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Zuverlässigkeit

| Autor / Redakteur: David Kalinsky* / Franz Graser

Das wichtigste Verfahren ist jedoch Redundanz. Sie fußt auf dem Gedanken (bzw. der Hoffnung), dass ein System nicht zur gleichen Zeit von mehreren individuellen Fehlern betroffen ist. Beim Entwurf eines fehlertoleranten Systems sind Single-Points-of-Failure (SPOF) zu vermeiden.

Anders ausgedrückt: Wenn in einem Teil des Systems ein Fehler auftritt, sollte ein redundantes Modul in diesem System den Fehler (Fault) ausgleichen und so einen Ausfall (Failure) verhindern.

Implementierung von Redundanz

Redundanz lässt sich auf verschiedene Weise implementieren:Stahl1 flammig Grün Pendelleuchte Frisk Pendelleuchte 0mvwON8n

  • Hardware-Redundanz (low-level, high-level oder beides)
  • Software-Redundanz
  • Zeitliche Redundanz
  • Informationsredundanz

Beispiele für Hardware-Redundanz sind selbstprüfende Logikschaltungen oder mehrfache Flugcomputer in einem Flugzeug. In einer Software-Redundanz dagegen werden z.B. zwei verschiedene Algorithmen zur Berechnung desselben Ergebnisses verwendet. Zeitliche Redundanz ließe sich durch die erneute Übertragung von Daten implementieren, und Verfahren zur Informationsredundanz sind Backups, Prüfsummen und Fehlerkorrekturcodes.

Redundanz kann dynamisch oder statisch sein; in beiden Fällen kommen replizierte Systemelemente zum Einsatz. In einer statischen Redundanz sind alle Replikate gleichzeitig aktiv. Tritt in einer Komponente ein Fehler auf, können die anderen Replikate sofort einspringen, und das System läuft korrekt weiter. In einer dynamischen Redundanz ist nur eine Komponente aktiv; die Replikate sind passiv. Bei einem Fehler in der aktiven Komponente wird ein zuvor passives Replikat aktiviert und übernimmt kritische Funktionen.

Was hat das nun mit Hochverfügbarkeit zu tun? Zunächst die Definition: „Hochverfügbarkeit“ ist die Fähigkeit eines Systems, Fehler zu tolerieren und seinen Dienst wie spezifiziert zu erbringen. Ein System lässt sich mit den vorher beschriebenen Ansätzen und Verfahren hochverfügbar machen. Verfügbarkeit wird häufig in „Verfügbarkeit in Prozent“ bzw. „Ausfallzeit pro Jahr“ bemessen. Von typisch „fehlertoleranten“ Systemen wird erwartet, dass sie 99,99% der Zeit verfügbar sind bzw. für weniger als eine Stunde pro Jahr stillstehen.

Hochverfügbare Systeme dagegen müssen oft 99,999% der Zeit verfügbar sein (Verfügbarkeitsklasse 5); dies entspricht einem Stillstand von weniger als 5 Minuten pro Jahr bzw. etwa 1 Sekunde pro Tag. Dies erfordert demnach eine vollautomatische Fehlerbehandlung – ein Mensch würde zu lange brauchen, um ein Problem innerhalb der erforderlichen Zeit zu beheben oder zu maskieren.

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