[科普中國]-冗余度

冗余度，就是從安全角度考慮多余的一個(gè)量，這個(gè)量就是為了保障儀器、設(shè)備或某項(xiàng)工作在非正常情況下也能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娜哂嗳鐖D所示。

簡介在數(shù)據(jù)傳輸中，由于衰減或干擾會(huì)使數(shù)據(jù)代碼發(fā)生突變，此時(shí)就要提高數(shù)據(jù)代碼的抗干擾能力．

這必須在原二進(jìn)制代碼長度的基礎(chǔ)上增加幾位二進(jìn)制代碼的長度，使相應(yīng)數(shù)據(jù)具有一定的冗余度，也稱做富裕度．

概念簡單地說，所謂冗余度，就是從安全角度考慮多余的一個(gè)量，這個(gè)量就是為了保障儀器、設(shè)備或某項(xiàng)工作在非正常情況下也能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。大多現(xiàn)代產(chǎn)品和工程設(shè)計(jì)中都應(yīng)用了冗余度這個(gè)思想和理論。在許多醫(yī)療單位中藥品存量不足，衛(wèi)生材料存量不夠，一遇突發(fā)事件，就會(huì)造成缺貨，造成漲價(jià)風(fēng)波，影響社會(huì)安定。在我們的醫(yī)院中，由于各項(xiàng)費(fèi)用都與經(jīng)濟(jì)效益掛鉤，醫(yī)療設(shè)備等衛(wèi)生裝備冗余度很不夠，基本上只能按平時(shí)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)置，甚至有的都沒達(dá)到。一遇突發(fā)事件，這點(diǎn)裝備就顯得嚴(yán)重不足。1

計(jì)算公式冗余度，通俗的講就是數(shù)據(jù)的重復(fù)度。在一個(gè)數(shù)據(jù)集合中重復(fù)的數(shù)據(jù)稱為數(shù)據(jù)冗余

在地理信息系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)冗余度的計(jì)算公式是

R=1-（Q/mn）

式中：Q為相鄰屬性值變化次數(shù)的累加和，m為行數(shù)，n為列數(shù)2

技術(shù)冗余，即“一個(gè)具有相同設(shè)備功能的備用設(shè)備系統(tǒng)”，指重復(fù)配置系統(tǒng)的一些部件，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，冗余配置的部件介入并承擔(dān)故障部件的工作，由此減少系統(tǒng)的故障時(shí)間，保證系統(tǒng)更加可靠、安全地工作。

冗余技術(shù)冗余技術(shù)就是增加多余的設(shè)備，以保證系統(tǒng)更加可靠、安全地工作。冗余的分類方法多種多樣，按照在系統(tǒng)中所處的位置，冗余可分為元件級、部件級和系統(tǒng)級；按照冗余的程度可分為1:1冗余、1:2冗余、1:n冗余等多種。在當(dāng)前元器件可靠性不斷提高的情況下，和其它形式的冗余方式相比，1:1的部件級熱冗余是一種有效而又相對簡單、配置靈活的冗余技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式，如I/O卡件冗余、電源冗余、主控制器冗余等。因此，國內(nèi)外主流的過程控制系統(tǒng)中大多采用了這種方式。當(dāng)然，在某些局部設(shè)計(jì)中也有采用元件級或多種冗余方式組合的成功范例。

分類按照在系統(tǒng)中所處的位置，冗余可分為元件級、部件級和系統(tǒng)級；

按照冗余的程度可分為1:1冗余、1:2冗余、1:n冗余等多種。

在當(dāng)前元器件可靠性不斷提高的情況下，和其它形式的冗余方式相比，1:1的部件級熱冗余是一種有效而又相對簡單、配置靈活的冗余技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式，如I/O卡件冗余、電源冗余、主控制器冗余等。

因此，國內(nèi)外主流的過程控制系統(tǒng)中大多采用了這種方式。當(dāng)然，在某些局部設(shè)計(jì)中也有采用元件級或多種冗余方式組合的成功范例。 系統(tǒng)配件

電源：高端服務(wù)器產(chǎn)品中普遍采用雙電源系統(tǒng)，這兩個(gè)電源是負(fù)載均衡的，即在系統(tǒng)工作時(shí)它們都為系統(tǒng)提供電力，當(dāng)一個(gè)電源出現(xiàn)故障時(shí)，另一個(gè)電源就承擔(dān)所有的負(fù)載。有些服務(wù)器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了DC的冗余，另一些服務(wù)器產(chǎn)品如 Micron公司的NetFRAME 9000實(shí)現(xiàn)了AC、DC的全冗余。

存儲(chǔ)子系統(tǒng):存儲(chǔ)子系統(tǒng)是整個(gè)服務(wù)器系統(tǒng)中最容易發(fā)生故障的地方。以下幾種方法可以實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的冗余。

磁盤鏡像：將相同的數(shù)據(jù)分別寫入兩個(gè)磁盤中；

磁盤雙聯(lián)：為鏡像磁盤增加了一個(gè)I/O控制器，就形成了磁盤雙聯(lián)，使總線爭用情況得到改善；

RAID：廉價(jià)冗余磁盤陣列（Redundant array of inexpensive disks）的縮寫。顧名思義，它由幾個(gè)磁盤組成，通過一個(gè)控制器協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)機(jī)制使單個(gè)數(shù)據(jù)流依次寫入這幾個(gè)磁盤中。RAID3系統(tǒng)由5個(gè)磁盤構(gòu)成，其中4 個(gè)磁盤存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，1個(gè)磁盤存儲(chǔ)校驗(yàn)信息。如果一個(gè)磁盤發(fā)生故障，可以在線更換故障盤，并通過另3個(gè)磁盤和校驗(yàn)盤重新創(chuàng)建新盤上的數(shù)據(jù)。RAID5將校驗(yàn)信息分布在5個(gè)磁盤上，這樣可更換任一磁盤，其余與RAID3相同；

I/O卡：對服務(wù)器來說，主要指網(wǎng)卡和硬盤控制卡的冗余。網(wǎng)卡冗余是在服務(wù)器中插上雙網(wǎng)卡。冗余網(wǎng)卡技術(shù)原為大型機(jī)及中型機(jī)上的技術(shù)，也逐漸被PC服務(wù)器所擁有。PC服務(wù)器如 Micron公司的NetFRAME9200最多實(shí)現(xiàn)4個(gè)網(wǎng)卡的冗余，這4個(gè)網(wǎng)卡各承擔(dān)25%的網(wǎng)絡(luò)流量。康柏公司的所有 ProSignia/Proliant服務(wù)器都具有容錯(cuò)冗余雙網(wǎng)卡；

PCI總線：代表Micron公司最高技術(shù)水平的產(chǎn)品NetFRAME 9200采用三重對等PCI技術(shù)，優(yōu)化PCI總線的帶寬，提升硬盤、網(wǎng)卡等高速設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸速度；

CPU：系統(tǒng)中主處理器并不會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)故障，但對稱多處理器（SMP）能讓多個(gè)CPU分擔(dān)工作以提供某種程度的容錯(cuò)。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

李嘉騫 - 博士 - 同濟(jì)大學(xué)