Системи резервування. Класифікація методів резервування систем

Класифікація методів резервування

ПІДВИЩЕННЯ НАДІЙНОСТІ

РЕЗЕРВУВАННЯ ЯК СПОСІБ

Резервування- Це один з основних засобів забезпечення заданого рівня надійності (особливо безвідмовності) об'єкта при недостатньо надійних елементах.

Резервування - це застосування додаткових засобів та (або) можливостей з метою збереження працездатного стану об'єкта при відмові одного або кількох елементів. Т.о. - Це метод підвищення надійності об'єкта шляхом введення надмірності. У свою чергу надмірність - це додаткові засоби та (або) можливості надмінімально необхідні для виконання об'єктом заданих функцій. Завданням запровадження надмірності є забезпечення нормального функціонування об'єкта після виникнення відмови у його елементах.

За видом резервування прийнято таку класифікацію методів резервування(Рис. 10.1).

Структурне(Апаратурне, елементне, схемне) передбачає застосування резервних елементів структури об'єкта. Суть структурного резервування полягає в тому, що мінімально необхідний варіантоб'єкт вводяться додаткові елементи.

Елементи у структурній схемі поділяють на основні(елемент, необхідний виконання об'єктом необхідних функцій за відсутності відмов його елементів і резервні(Елемент, призначений для виконання функцій основного елемента у разі відмови останнього). Визначення основного елемента не пов'язане з поняттям мінімальності основної структури об'єкта, оскільки елемент, що є основним в одних режимах експлуатації, може бути резервним в інших умовах. Резервований елемент – основний елемент, у разі відмови якого у об'єкті передбачено резервний елемент.

Тимчасове резервуванняпов'язаний з використанням резерв часу. При цьому передбачається, що на виконання об'єктом необхідної роботи відводиться час, свідомо більший за мінімально необхідний. Резерви часу можуть створюватися рахунок підвищення продуктивності об'єкта, інерційності його елементів тощо. Для об'єктів хімічного машинобудування такий вид резервування реалізується з використанням наступних прийомів та операцій:

1) збільшення в умовах експлуатації розрахункового часу функціонування, необхідного для виконання поставленої мети або випуску заданої кількості хімічної продукції;

2) апарати та машини розробляються на більше значення продуктивності, ніж це потрібно з розрахунку, і, отже, об'єкти можуть виконувати завдання за більш короткий проміжок часу, ніж це встановлено планом;

3) введення в структуру технологічної схеми проміжних ємностей (резервуарів та бункерів для накопичення продукту) між окремими апаратами виробництва. Цей прийом створює умови, що дозволяють продовжувати функціонування технологічної схеми, навіть якщо частину обладнання до проміжного резервуару або бункера зупинено. Подібну функцію виконують також газгольдери, склади і т.д.;

4) функціональна інерційність об'єктів, наприклад теплова інерційність печей, обумовлена ​​масивами футерування, запобігає швидкому зниженню температури печі при перерві в подачі пального. Інерційність об'єктів дозволяє за малий можливий проміжок часу ліквідувати аварію, переключивши процес на якийсь резервний об'єкт або виконавши будь-які інші операції.

Інформаційне резервування- Це резервування із застосуванням надмірності інформації. Прикладами інформаційного резервування є багаторазова передача того самого повідомлення по каналу зв'язку; застосування при передачі інформації каналами зв'язку різних кодів, що виявляють і виправляють помилки, які з'являються в результаті відмов апаратури та впливу перешкод; введення надлишкових інформаційних символів при обробці, передачі та відображенні інформації. Надлишок інформації дозволяє компенсувати спотворення інформації, що передається, або усувати їх.

Функціональне резервування– резервування, при якому задана функція може виконуватись різними способами та технічними засобами.

