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可靠性设计

頻出约 37 分钟7 个术语过去问 12 题

本单元目标

  • 能够根据平时承担处理的系统数量,区分双工系统和双重系统。
  • 能够根据备用系统的状态,说明热备用和冷备用在切换速度和费用上的差异。
  • 能够根据优先保证什么、针对什么采取措施,区分应对故障和人为失误的几种设计思路。
术语总表(7 个)
术语一句话分类发生故障或失误时的动作
デュアルシステム两套系统同时执行相同处理,并核对结果的结构系统结构剩下的系统直接继续处理
デュプレックスシステム只有主系统处理,备用系统待命的结构系统结构切换到备用系统继续处理
ホットスタンバイ让备用系统处于已启动状态待命的方式待机方式立即切换到备用系统
コールドスタンバイ让备用系统处于停止状态待命的方式待机方式先启动备用系统再切换
フォールトトレラント部分发生故障也能让整体继续处理的思路设计思路备用部分代替工作
フェールセーフ出现异常时优先保证安全状态的思路设计思路转入停止等安全的动作
フールプルーフ预先考虑到人会误操作并加以防范的思路设计思路让人无法进行错误操作,或即使操作错了也不会造成危害

术语

デュアルシステム双工系统

在术语表中打开 デュアルシステム

双工系统(デュアルシステム)是用两套系统同时执行相同的处理,并一边核对输出结果一边运行的结构。

  1. 输入
  2. 两套系统执行相同处理
  3. 核对两个结果
  4. 输出

把设备或系统连同备用部分重复配置,使单一故障不会让服务中断,这种结构叫作冗余结构,双工系统就是其中一种。两边结果不一致时就能发现某一方出了异常,因此连处理是否正确都能确认。由于两套系统始终都在运行,设备和运维费用都比较高。

类比就像两名经办人各自计算同一份单据的合计,对过答案后再提交。

记法英语 dual 意为“双方的”。记住:两套系统一直都在执行相同的处理。

考点

  • 常考双工系统(デュアルシステム)由两套系统并行执行同一处理,并相互对照结果来提高可靠性(信頼性)。
  • 常考双工系统的两套系统一直在处理,即使一方出现故障,剩下的系统也能继续处理,因此停机时间比把处理转移到备用系统的结构更短。

该术语的过去问 2 题 デュアルシステム

デュプレックスシステム双重系统

在术语表中打开 デュプレックスシステム

双重系统(デュプレックスシステム)是平时只由主系统负责处理,另一套备用系统为应对故障而待命的结构。

  1. 主系统处理
  2. 主系统发生故障
  3. 切换到备用系统
  4. 备用系统继续处理

切换完成后,备用系统代替主系统继续处理。

4 / 4

主系统也叫在用系统,备用系统在主系统发生故障时接手处理。备用系统在待命期间也可能承担别的处理。主系统出现故障后,在切换到备用系统完成之前,处理会一直停止。

类比就像场上比赛的主力队员和坐在替补席上等待出场的替补队员。

考点

  • 易混双工系统(デュアルシステム)和双重系统(デュプレックスシステム)的区别在于,平时是两套系统执行相同处理并核对结果,还是只有主系统(主系)执行该处理。
  • 常考在双重系统(デュプレックスシステム)中,主系统发生故障时的停机时间,取决于备用系统(待機系)以什么状态待命。

该术语的过去问 1 题 デュプレックスシステム

「双工系统」与「双重系统」的区别

比较点双工系统双重系统
关键平时处理的系统两套系统都执行相同处理只有主系统执行该处理
发生故障时剩下的系统直接继续切换到备用系统继续
结果核对对照两个结果不进行
费用高相比之下较低

热备用(ホットスタンバイ)是让备用系统以已启动的状态待命,在主系统发生故障时立即切换的待机方式。

备用系统已经接通电源,处理所需的程序也已运行起来,处于等待状态。因此切换几乎不费工夫,从用户角度看,中断时间极短。代价是待命期间设备也要一直运行,会产生相应的费用。

类比就像开着发动机在乘车点等客的出租车,一有人招呼就能马上出发。

记法hot 是“热着的”。机器已经热起来了,所以马上就能动。

考点

  • 常考热备用(ホットスタンバイ)的备用系统(待機系)以随时可以处理的状态等待,一旦发生故障就立刻接手处理。

该术语的过去问 1 题 ホットスタンバイ

コールドスタンバイ冷备用

在术语表中打开 コールドスタンバイ

冷备用(コールドスタンバイ)是让备用系统以停止的状态待命,在主系统发生故障后先启动再切换的待机方式。

  1. 主系统发生故障
  2. 启动并准备备用系统
  3. 备用系统接手处理

准备就绪后,备用系统接手处理,业务恢复。

3 / 3

备用系统处于断电或尚未开始处理的状态。由于要在故障发生后才进行启动和设置,业务恢复需要一段时间。待命期间设备不运行,因此维持费用较低。

类比冬天早上冻透了的汽车,要发动引擎等它热起来才能出发。

考点

  • 常考冷备用(コールドスタンバイ)要从启动备用系统(待機系)开始,所以主系统故障时的停机时间比热备用(ホットスタンバイ)长。
  • 易混热备用(ホットスタンバイ)和冷备用(コールドスタンバイ)的区别在于待命中的备用系统是在运行还是停止,这一点带来了切换速度和费用的差异。

