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江门中微子实验（Jiangmen Underground Neutrino Observatory，JUNO）位于阳江核电站和台山核站的中垂线上，实验使用的中心探测器位于地下700米，内部装有2万吨的液体闪烁体，能量精度到达3%。JUNO将通过实验获得的数据确定中微子质量顺序和中微子混合参数，并在其它交叉领域展开研究，为研究超出标准模型的物理学提供了机会。探测超新星中微子事件是JUNO实验的物理目标之一，由于超新星中微子事件30~40年才会发生一次，超新星中微子事件到来时数据获取（Data Acquisition，DAQ）系统在线软件稳定运行对获取超新星中微子数据十分重要，这对JUNO在线软件的可用性提出了较高要求。
在线软件要为JUNO DAQ系统提供重要功能支撑和公共软件库，如在线软件、文件系统、监控系统等，在线软件又可以分为配置管理、进程管理、运行控制和信息共享等功能。在线软件所有功能的设计和实现都要考虑软件可用性，降低不可用时间，为实验探测超新星中微子提供保障。本论文通过对高可用系统设计方法的研究，实现了微服务架构的在线软件，利用消息中间件和分布式协调服务隔离了JUNO DAQ系统中的数据流软件和在线软件，消除了在线软件异常对数据流软件的影响，完成了在线软件核心服务的开发和可用性研究。针对在线软件的基础设施软件，本论文完成了文件系统和监控系统的调研，通过高可用系统中常用设计方法完成了基础设施软件的高可用部署。完成在线软件的设计和部署后，本论文通过对JUNO在线软件建模，完成了对系统可用性的分析并给出了系统可用性指标，计算表明JUNO在线软件可以容忍每年41次故障，能够为JUNO获取实验数据提供有力支持。
本论文还对在线软件的功能进行了测试，测试结果表明监控系统能够完成对DAQ系统中基础设施软件、数据流软件和计算节点的全面监控，文件系统可以为DAQ用户提供文件的管理和存储。在线软件中的进程管理功能可以在20秒左右对数据流软件完成启动和停止控制；运行控制功能可以在12毫秒左右将命令信息分发给所有数据流进程；配置管理功能可以管理配置历史，在78毫秒左右将配置信息分发给所有数据流进程；消息报告服务可以处理数据流软件在百台节点产生的运行消息。
最后，为向数据流软件提供可选的高可用方案，本论文研究了高可用数据传递框架的性能和容错能力，测试结果表明，在单节点带宽25 Gb/s的集群中，基于发布订阅模型的高可用数据传递框架可以实现单节点23 Gb/s的数据吞吐，在单节点发生故障时可以保证数据流持续运行。
在线软件核心服务目前已经在JUNO实验现场部署，联合数据流软件完成了功能和可用性测试，为JUNO未来正式取数运行做出了重要铺垫。