Наприклад, виготовлення деталі використовується група верстатів, кожен з яких може виконувати одну з послідовних операцій обробки. Функціональним резервуванням буде у разі введення у технологічну лінію універсального чи багатоопераційного верстата. Як інший приклад можна навести створення конструкційно поєднаних реакційно-масообмінних процесів, що протікають в одному апараті хімічної технології. До функціонального резервування відноситься і виробничо-надмірна надмірність (наприклад, виготовлення виробів з підвищеним класом точності), що часто використовується для забезпечення та підвищення надійності об'єктів хімічного машинобудування. При цьому створюються умови для збільшення надійності та довговічності, оскільки спочатку в процесі функціонування об'єкт зношується до традиційного класу точності, а потім уже йде звичайний зношування.

Навантажувальний(або режимне) резервування – резервування із застосуванням навантажувальних резервів – передбачає використання здатності об'єкта сприймати додаткові, чи надлишкові, навантаження. У хімічному машинобудуванні його реалізують шляхом запровадження коефіцієнтів запасу міцності, зниження допустимих режимних параметрів функціонування (тиск, частоту обертання).

Резервування в хімічній промисловості широко використовують для підвищення надійності систем енергопостачання (електро-, тепло-, водопостачання), резервуються пристрої, що забезпечують безпеку протікання процесу (встановлюють кілька запобіжних клапанів на один резервуар високого тиску).

Мал. 10.1 Класифікація методів резервування

Резервування дозволяє створювати об'єкти, надійність яких вища, ніж надійність складових їх елементів, проте можливості застосування резервування обмежені через збільшення маси та виробничої площі системи та підвищення вартості одиниці продукту в порівнянні з нерезервованою. Це призводить до завдання вибору оптимального способу резервування та оптимального числа резервних елементів.

Для аналізу структурної надійності технічних систем інтерес представляє структурне резервування- Введення в структуру об'єкта додаткових елементів, що виконують функції основних елементів у разі їх відмови.

Класифікація різних способівструктурного резервування здійснюється за такими ознаками:

1) за схемою включення резерву :

- загальнерезервування, у якому резервується об'єкт загалом;

- роздільнерезервування, при якому резервуються окремі елементиабо їхні групи;

- змішанерезервування, у якому різні види резервування поєднуються щодо одного об'єкті;

2) за способом включення резерву :

- постійнерезервування, без перебудови структури об'єкта у разі відмови його елемента;

- динамічнийрезервування, у якому при відмові елемента відбувається перебудова структури схеми. У свою чергу динамічний підрозділяється наа:

а) резервування заміщенням, у якому функції основного елемента передаються резервному лише після відмови основного;

б) ковзне резервування, при якому кілька основних елементів резервується одним або декількома резервними, кожен з яких може замінити будь-який основний (тобто групи основних та резервних елементів ідентичні).

3) за режимом роботи резерву :

Навантажене резервування, у якому резервні елементи (чи з них) перебувають у режимі основного елемента;

Полегшене резервування, у якому резервні елементи (принаймні одне із них) перебувають у менш навантаженому режимі проти основними;

Ненавантажене резервування, у якому резервні елементи на початок виконання ними функцій перебувають у ненавантаженном режимі.

4) за умовами відновлення працездатності в процесі експлуатації:

Резервування із відновленням;

Резервування без відновлення.

Основною характеристикою структурного резервування є кратність резервування – відношення числа резервних елементів до резервованих (основних) елементів. Резервування може бути з цілою та дробовою кратністю (типу 2:3; 4:2 і т.д.).

Резервування одного основного елемента одним резервним (тобто із кратністю 1:1) називається дублюванням.

При резервуванні з дробовою кратністю нормальна робота резервованого з'єднання можлива за умови, коли кількість справних елементів не менша за необхідну для нормальної роботи. При резервуванні із дробовою кратністю один резервний елемент системи припадає на два або більше основних елементів. До резервування з дробовою кратністю відноситься також резервування зі ковзним (плаваючим) резервом.

У хімічному машинобудуванні надійність невідновлюваних апаратів, що резервуються, і технологічних ліній, як правило, підвищують за рахунок:

– загального та роздільного резервування з постійно включеним резервом;

– загального та роздільного резервування способом заміщення;

- Резервування системи з ковзним (плаваючим) резервом.

Використання такого виду структурного резервування як ковзне можливе лише за наявності спеціального діагностичного пристрою, що дозволяє відшукати несправний елемент і підключити замість нього резервний. При цьому резервні елементи повинні бути однотипними. Однак такий вид резервування дає найбільший виграш надійності.

