Горячее резервирование: Обеспечение надежности систем.

Введение

В качестве механизма резервирования для обеспечения надежности в системных конфигурациях используется горячий резерв, теплый резерв или горячее резервирование. Горячий резерв активен и подключен как часть работающей системы. При отказе ключевого компонента, горячий резерв переключается в режим работы. В более общем смысле, под горячим резервированием можно понимать любое устройство или систему, которое поддерживается в состоянии готовности для минимизации значительной задержки запуска.

Примеры

Примерами горячих резервных компонентов являются такие устройства, как A/V-коммутаторы, компьютеры, сетевые принтеры и жесткие диски. Оборудование включено или считается "горячим", но не выполняет активных функций в системе (то есть не используется ею). Электрогенераторы могут поддерживаться в состоянии горячего резерва, а паровоз может находиться в депо, растопленный (буквально горячий), готовый заменить возможный отказ работающего локомотива.

Пояснение

При разработке надежной системы признается, что отказы неизбежны. В крайнем случае, вся система может быть дублирована и поддерживаться в актуальном состоянии, чтобы в случае отказа основной системы, вторичная система могла быть переключена с минимальным или полным отсутствием прерываний. Чаще всего, горячий резерв – это единый критически важный компонент, без которого вся система выйдет из строя. Резервный компонент интегрируется в систему таким образом, что при возникновении проблемы система может быть перенастроена на использование резервного компонента. Это может быть выполнено автоматически или вручную, но в любом случае обычно предусматриваются средства обнаружения ошибок. Горячий резерв не обязательно обеспечивает 100% доступность или защищает от временной недоступности системы во время переключения; он предназначен для значительного сокращения времени простоя системы. Горячая готовность может иметь несколько иное значение – быть активным, но не производить работу, в отличие от горячего резерва, то есть это состояние, а не объект. Например, в национальной энергосистеме необходимо балансировать поставку электроэнергии и спрос в краткосрочной перспективе. Для запуска угольной электростанции до рабочей температуры могут потребоваться часы. Для обеспечения балансировки нагрузки турбины генераторов могут работать с отключенными генераторами, чтобы при пиках спроса генераторы могли быть быстро включены для поддержания баланса. Нахождение в состоянии готовности к работе называется горячей готовностью. Хотя это не современное явление, операторы паровозов могли держать запасной паровоз на станции, готовый к запуску, поскольку запуск холодного двигателя занимал бы значительное время. Резервный компонент может быть аналогичным компонентом или системой, либо это может быть система с пониженной производительностью, предназначенная для работы в течение времени, необходимого для ремонта и восстановления исходного компонента. В системах с высокой доступностью обычно проектируют так, чтобы не только был резервный компонент, который можно быстро переключить, но и чтобы неисправный компонент можно было отремонтировать или заменить без остановки системы – это называется горячей заменой. Можно предположить, что вероятность повторного отказа невелика, и поэтому система спроектирована так, чтобы продолжать работу до наступления подходящего периода технического обслуживания. Соответствующее решение обычно определяется путем сопоставления затрат на обеспечение доступности с вероятностью возникновения проблемы и ее серьезностью. Существует два типа горячей готовности: 1. горячая готовность «главный-ведомый» 2. горячая готовность в режиме совместного использования.

