19. Структурное резервирование. Классификация.

• По способу включения резерва:

• Общее. Основной объект/система резервируются в целом.

В случае АСОИУ резервируются все основные элементы или система в целом путем создания параллельного канала обработки информации. Могут резервироваться ЭВМ в целом, процессор, память и т.д. Такой способ считается непрактичным с точки зрения используемых ресурсов, т.к. повышается стоимость проектируемой системы.

• Раздельное. Резервируются отдельные части (элементы) систем.

Резервируются отдельные элементы или группа элементов. С точки зрения надежности, система работает до тех пор, пока работоспособен хотя бы 1 элемент параллельной цепочки. Такой подход более экономичный, т.к. можно резервировать элементы выборочно, исходя из их значимости.

• По кратности резервирования: с целой кратностью и дробной кратностью. Кратность резервирования системы равна отношению числа резервных объектов к числу основных объектов. (Обозначается m)

• С целой кратностью. (Пример: m = 2, т.е. на основной объект приходится 2 резерва)

• С дробной кратностью: (Пример: m = 4/2 Нельзя сокращать. Основных объектов 2, резервных 4, общее число = 6)

• По способу включения: постоянное и с замещением (бывает горячий, теплый и холодный)

• Постоянное. Резервные объекты подключены к нагрузке постоянно в течении всего времени работы. При этом они находятся в одинаковых условиях с основным.

Пример постоянного резервирования:

- основной

- резервный

- вероятность безотказной работы основного элемента

Средняя наработка до отказа:

Интенсивность отказа:

График

На начальном этапе система имеет очень высокую надежность, со временем интенсивность возрастает. При большом времени вероятность отказа очень велика, т.е. система может перейти в режим работы с одним элементом.

• С замещением. Основные объекты замещают после их отказа. Могут быть:

Средняя наработка до отказа:

Интенсивность отказа:

будет монотонно возрастать и в начальный момент будет низкое количество отказов.

• Резерв нагруженный (горячий). Резервные элементы (или один из них) находятся в режиме основного элемента)

• Рез. облегченный (теплый). Резервные элементы (или один из них) находятся в менее нагруженном режиме, по сравнению с основными

• Ненагруженный резерв (холодный). Резервные элементы до начала выполнения находятся в ненагруженном режиме.

20. “Горячий”, “Теплый”, “Холодный” резерв. Примеры.

• По способу включения: постоянное и с замещением (бывает горячий, теплый и холодный)

• Постоянное. Резервные объекты подключены к нагрузке постоянно в течении всего времени работы. При этом они находятся в одинаковых условиях с основным.

• С замещением. Основные объекты замещают после их отказа. Могут быть:

• Резерв нагруженный (горячий). Резервные элементы (или один из них) находятся в режиме основного элемента)

• Рез. облегченный (теплый). Резервные элементы (или один из них) находятся в менее нагруженном режиме, по сравнению с основными

• Ненагруженный резерв (холодный). Резервные элементы до начала выполнения находятся в ненагруженном режиме.

Нагруженный резерв ("горячий резерв") - резервный элемент, который находится в таком же режиме, как и основой. Недостатком горячего резерва является уменьшение ресурса с течением времени. В системах автоматизации с горячим резервом переход на резерв может занимать время от нескольких миллисекунд до единиц секунд.

Облегченный резерв ("теплый резерв") - резервный элемент, находящийся в менее нагруженном состоянии, чем основной. Например, резервный компьютер в "спящем" режиме является облегченным резервом.

Ненагруженный резерв ("холодный резерв") - резервный элемент, находящийся в ненагруженном режиме до начала его использования вместо основного элемента. Ненагруженный резерв позволяет получить системы с самой высокой надежностью, но с низким коэффициентов готовности. Они эффективны в случае, когда система некритична к времени простоя величиной в несколько минут.

Основное отличие между "горячим", "холодным" и "теплым" резервом состоит в длительности периода переключения на резерв. При горячем резервировании контроллеров время переключения составляет от единиц миллисекунд до долей секунды, при теплом - секунды, холодном - минуты. Поэтому время переключения на резерв иногда рассматривают как основной признак при классификации резервирования замещением.

Отказоустойчивые кластеры и системы вообще строятся по трем основным принципам:

• с холодным резервом или активный/пассивный. Активный узел выполняет запросы, а пассивный ждет его отказа и включается в работу, когда таковой произойдет. Пример — резервные сетевые соединения, в частности, Алгоритм связующего дерева. Например связка DRBD и HeartBeat.

• с горячим резервом или активный/активный. Все узлы выполняют запросы, в случае отказа одного нагрузка перераспределяется между оставшимися. То есть кластер распределения нагрузки с поддержкой перераспределения запросов при отказе. Примеры — практически все кластерные технологии, например, Microsoft Cluster Server. OpenSource проект OpenMosix.

• с модульной избыточностью. Применяется только в случае, когда простой системы совершенно недопустим. Все узлы одновременно выполняют один и тот же запрос (либо части его, но так, что результат достижим и при отказе любого узла), из результатов берется любой. Необходимо гарантировать, что результаты разных узлов всегда будут одинаковы (либо различия гарантированно не повлияют на дальнейшую работу). Примеры — RAID и Triple modular redundancy.