Кількісно підвищення надійності системи в результаті резервування або застосування високонадійних елементів можна оцінити за коефіцієнтом виграшу надійності, який визначається як відношення показника надійності до і після перетворення системи

Структурна схема резервної групи, що складається з одного основного та mрезервних елементів представлена ​​на рис. 20.3.3.1.

Мал. 10.2. Структурна схема системи з одного основного та mрезервних елементів

Якщо дана система з постійно включеним резервом, що складається з двох елементів, що паралельно працюють (рис. 10.2, m= 1) із ймовірністю безвідмовної роботи основного елемента р 1 , резервного – р 2, то ймовірність безвідмовної роботи такої системи дорівнює

P(t) = 1 – (1 – p 1 (t)) (1 – p 2 (t))

У разі рівнонадійних елементів:

P(t) = 1 – (1 – p 1 (t)) 2 = 2р 1 – р 1 2 = р 1 (2 – р 1). (10.1)

Для експоненційного розподілу відмов кожного з двох елементів, що працюють паралельно p 1 (t) = p 2 (t) = exp(–l t) з урахуванням (10.1) ймовірність безвідмовної роботи системи визначається як P(t) = 2e- l t – e-2 l t.

Оскільки середній час безвідмовної роботи одного елемента, що не резервується, дорівнює:

середній час безвідмовної роботи системи буде:

Тоді виграш надійності системи. що складається з двох паралельно працюючих елементів, в порівнянні з одним елементом, що не резервується, дорівнює:

Імовірність безвідмовної роботи системи, що складається з одного основного та mрезервних нерівнонадійних елементів (рис. 10.2) визначається за формулою:

У разі рівнонадійних елементів ця формула набуде вигляду:

Для експонентного розподілу ймовірності безвідмовної роботи елементів, тобто. p(t) = e- l t, отримуємо:

При малих tсправедлива проста оцінка знизу:

де i- Інтенсивність відмов i-го елемента

При ідентичних елементах попередня формула набуває вигляду:

Виграш надійності W T(2) за середнім часом безвідмовної роботи системи, що складається з ( m+ 1) паралельно працюючих рівнонадійних елементів, порівняно із середнім часом безвідмовної роботи одного нерезервованого елемента за умови, що закон розподілу ймовірності безвідмовної роботи кожного елемента експоненційний, дорівнює:

Середнє напрацювання повністю системи Т(рис. 10.2) у загальному випадку може бути знайдена лише чисельним інтегруванням за формулою

Для ідентичних елементів середнє напрацювання повністю при ймовірності безвідмовної роботи елементів р(t) = exp(–l t) з урахуванням визначається як:

При великих значеннях m :

10.2.1 За схемою включення резервупри загальному резервуваннірезервується об'єкт загалом. При роздільному резервуваннірезервуються окремі елементи (підсистеми) об'єкта чи його групи.

Прикладами загального резервування (рис. 10.3 а) є резервні технологічні лінії або агрегати великої одиничної потужності. При роздільному резервуванні (рис. 10.3 б) резервують окремі елементи об'єкта.

Мал. 10.3. Схеми резервування системи, що складається з nосновних елементів: а) загального резервування з постійно включеним резервом (кількість резервних кіл m= 1); б) роздільного (поелементного) дублювання із постійно включеним резервом

Для системи з послідовним з'єднанням nелементів при загальному резервуванні (дублюванні) (рис. 10.3 а) ймовірність безвідмовної роботи дорівнює:

При роздільному резервуванні (дублюванні) (рис. 10.3, б):

Коефіцієнти виграшу надійності системи за ймовірністю безвідмовної роботи для цих двох випадків відповідно дорівнюють:

Звідси випливає, що роздільне резервування ефективніше за загальне: наприклад, для системи з трьох однакових елементів ( n= 3) при р = 0,9 Р = 0,9 3 = 0,729; Р (1) = 0,729(2 – 0,729) = 0,9266, Р(2) = 0,729 (2 - 0,9) = 0,9703. Тоді: G p (1) = 1,27; G p (2) =1,33.

