Gestione
Errori
Nelle
informazioni
digitali
Errori
• esempi
“ITALA” raid Pechino-Parigi del1907
16.000Km in due mesi! Quante gomme di scorta!
Gestione degli Errori nelle
informazioni digitali
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•
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•
Cosa è un errore?
Che danni provoca?
Rilevazione!
Correzione?
Cos'è un errore?
Una informazione digitale...
Bit, gruppo di bit...
Si corrompe, diventa illeggibile.
DOVE si verificano gli errori?
Memorie volatili
Memorie permanenti
Trasmissione dati
Processori
Che DANNI può provocare?
Da “quasi nulla” (corruzione di qualche pixel
in una immagine digitale da milioni di pixel
o di parte di un fotogramma di un filmato o
di prte di una stupidata postata sui social)
A disastri epocali con danni economici
enormi e perdita di vite umane (programmi
di gestione di una centrale nucleare o di
un aeroporto che fanno “pasticci”)
Gli Errori possono essere
Non rilevati e quindi ignorati
Rilevati
Corretti oppure no
Gestione errori
Introducendo una sufficiente ridondanza nei
dati si possono rilevare e anche
correggere certi errori
Ogni volta che una informazione viene letta
se ne verificano i codici di rilevamento
errori associati
Ogni volta che si scrive....vengono generati i
codici
Errori “hard” e “soft”
Hard error: ripetibile, da SEMPRE errore.
es: un bit che è sempre Zero qualunque
cosa si cerchi di scrivergli sopra.
Soft error: (transiente) errore subdolo e
carognesco che a volte c'è e a volte no.
Es: la memoria supera il test poi funziona
male, ma non sempre.
Esempio delle memorie RAM
RAM senza parità
RAM con parità
RAM ECC (Correzione Errori)
Con la parità orizzontale e verticale...
Il controller di memoria
A volte integrato nel chip del processore,
deve supportare la gestione della parità o
ECC.
Ovvero controllare e generare i codici di
parità/ECC
Memoria RAM: cosa accade in
caso di errore?
• Memoria senza parità (quella del tuo PC o el tuo
smartphone, che fa schifo!)
–
Nessuna rilevazione errore, si procede
comunque (errori? Chi se ne frega! evviva!!)
• Con parità (1 bit in più per ogni byte)
–
–
Rilevazione di alcuni errori (quelli doppi no)
Nessuna correzione
• Con ECC: 8 bits in più per ogni quadword (64
bits)
–
–
Rilevazione e correzione errori singoli
Rilevazione errori doppi (molto rari)
Cosa accade in caso di errore
su RAM?
Errore correggibile: viene corretto
Errore non correggibile:
–
–
–
–
–
Rilettura dati da disco (retry)
Terminazione processo
“Eliminazione” della pagina di RAM guasta
Terminazione sistema
Diagnostici di memoria
Dove si usano le memorie
ECC?
Applicazioni in cui errori di elaborazione
possono provocare gravi danni e quindi
non sono ammessi
Calcolo finanziario
Calcolo scientifico
Gestione di sistemi complessi e critici
Vite umane, soldi
Parità ed ECC: quanto costano?
Parità: un bit in più ogni 8.
Ovvero 12,5% di ridondanza
ECC: 8 bit ogni 64
Ovvero sempre 12.5%
Prezzi: es: dimm ddr3 da 4GB su Amazon.it
No Parity 13-20€
Parity (??)
ECC 30€
Memorie (serie) ECC: dove?
Server, workstations, minicomputers,
mainframes
Memorie di massa
HDD, CD, DVD, BD, schedina, pennina
USB SSD, SSHD ecc
Codice di correzione errori per blocco
Es BD: 64KB blocco xxx ECC
Retry (ottico) e
Correzione errori molto potente
A: traccia
B: settori
(blocchi)
C: un
settore
D: cluster
Hard Disk Drive (HDD)
Settori di 512, 1024, 2048, 4K bytes
Per ogni settore ci sono header, dati e ECC
Header: sync bytes, address identification,
flaw flag e header parity bytes.
Hard disk
Ogni hard disk ha settori di riserva in ogni
traccia e tracce-cilindri di riserva
Li utilizza per rimpiazzare settori-tracce
“rovinati”
Memorie ottiche:
Correzione errori Reed Solomon
CD ROM: Blocchi di 2,048 Bytes, per ogni
blocco ci sono 280 Bytes di ECC.
corregge fino a 4000 bit consecutivi
rovinati!!.
DVD:
BD: 64KB per blocco
Comunicazione dati
Protocolli di rete
HDLC, TCP, IP, ATM ecc
Il “checksum” rileva errori e poi si richiede la
ritrasmissione
Header TCP
La FEC
• Viene rilevato un errore:
– Avviene una Ri-lettura
– Si richiede una Ri-trasmissione
– Ma a volte non si può
– Allora FEC (Forward Error Correction)
Esempi: trasmissioni monodirezionali
broadcast radio, TV DVB, DAB, sonde
spaziali
Forward error correction (FEC)
• Codici Hamming
• Richiede molta ridondanza
Nuovo tentativo
• Viene rilevato un errore:
– Avviene una Ri-lettura
– Si richiede una Ri-trasmissione
– Ma a volte non si può
Integrity check sui files
Message Digest MD5 checksum, MD5 Hash ecc
(firma digitale)
52bc309e11259af15e4623c7a0abc28c
Ricava un codice di 128 bit dal contenuto del file
Es: emule
Una volta ottenuto il file intero si verifica se è corrotto
confrontando gli MD5
CRC (32)
Memorie ottiche (CD, DVD, BD)
Il TOP
della gestione errori
Sono i sistemi “Fault tolerant” in cui tutto è ridondato
e si può guastare ma il sistema continua a
funzionare!!!
Il livello di ridondanza è esteso a tutti i componenti:
CPU, RAM dischi, alimentatori, rete ecc ecc
TUTTO è almeno doppio
Costano cari e si utilizzano dove un guasto può
provocare perdita di
vite umane
e-o di una “barca” di soldi.
Sistemi “fault tolerant”
FINE
