2023学年完整公开课版容错技术

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城市轨道交通联锁系统运行与维护第2章计算机联锁系统的基本原理容错技术当系统的某一部分发生故障时仍使系统保持正常工作的技术叫做容错技术。

容错技术的基本出发点在于首先承认故障不可避免的事实，进而考虑解除故障影响的措施。采取的主要手段就是用外加资源的冗余方法，掩蔽故障影响或使系统从故障状态重新恢复正常工作。

一个典型的容错系统可能要用十种方式处理故障事件：故障限制、故障检测、故障诊断、故障屏蔽、重试、重组、恢复、重启、修复、重构。容错技术

根据对故障处理的方式不同，可把容错技术分为故障检测技术、故障屏蔽技术、动态冗余技术和软件可靠性技术。

故障检测技术是发现故障的技术。它包括故障测试和故障定位技术。根据对故障的检测时机，故障检测分为联机检测和脱机检测。故障检测技术常见的有比较法、二模冗余比较、超时监督定时器和自校验等。容错技术

故障屏蔽技术是利用冗余资源，把故障的效应掩盖起来，使系统在故障发生后仍能持续工作的一种技术。因故障屏蔽技术在故障发生后并未能使系统的结构有所改变，所以又称这种技术为静态冗余技术。

实现容错提高系统可靠性的另一种途径是采用动态切换方式。当故障检测技术发现了系统内部发生故障时，通过系统内部的一次重组来切除和替换故障部件，由于重组过程具有动态性质，所以称这种容错技术为动态冗余技术。容错技术实现容错技术的方法主要有硬件冗余、软件冗余、时间冗余和信息冗余等。①硬件冗余

广泛应用的硬件冗余技术之一是硬件重复冗余，在物理级可通过元器件的重复而获得（如相同的元器件串、并联等）。在逻辑域可采用多数表决方案，如三取二的三模冗余和二乘二取二的双模冗余等。容错技术

另一种硬件冗余方法叫待机储备冗余。该系统中共有m+1个模块，其中只有一个模块处于工作状态，其余m个模块都处于待命接替状态。一旦工作模块出了故障，立即切换到一个待机储备模块。当换上的模块发生故障时，再切换到下一个待机储备模块，直到m+1个模块全部发生故障，系统才出现故障状态。

将重复冗余和待机储备冗余结合运用就构成了混合冗余系统。当重复冗余中有一个模块发生故障时，立即将其切除，并代之以无故障的待命模块。容错技术②软件冗余

一是研究无错误软件，其目的在于提供正确的软件，属于避错技术需解决的问题；二是研究容错软件，其目的在于确保软件的健壮性，属于容错技术的范畴。

软件容错技术主要是通过软件冗余技术进行软件的容错设计，来减少软件的错误率，降低因软件错误而造成的不良影响。容错技术③时间冗余

时间冗余是通过消耗时间资源来达到容错的目的。常用的有指令复执和程序卷回技术，均是利用时间代价来换取系统的可靠性。④信息冗余

信息冗余是依靠增加信息的多余度来提高可

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