Роздільна резервування за інших рівних умов дає більший виграш у надійності, ніж загальне. Роздільна резервування особливо вигідно при великому числі елементів у системі та при збільшенні кратності резервування.

Імовірність відмови системи, що складається з nелементів (одного основного та ( n- 1) резервного), без урахування надійності перемикачів розраховується за формулою

Система з послідовним з'єднанням nелементів із загальним резервуванням ( mрезервних ланцюгів) нормально функціонуватиме при збереженні працездатності хоча б однієї з них.

Для схеми загального резервування з постійно включеним резервом ймовірність безвідмовної роботи системи (рис. 10.4) ВБР дорівнює (елементи рівнонадійні, ймовірність безвідмовної роботи кожного елемента дорівнює p(t)):

У свою чергу безвідмовна робота i-ї ланцюга ( i = 1, ..., m) матиме місце при безвідмовній роботі кожного з nелементів. Тоді:

Тут: р ij- Імовірність безвідмовної роботи j-го елемента i-ї ланцюга ( j = 1, ..., n); n- Число послідовно з'єднаних елементів ланцюга.

Мал. 10.4. Блок-схема загального резервування з постійно увімкненим резервом системи з послідовним з'єднанням nелементів

Для випадку, коли всі елементи рівнонадійні (з ймовірністю безвідмовної роботи, що дорівнює р), ймовірність безвідмовної роботи основної системи nелементів (відмови випадкові та незалежні) дорівнює: .

Отже, ймовірність відмови всієї системи, що складається з однієї основної та mрезервних систем, дорівнюватиме:

Тоді ймовірність безвідмовної роботи системи із загальним резервуванням дорівнює:

Якщо інтенсивність відмов постійна, тобто. р(t) = exp(-l t), то і, користуючись (10.5), можна знайти виграш надійності W T(3) за середнім часом безвідмовної роботи під час роботи системи, що складається з ( m+ 1) паралельно працюючих резервних систем (рис. 10.4) порівняно із середнім часом безвідмовної роботи системи, що не резервується:

Виграш надійності W T(4) за середнім часом безвідмовної роботи при роботі системи, що складається з ( m+ 1) паралельно працюючих резервних систем (рис. 10.4), порівняно із середнім часом безвідмовної роботи одного елемента:

Розглянемо випадок системи з роздільним резервуваннямз постійно увімкненим резервом, припускаючи, що всі елементи рівнонадійні з ймовірностями безвідмовної роботи p(t) (рис. 10.5).

Мал. 10.5. Блок-схема роздільного резервування з постійно увімкненим резервом системи з послідовним з'єднанням nелементів

Для системи з роздільним резервуванням за формулою (10.14) можна визначити ймовірності безвідмовної роботи окремих елементів із резервуванням. Тоді загальна можливість безвідмовної роботи системи з роздільним резервуванням визначається за формулою:

Для випадку, коли всі елементи рівнонадійні, можливість безвідмовної роботи системи з роздільним резервуванням дорівнює:

Виграш надійності за середнім часом безвідмовної роботи при роботі системи, що резервується, порівняно із середнім часом безвідмовної роботи основної системи при експоненційному законі розподілу:

10.2.2 За способом включення резерву.Резервні елементи можна постійно включати на весь час експлуатації - застосовувати постійне резервування (резервування з постійно включеним резервом без перемикань) або тільки при відмові основних - резервування заміщенням.

При постійному резервуванні резервні елементи приєднані до основних протягом усього часу роботи і знаходяться в однаковому робочому режимі. Постійне включення резерву є єдино можливим у системах, де неприпустима навіть короткочасна перерва у роботі (наприклад, у регулюючих системах технологічних процесів). Хоча воно відрізняється простотою (відсутністю перемикачів та короткочасних зупинок у роботі апаратів), основним недоліком постійного резервування є підвищена витрата ресурсу резервних елементів. За цим способом зазвичай резервуються насоси, фільтри тощо.

Якщо не вдається застосувати постійну паралельну роботу апаратів у хімічному машинобудуванні, необхідно використовувати резервування заміщенням («заміщення з ненавантаженим резервом»). Заміщення здійснюється автоматично або вручну.

