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• Erstellungsdatum 8. April 2023
• Zuletzt aktualisiert 8. April 2023

Fehlertoleranz und Redundanz

Was ist Fehlerredundanz?

Das häufigste Konzept, um Systeme gegenüber Betriebsfehler tolerant zu machen, ist die Fehlerredundanz.

Definition Redundanz:

Vorhandensein von mehr als für die Ausführung der vorgesehenen Aufgaben an sich notwendigen Mittel.  (nach DIN 40041, Teil 4)
Man unterscheidet dabei verschiedene Stufen der Redundanz.

Redundanzstufen

• Aktive-Redundanz (funktionsbeteiligte, heiße Redundanz): Mehrere Komponenten eines Systems führen dieselbe Funktion simultan aus. Fällt eine Komponente aus, wird dieser Fehler durch die verbleibenden Komponenten direkt kompensiert und führt daher nicht unmittelbar zu einer von außen erkennbaren Reaktion.
• Standby-Redundanz (passive Redundanz): Zusätzliche Mittel sind eingeschaltet/bereitgestellt, werden aber erst bei Ausfall/Störung an der Ausführung der vorgesehenen Aufgabe beteiligt.
• Kalte Redundanz: Zusätzliche Mittel werden erst bei Ausfall/Störung eingeschaltet/bereitgestellt. Statt dieser Stufen trifft man auch häufig die Unterscheidung zwischen statischer und dynamischer Redundanz. Statisch: es gibt zwei redundante Systeme, fallen beide aus, läuft nix mehr; Dynamisch: bei Auftreten eines Fehlers wird versucht zusätzliche Systeme bereitzustellen.

Redundanzmaßnahmen

Redundanz läßt sich auf verschiedenen Ebenen und mit verschiedenen Maßnahmen erreichen.

• Strukturelle Redundanz meint die Erweiterung des Systems um Objekte wie zusätzliche - gleichartige Rechner, - Baugruppen, - Speicher Komponenten.
• Funktionelle Redundanz ist ganz einfach die Erweiterung des Systems um zusätzliche Funktionen.

Eine Anmerkung speziell zum Begriff Software Redundanz: Strukturelle und funktionelle Redundanz stehen in einem engen Zusammenhang. Eine strukturelle Redundanz auf einer tieferen Betrachtungsebene des Systems kann sich andererseits als funktionelle Redundanz in der nächsthöheren Betrachtungsebene äußern. Weiters wird immer einer redundanten Hardwarekomponente auch ein zusätzliches Managementmodul (d.h. Firmware/Software) vonnöten sein. Eine Einteilung in Hardware/Software Redundanz ist daher kaum sinnvoll.

Hinter Informationsredundanz verbergen sich z.B. zusätzliche Bitpositionen wie Prüfbits, Polynombildung usw. und Zeitredundanz ist z.B. die Wiederholung der fehlgeschlagenen Operation.

Mit diesem Überblick über verschiedenen Maßnahmen sind wir schom wieder zu einer Frage des Anfangs zurückgekehrt: abhängig von dem Ort des Auftretens von Fehlern drängen sich unterschiedliche Redundanzmaßnahmen auf.