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
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。
- 输入
- 两套系统执行相同处理
- 核对两个结果
- 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 →
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。
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 →
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 →
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。
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 →
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。
- 一个部件发生故障
- 备用部件代替工作
- 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 →
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。
- 发生故障或失误等异常
- 转入停止等安全的动作
- 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 →
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。
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 →
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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