При резервуванні заміщенням (або «заміщенням з ненавантаженим резервом») система проектується таким чином, що при появі відмови елемента вона перебудовується і відновлює свою працездатність шляхом заміщення елемента, що відмовив, резервним. При цьому не потрібне регулювання в момент увімкнення резервного елемента; резервний апарат до включення їх у роботу може бути у «теплому» чи «холодному» стані – це зберігає ресурс надійності кожного з пристроїв і підвищує загальну надійність всієї системи. У разі однотипних елементів кілька резервних (або один) можуть бути використані для заміни основних елементів у разі відмови.

Ковзне резервування - це резервування заміщенням, при якому група основних елементів резервується одним або декількома резервними елементами, кожен з яких може замінити будь-який з елементів цієї групи, що відмовили .

Ковзне резервування використовується для резервування декількох однакових або взаємозамінних елементів системи одним або декількома резервними, причому резервування може бути як навантаженим, так і ненавантаженим. Відмова системи відбудеться, якщо кількість основних елементів, що відмовили, перевищить кількість резервних. При ковзному (плаваючому) резерві будь-який із резервних елементів може замінювати будь-який основний елемент системи (наприклад, холодильники, насоси). Ковзаючий резерв дає найбільший виграш у підвищенні надійності, але суттєвий його недолік у тому, що він можливий лише для однотипних елементів (підсистем).

Схема ковзного резервування в блоці очищення моноетаноламіну показано на рис.10.6.

Мал. 10.6. Схема ковзного резервування в блоці очищення моноетаноламіну:

1 – абсорбер; 2, 3 – насоси; 4 – вузол регенерації; 5 – резервний насос

При навантаженому ковзному резервуванні з ідеальними перемикачами розрахунок надійності системи аналогічний до розрахунку системи типу « mз n». Якщо інтенсивності відмов основних та резервних елементів постійні та однакові, то ймовірність безвідмовної роботи системи, що складається з nосновних та mрезервних елементів у режимі навантаженого резерву можна визначати за формулою:

Якщо ймовірність безвідмовної роботи елементів підпорядковується експоненційному закону, можна розрахувати і середню напрацювання на відмову системи:

При ненавантаженому ковзному резервуванні у випадку характеристики надійності системи виражаються складними формулами. Однак якщо інтенсивності відмов основних та резервних елементів постійні та однакові, тобто ймовірність безвідмовної роботи елементів підпорядковується експоненційному закону, то ймовірність безвідмовної роботи системи, що складається з nосновних та mрезервних елементів у режимі ненавантаженого резерву можна визначати за формулою Пуассона:

Оскільки при ненавантаженому ковзному резервуванні сумарна інтенсивність відмов дорівнює nта відмова системи відбудеться в момент відмови ( m+ 1)-го елемента, середнє напрацювання на відмову системи:

10.2.3 За режимом роботи резерву.Розрахунок систем з навантаженим резервуванням здійснюється за формулами послідовного та паралельного з'єднанняелементів. При цьому вважається, що відмова резервної групи, що складається з основного та резервних елементів, відбудеться тоді, коли відмовить її останній елемент, і резервні елементи працюють у режимі основних як до, так і після їх відмови, тому надійність резервних елементів не залежить від моменту їх переходу із резервного в основний стан.

При резервуванні заміщенням можливі три види умов роботи резервних елементів до моменту їх включення до роботи:

а) навантажений (гарячий) резерв . Зовнішні умови резерву повністю збігаються з умовами, де знаходиться робочий апарат. Резервні елементи працюють у тому режимі, як і основний елемент, їх надійність (імовірність безвідмовної роботи) залежить від цього, коли вони включилися на місце основного. У цьому ресурс резервних елементів об'єкта починає витрачатися з включення до роботи всієї системи;

б) ненавантажений (холодний) резерв . Резервні елементи вимкнені і за умовою (до моменту їх включення на місце основного) не можуть відмовити. Зовнішні умови, в яких знаходиться резерв, настільки легше робітників, що практично резервні елементи починають витрачати свій ресурс тільки з моменту включення в роботу замість елемента, що відмовив.