该术语的过去问 2 题 コールドスタンバイ

「热备用」与「冷备用」的区别

比较点热备用冷备用
关键待命中的备用系统已启动并在运行处于停止状态
切换速度立即切换因启动和准备而较慢
待命期间的费用高低

容错(フォールトトレラント)是让系统即使部分发生故障,整体也能继续处理的设计思路。

  1. 一个部件发生故障
  2. 备用部件代替工作
  3. 整体不停止,继续运行

它以故障无法完全消除为前提,事先构建出即使出故障也不会造成麻烦的结构。冗余结构可以说是在系统层面把这一思路落到实处的做法。名词形式写作フォールトトレランス。

类比装有多台发动机的客机,即使一台停了,也能靠其余发动机继续飞行。

记法fault 是“故障”,tolerant 是“能承受的”。读作:承受住故障继续运行。

考点

  • 常考容错(フォールトトレラント)以发生故障后仍能继续处理为目的,事先准备好措施,使单一故障不会导致整体停止。
  • 常考实现容错的代表性手段是硬件的冗余化(多重化),由剩下的部分承担坏掉部分的工作。

该术语的过去问 3 题 フォールトトレラント

フェールセーフ故障安全

在术语表中打开 フェールセーフ

故障安全(フェールセーフ)是在因故障或操作失误等出现异常时,让系统转入安全一侧的动作,防止损害扩大的设计思路。

  1. 发生故障或失误等异常
  2. 转入停止等安全的动作
  3. 防止事故或损害扩大

在设计阶段就确定好异常时怎样动作危险最小,并使系统倒向这种动作。所谓安全一侧,多数情况下是指让机器停下、切断输出之类的动作。

类比铁路道口的栏杆如果做成断电后靠自重落下的结构,即使出了故障,也会朝着拦住通行的方向起作用。

记法fail 是“失败”,safe 是“安全”。读作:失败时就倒向安全的一边。

考点

  • 常考故障安全(フェールセーフ)的思路是,不仅限于设备故障,在发生操作失误时也要保持安全的状态。
  • 易混容错(フォールトトレラント)优先保证故障后继续处理,故障安全(フェールセーフ)则宁可停止处理也要优先保证安全。

该术语的过去问 1 题 フェールセーフ

「容错」与「故障安全」的区别

比较点容错故障安全
关键故障时优先的事继续处理保持安全
故障时的动作备用部分代替工作,持续运行转入停止等危险较小的动作

フールプルーフ防误操作

在术语表中打开 フールプルーフ

防误操作(フールプルーフ)是以用户会操作失误为前提,使人无法进行错误操作,或即使操作错了也不会造成危害的设计思路。

措施的形式身边的例子
从物理上让人无法进行错误操作方向不对就插不进去的插口
条件不齐备就不运行不关上门就不开始加热的微波炉

把人看作会因习惯或想当然而操作出错的存在,在设计中加入使这种失误不会直接导致事故或故障的机制。这类巧思大多放在设备的外形、画面的布局等用户直接接触的部分。

类比就像孩子碰了也不容易打开的药瓶盖,从一开始就把使用者的疏忽考虑进去。

记法proof 和 waterproof(防水)里的 proof 一样,意为“经得起……”。读作:经得起生手的操作。

考点

  • 常考防误操作(フールプルーフ)是防范人为误操作(誤操作)的思路,使用户即使操作错误,系统也不会陷入危险状态或得出错误结果。
  • 常考防误操作的措施除了从物理上让人无法进行错误操作之外,也有例如通过画面上的提示让用户重新检查操作的做法。

该术语的过去问 1 题 フールプルーフ

「故障安全」与「防误操作」的区别

比较点故障安全防误操作
关键措施针对的对象已经发生的异常(故障或操作失误)人的操作本身
措施的内容转入安全状态让人无法进行错误操作,或即使操作错了也不会造成危害
身边的例子断电后会落下的道口栏杆不关门就不运转的微波炉

要点

  • 在冗余结构中,如何配置备用系统决定了故障时中断的长短与平时费用之间的取舍。
  • 应对故障,就是以故障或失误迟早会发生为前提,事先确定好即使发生也不会造成麻烦的结构或动作。
  • 应对人为失误,除了让人无法进行错误操作的机制之外,也可以靠即使出错也能保持安全状态的机制来实现。

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