In designing a reliable system, it is recognized that there will be failures. At the extreme, a complete system can be duplicated and kept up to date—so in the event of the primary system failing, the secondary system can be switched in with little or no interruption. More often, a hot spare is a single vital component without which the entire system would fail. The spare component is integrated into the system in such a way that in the event of a problem, the system can be altered to use the spare component. This may be done automatically or manually, but in either case it is normal to have some means of error detection. A hot spare does not necessarily give 100% availability or protect against temporary loss of the system during the switching process; it is designed to significantly reduce the time that the system is unavailable. Hot standby may have a slightly different connotation of being active but not productive to hot spare, that is it is a state rather than object. For example, in a national power grid, the supply of power needs to be balanced to demand over a short term. It can take many hours to bring a coal fired power station up to productive temperatures. To allow for load balancing, generator turbines may be kept running with the generators switched off so as peaks of demand occur, the generators can rapidly be switched on to balance the load. Being in the state of being ready to run is known as hot standby. Though it is not a modern phenomenon, steam train operators might hold a spare steam engine at a terminus fired up, as starting an engine cold would take a significant amount of time. The spare may be similar component or system, or it may be a system of reduced performance, designed to cope for the duration of the time to repair and recover the original component. In high availability systems, it is common to design so that not only is there a spare that can quickly be switched in, but also that the failed component can be repaired or replaced without stopping the system this is known as hot swapping. It may be considered that the probability of a second failure is low, and therefore the system is designed simply to allow operation to continue until a suitable maintenance period. The appropriate solution is normally determined by balancing the costs of implementing the availability against the likelihood of a problem and the severity of that problem. there are two types of hot standby:
1. hot standby master slave
2. hot standby in shearing mode

Использование компьютера

Горячий запасной диск – это диск или группа дисков, используемых для автоматической или ручной замены вышедшего из строя или неисправного диска в конфигурации RAID, в зависимости от политики горячего резервирования. Горячий запасной диск сокращает среднее время восстановления (MTTR) для группы отказоустойчивости RAID, тем самым снижая вероятность повторного сбоя диска и, как следствие, потерю данных, которая может произойти в любой одинарно избыточной конфигурации RAID (например, RAID 1, RAID 5, RAID 10). Обычно горячий запасной диск может заменить несколько различных дисков, а системы, использующие горячее резервирование, как правило, требуют избыточной группы, чтобы обеспечить время для восстановления данных на запасной диск. В течение этого времени система подвержена риску потери данных из-за последующего сбоя, поэтому автоматическое переключение на запасной диск сокращает время воздействия этого риска по сравнению с ручным обнаружением и восстановлением. Концепция горячего резервирования не ограничивается аппаратным обеспечением; программные системы также могут находиться в состоянии готовности. Например, сервер базы данных может иметь программную копию в режиме горячего ожидания, возможно, даже на той же машине, чтобы справиться с различными факторами, влияющими на надежность базы данных, такими как сбой диска, неэффективные запросы или ошибки программного обеспечения базы данных.

Работа в режиме горячего режима ожидания в железнодорожной сигнализации

По крайней мере два устройства одного типа будут включены, получая одинаковый набор входных данных, выполняя идентичные вычисления и выдавая идентичные выходные сигналы практически синхронно. Выходные сигналы обычно представляют собой физические выходы (отдельные цифровые сигналы типа "включено/выключено" или аналоговые сигналы) или последовательные сообщения данных, оформленные в соответствующие протоколы в зависимости от области их применения. Для управления внешними устройствами (такими как переключатели, сигналы, бортовые устройства управления тягой/торможением и т.д.) или для отображения информации используются выходные сигналы только одного устройства (обозначаемого как главный или рабочий блок посредством логики приложения). Другое устройство является горячим резервным, готовым к переключению в случае отказа главного блока. При отказе главного блока происходит автоматическое переключение на горячий резервный блок в течение очень короткого времени, и выходные сигналы от горячего резервного блока, ставшего теперь главным, поступают на управляемые устройства и дисплеи. Управляемые устройства и дисплеи могут испытывать кратковременный сбой или искажение во время переключения. Однако их можно спроектировать так, чтобы они могли выдерживать/игнорировать эти искажения, не нарушая общую работу системы.

Работа вакуумных труб в режиме горячего режима ожидания

Это означает, что устройство или его часть, которые могут потребоваться для немедленной активации, содержатся с предварительно нагретыми вакуумными лампами, но с выключенным напряжением на аноде. Это приводит к преждевременному выходу из строя обычных катодных покрытий.