в) полегшений (теплий) резерв . Зовнішні умови, які впливають апарат до моменту його включення у роботу, – полегшені. Резервні елементи перебувають у полегшеному режимі досі включення на місце основного. Під час очікування в резерві вони можуть відмовити, але з меншою ймовірністю, ніж ймовірність відмови основного елемента (резерв, що знаходиться в більш легких умовах, ніж основний елемент).

Напрацювання на відмову системи з m-кратним загальним навантаженим резервом може бути знайдена з виразу:

У разі експоненційного закону надійності елементів отримаємо:

де L = 1/ T Про- Інтенсивність відмов ланцюга.

Після інтегрування представимо (10.27) як кінцевої різниці: .

Підставляючи в це рівняння послідовно m= 1, 2, 3, ..., отримаємо:

При ненавантаженому резервуванні заміщенням резервні елементи включаються в роботу при відмові основного, потім першого резервного і т. д., тому надійність елементів у кожний момент часу залежить від моменту їхнього переходу з резервного стану в основний. При цьому вважається, що заміна елемента, що відмовив, резервним відбувається миттєво, відмова системи відбудеться тоді, коли відмовить останній елемент. У неробочому стані елемент не може відмовити та його надійність не змінюється.

Ненавантажене резервування зустрічається часто, тому що воно аналогічне заміні елементів, що відмовили (деталей, вузлів, агрегатів) на запасні.

Для підвищення надійності складних систем та окремих об'єктів є чотири основні шляхи:

1) підвищення надійності елементів системи. Це звичайний, легкий шлях, але щоб ним скористатися, потрібні більш надійні комплектуючі елементи. Але навіть якщо вони є, вони завжди значно дорожчі за колишні і потрібен економічний розрахунок;

2) конструктивні заходи підвищення надійності (наприклад, демпфування можливих вібрацій, перехід від статично невизначеної конструкції до статично визначеної, всілякі захисні покриття твердим металом, полімерами тощо). Цей шлях пов'язані з технологією машинобудування і може бути предметом спеціального вивчення теоретично надійності;

3) докорінна зміна принципу функціонування системи даного призначення. Пов'язаний із створенням нової техніки, це якісний стрибок у розвитку цієї галузі - він виникає з економічної недоцільності колишніх інженерних рішень.

4) запровадження різного виду надмірності.

Надмірність- це додаткові засоби та можливості понад мінімально необхідні для виконання об'єктом заданих функцій

Методом підвищення надійності об'єкта запровадженням надмірності є резервування.

Існує декілька методівпідвищення надійності за рахунок надмірності. Розрізняють резервування:

Структурне (надмірність у структурі - у кількості елементів системи);

Режимне (надмірність у режимах роботи - у кількості елементів системи);

Тимчасове,

Функціональне,

Інформаційне

І низка інших.

Найбільший інтерес представляє структурне, чи схемне, резервування, що передбачає використання надлишкових елементів структури об'єкта.

1) За способамирезервування може бути загальним та роздільним (рисунок 6.1).

Рисунок 6.1 – Класифікація способів резервування

1.1) Загальнерезервування - резервується весь об'єкт, апарат чи система загалом (рисунок 6.2):

Рисунок 6.2 – Загальне резервування

1.2) Роздільнарезервування – резервуються окремі елементи системи (рисунок 6.3). Роздільна резервування вигідно при великому числі апаратів та збільшенні кратності.

Рисунок 6.3 – Роздільне резервування

Кратністю резервуванняназивається відношення числа резервних елементів до основних елементів об'єкта.

2) Розрізняють резервування з цілою та дробовою кратністю:

2.1) резервуванням із цілою кратністюназивається таке резервування, при якому для нормальної роботи з'єднання достатньо, щоб справним був хоча б один апарат (тобто за основним насосом закріплено один або кілька резервних);

Малюнок 6.4 – Резервування з цілою кратністю

2.2) резервуванням з дробовою кратністюназивається таке резервування, при якому для нормальної роботи з'єднання може бути несправним лише один апарат (тобто кілька насосів є тільки один резервний).

