E_NOT_OK end ``` #### 详细步骤: 1. **发送端处理**: - 应用层SWC每次调用`Rte_Write_<Signal>`写入信号时,触发COM模块的发送流程 - COM模块自动更新该信号对应的rolling counter值(例如:`counter = (counter + 1) % 16`) - 将当前counter值填充到CAN报文的指定位置 2. **接收端处理**: - CAN驱动收到报文后,通过PDU Router传递给COM模块 - COM模块解析报文,提取信号值及rolling counter值 - 校验规则: $$ \text{expected\_counter} = (\text{last\_counter} + 1) \mod 2^n $$ 其中$n$是计数器的位数(常见4位,即模16) - 若接收的counter等于`expected_counter`,则更新缓存并传递数据到SWC - 若不符合预期,则触发错误处理(如忽略报文、使用默认值等) ### 3. **Rolling Counter的配置参数** 在AUTOSAR工具链(如Davinci Configurator)中需配置: | 参数 | 说明 | 示例值 | |------|------|--------| | **Counter Size** | 计数器位数(bits) | 4 bits | | **Initial Value** | 初始计数值 | 0 | | **Rollover Behavior** | 溢出行为 | 重置为0 | | **Error Handling Policy** | 错误处理策略 | 忽略/使用默认值 | ### 4. **典型应用场景** 1. **报文失检测** 例如:连续收到counter序列`3→5`,说明失了counter=4的报文 2. **报文乱序检测** 例如:期望counter=5,实际收到counter=3(迟到的报文) ### 5. **与E2E保护的关系** Rolling counter是**E2E Protection**的核心组成部分[^3],通常组合以下机制: - **CRC校验**:检测数据篡改 - **Alive Counter**:类似rolling counter,但仅检测存活性 - **Timeout Monitoring**:超时检测 ### 6. **Rolling Counter的局限性** - **无法防重放攻击**:因计数器递增规则简单 - **短周期溢出风险**:如4位计数器在16帧后即重置,可能误判 ### 7. **实际代码示例(AUTOSAR伪代码)** ```c /* 发送端COM模块处理 */ void Com_SendSignal(Com_SignalIdType SignalId, const void* pData) { uint8 current_counter = Com_SignalConfigs[SignalId].counter; // 更新计数器 (模16) Com_SignalConfigs[SignalId].counter = (current_counter + 1) & 0x0F; // 将counter写入PDU PduInfoType pdu; pdu.SduDataPtr[offset] = (current_counter << 4) | (*(uint8*)pData & 0x0F); CanIf_Transmit(CanPduId, &pdu); } /* 接收端COM模块处理 */ void Com_ReceiveSignal(Com_SignalIdType SignalId, void* pData) { uint8 received_counter = (pdu_buffer[offset] >> 4) & 0x0F; uint8 expected_counter = (Com_SignalConfigs[SignalId].last_counter + 1) & 0x0F; if(received_counter == expected_counter) { Com_SignalConfigs[SignalId].last_counter = received_counter; *(uint8*)pData = pdu_buffer[offset] & 0x0F; // 提取数据 Rte_Receive_Indication(SignalId); // 通知RTE } else { // 触发错误处理 DET_ReportError(COM_MODULE_ID, COM_INVALID_COUNTER); } } ``` --- ### 相关问题 1. AUTOSAR E2E保护机制中,rolling counter和alive counter有什么区别?[^3] 2. 当CAN总线出现大规模帧时,rolling counter如何恢复同步? 3. 在Davinci配置工具中如何设置rolling counter的溢出行为? 4. Rolling counter的位数选择(4-bit vs 8-bit)对系统可靠性有什么影响? </think> ### Autosar CP中CAN通讯的`RollingCnt`的含义详解 在AUTOSAR CP架构的CAN通讯中,**Rolling Counter (`RollingCnt`)** 是一种关键的安全机制,主要用于解决以下核心问题: #### 1. **核心作用** - **报文失检测**:识别连续报文是否失 - **报文乱序检测**:防止因网络延迟导致报文顺序错乱 - **数据新鲜度验证**:确保接收的数据是最新版本而非历史缓存数据 #### 2. **工作原理** ```mermaid sequenceDiagram participant Sender as 发送端ECU participant Receiver as 接收端ECU Sender->>Receiver: 发送报文(Sequence=0) Sender->>Receiver: 发送报文(Sequence=1) Sender->>Receiver: 发送报文(Sequence=2) Note right of Receiver: 正常接收:0→1→2 Sender--xReceiver: 报文失(Sequence=3) Sender->>Receiver: 发送报文(Sequence=4) Note right of Receiver: 检测到序列中断:1→4<br>触发错误处理[^3] ``` 数学表达式描述其校验逻辑: $$ ExpectedSeq = (LastReceivedSeq + 1)\ \text{mod}\ 2^n $$ 其中: - $n$ = Rolling Counter位数(通常为**4-bit**或**8-bit**) - $\text{mod}$ = 取模运算(计数器溢出归零) #### 3. **具体实现特性** | 特性 | 说明 | |---------------------|----------------------------------------------------------------------| | **递增规则** | 每发送一次信号,计数值+1(模运算防溢出) | | **嵌入位置** | 作为独立信号嵌入CAN报文(DBC文件定义) | | **校验维度** | 接收端验证连续性和单调递增性 | | **错误处理** | 触发`RTE_E_COM_LOST`或`RTE_E_COM_STALE`[^3] | #### 4. **在AUTOSAR栈中的位置** ```mermaid graph LR A[应用层SWC] -->|Rte_Write| B(COM模块) B -->|添加RollingCnt| C[PDU Router] C --> D[CAN Interface] D --> E[CAN Driver] E --> F[CAN总线] F --> G[CAN Driver] G --> H[CAN Interface] H --> I[PDU Router] I -->|校验RollingCnt| J(COM模块) J -->|Rte_Read| K[应用层SWC] ``` #### 5. **实际应用场景** 1. **安全关键信号**(如刹车状态、转向角) - 要求信号严格连续,避免使用历史数据 2. **时间敏感控制** - 配合`Timestamp`实现时间同步[^3] 3. **网关转发** - 跨网段传输时保持序列一致性 #### 6. **配置示例(Davinci工具)** ```c /* COM模块配置 */ RollingCounterConfig { SignalID: 0x5A, // 信号标识符 BitPosition: 24, // 在PDU中的位偏移 BitSize: 4, // 4-bit计数器 InitialValue: 0, // 初始值 RolloverBehavior: 0 // 溢出归零 }; ``` #### 7. **与其他机制的协同** - **CRC校验**:防数据篡改 - **Alive Counter**:检测ECU存活状态 - **Timeout Monitoring**:超时检测 三者共同构成AUTOSAR的**E2E保护机制**(End-to-End Protection)[^3] --- ### 相关问题 1. Rolling Counter和Alive Counter在安全机制中有何本质区别? 2. 当CAN总线出现大规模帧时,Rolling Counter如何恢复同步? 3. 在Davinci配置工具中如何设置Rolling Counter的溢出行为? 4. Rolling Counter的位数选择(4-bit vs 8-bit)对系统可靠性有何影响?
评论
成就一亿技术人!
拼手气红包6.0元
还能输入1000个字符
 
红包 添加红包
表情包 插入表情
 条评论被折叠 查看
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值