冗余是指在正常系統(tǒng)運(yùn)行所需的基礎(chǔ)上加上一定數(shù)量的資源，包括信息、時間、硬件、和軟件。冗余是容錯技術(shù)的基礎(chǔ)，通過冗余資源的加入，可以使系統(tǒng)的可靠性得到較大的提高。主要的冗余技術(shù)有結(jié)構(gòu)冗余（硬件冗余和軟件冗余）、信息冗余、時間冗余和冗余附加四種。

1．結(jié)構(gòu)冗余

結(jié)構(gòu)冗余是常用的冗余技術(shù)，按其工作方式，可分為靜態(tài)冗余、動態(tài)冗余和混合冗余三種。

• 靜態(tài)冗余。靜態(tài)冗余又稱為屏蔽冗余或被動冗余，常用的有三模冗余和多模冗余。靜態(tài)冗余通過表決和比較來屏蔽系統(tǒng)中出現(xiàn)的錯誤。例如，三模冗余是對三個功能相同，但由不同的人采用不同的方法開發(fā)出的模塊的運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行表決，以多數(shù)結(jié)果作為系統(tǒng)的最終結(jié)果。即如果模塊中有一個出錯，這個錯誤能夠被其他模塊的正確結(jié)果“屏蔽”。由于無需對錯誤進(jìn)行特別的測試，也不必進(jìn)行模塊的切換就能實(shí)現(xiàn)容錯，故稱為靜態(tài)容錯。

• 動態(tài)冗余。動態(tài)冗余又稱為主動冗余，它是通過故障檢測、故障定位及故障恢復(fù)等手段達(dá)到容錯的目的。其主要方式是多重模塊待機(jī)儲備，當(dāng)系統(tǒng)檢測到某工作模塊出現(xiàn)錯誤時，就用一個備用的模塊來頂替它并重新運(yùn)行。各備用模塊在其待機(jī)時，可與主模塊一樣工作，也可不工作。前者叫做熱備份系統(tǒng)（雙重系統(tǒng)），后者叫做冷備份系統(tǒng)（雙工系統(tǒng)、雙份系統(tǒng)）。在熱備份系統(tǒng)中，兩套系統(tǒng)同時、同步運(yùn)行，當(dāng)聯(lián)機(jī)子系統(tǒng)檢測到錯誤時，退出服務(wù)進(jìn)行檢修，而由熱備份子系統(tǒng)接替工作，備用模塊在待機(jī)過程中其失效率為0；處于冷備份的子系統(tǒng)平時停機(jī)或者運(yùn)行與聯(lián)機(jī)系統(tǒng)無關(guān)的運(yùn)算，當(dāng)聯(lián)機(jī)子系統(tǒng)產(chǎn)生故障時，人工或自動進(jìn)行切換，使冷備份系統(tǒng)成為聯(lián)機(jī)系統(tǒng)。在運(yùn)行冷備份時，不能保證從系統(tǒng)斷點(diǎn)處精確地連續(xù)工作，因?yàn)閭浞輽C(jī)不能取得原來的機(jī)器上當(dāng)前運(yùn)行的全部數(shù)據(jù)。

• 混合冗余。混合冗余技術(shù)是將靜態(tài)冗余和動態(tài)冗余結(jié)合起來，且取二者之長處。它先使用靜態(tài)冗余中的故障屏蔽技術(shù)，使系統(tǒng)免受某些可以被屏蔽的故障的影響。而對那些無法屏蔽的故障則采用主動冗余中的故障檢測、故障定位和故障恢復(fù)等技術(shù)，并且對系統(tǒng)可以作重新配置。因此，混合冗余的效果要大大優(yōu)于靜態(tài)冗余和動態(tài)冗余。然而，由于混合冗余既要有靜態(tài)冗余的屏蔽功能，又要有動態(tài)冗余的各種檢測和定位等功能，它的附加硬件的開銷是相當(dāng)大的，所以混合冗余的成本很高，僅在對可靠性要求極高的場合中采用。

2．信息冗余

信息冗余是在實(shí)現(xiàn)正常功能所需要的信息外，再添加一些信息，以保證運(yùn)行結(jié)果正確性的方法。例如，檢錯碼和糾錯碼就是信息冗余的例子。這種冗余信息的添加方法是按照一組預(yù)定的規(guī)則進(jìn)行的。符合添加規(guī)則而形成的帶有冗余信息的字稱為碼字，而那些雖帶有冗余信息但不符合添加規(guī)則的字則稱為非碼字。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可能會將碼字變成非碼字，于是在譯碼過程中會將引起非碼字的故障檢測出來，這就是檢錯碼的基本思想。糾錯碼則不僅可以將錯誤檢測出來，還能將由故障引起的非碼字糾正成正確的碼字。
由此可見，信息冗余的主要任務(wù)在于研究出一套理想的編碼和譯碼技術(shù)來提高信息冗余的效率。編碼技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的是奇偶校驗(yàn)碼、海明校驗(yàn)碼和循環(huán)冗余校驗(yàn)碼。

3．時間冗余

時間冗余是以時間（即降低系統(tǒng)運(yùn)行速度）為代價(jià)以減少硬件冗余和信息冗余的開銷來達(dá)到提高可靠性的目的。在某些實(shí)際應(yīng)用中，硬件冗余和信息冗余的成本、體積、功耗、重量等開銷可能過高，而時間并不是太重要的因素時，可以使用時間冗余。時間冗余的基本概念是重復(fù)多次進(jìn)行相同的計(jì)算，或稱為重復(fù)執(zhí)行（復(fù)執(zhí)），以達(dá)到故障檢測的目的。
實(shí)現(xiàn)時間冗余的方法很多，但是其基本思想不外乎是對相同的計(jì)算任務(wù)重復(fù)執(zhí)行多次，然后將每次的運(yùn)行結(jié)果存放起來再進(jìn)行比較。若每次的結(jié)果相同，則認(rèn)為無故障；若存在不同的結(jié)果，則說明檢測到了故障。不過，這種方法往往只能檢測到瞬時性故障而不宜檢測永久性的故障。

4．冗余附加

冗余附加技術(shù)包括：冗余備份程序的存儲及調(diào)用，實(shí)現(xiàn)錯誤檢測和錯誤恢復(fù)的程序，實(shí)現(xiàn)容錯軟件所需的固化程序。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的冗余技术的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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