Малюнок 6.5 – Резервування з дробовою кратністю

Число кратностірезервування:

де m - загальна кількість елементів у групі;

r - кількість елементів, необхідне нормальної роботи системи.

Наприклад, проаналізуємо схеми (рисунок 6.6).

Малюнок 6.6 - Схеми із резервуванням

За схемою малюнка 6.6, а маємо дублювання та число кратності

Ціла кратність.

На схемі малюнка 8.6 б представлена ​​схема з кратністю

Ціла кратність.

На схемі малюнка 8.6 показана система «2 з 3»

Дробова кратність.

3.1) При постійному резервуваннірезервні апарати приєднані до основних протягом усього часу роботи та працюють одночасно з ними.

3.2) При резервування заміщеннямрезервні апарати замінюють основні після їхньої відмови.

4) Розрізнять три типу структурного резервування: навантажений резерв, полегшений резерв, ненавантажений резерв.

4.1) Навантажений резерв- такий резерв, коли резервні елементи працюють у тому режимі навантаження, як і основний елемент, тобто. основний елемент і резервний втрачають надійність у рівному темпі.

4.1) Полегшений резерв- такий резерв, коли елементи функціонують у слабкому навантажувальному режимі, ніж основний елемент, тобто. резервні елементи втрачають надійність уповільнено проти основним елементом.

4.1) Ненавантажений резерв- коли резервний елемент практично не несе ніякого навантаження та його надійність не падає взагалі. Це запасні частини на складі.

На малюнку 6.7 розглядається надійність при навантаженому, полегшеному та ненавантаженому резервах для системи з 1-го основного елемента та 1-го резервного.

Малюнок 6.7 - Типи резервування

Завантажений резерв (рисунок 6.7а). При 0< t < t 0 функционируют оба элемента и их надежность падает одинаково. После отказа при t >t 0 перший більше не працює, а другий продовжує працювати з тією ж надійністю вздовж тієї ж кривої.

Спрощений резерв (рисунок 6.7б). При 0< t < t 0 функционируют оба, но основной (кривая 1) теряет надежность быстрее, чем второй (кривая 2) при пониженной нагрузке. При t >t 0 працює 2-й елемент при повному навантаженні, його надійність падає по кривій 2.

Ненавантажений резерв (малюнок 6.7в). При 0< t < t 0 работает только 1-й элемент (кривая 1), а при t >t 0 тільки другий (крива 2), але вона починається не від t = 0, а від t = t 0.

Таким чином, надійність полегшеного резерву вища за навантажений, а ненавантажений - вищий, ніж полегшений.

Лекція 6

Тема: Структурне резервування та його види

План

1. Класифікація структурного резервування; основні визначення.

2. Основні схеми розрахунку надійності за способом включення резервних елементів: постійне, роздільне, заміщенням, ковзне.

3. Види резервних елементів та режими роботи при навантаженому, полегшеному та ненавантаженому резервах.

4. Розрахунково-логічна схема структурного резервування складної системи.

5. Організація резерву лише на рівні елементів, пристроїв та систем ИС.

Ключові слова

Резервування, надмірність, схема розрахунку, цифровий пристрій, постійне резервування, роздільне резервування, резервування заміщенням, навантажений резерв, ненавантажений резерв, режими роботи, ковзний резерв, схема перемикання, надійність, безвідмовність.

Резервуванням називають метод підвищення надійності об'єкта шляхом введення надмірності. Завдання запровадження надмірності – забезпечити нормальне функціонування системи після виникнення відмов у її елементах.

Резервування може бути структурним, інформаційним, тимчасовим, програмним. Інформаційне резервування передбачає використання надмірної інформації. Тимчасове резервування– використання надлишкового часу. Програмне резервування – надлишкових програм.

Структурне резервування полягає в тому, що в мінімально необхідний варіант системи, елементи якої називаються основними, вводяться додаткові елементи та пристрої або замість однієї системи передбачається використання декількох ідентичних систем. У цьому надлишкові резервні структурні елементи беруть він виконання робочих функцій при відмові основних елементів .

Перелічені види резервування можуть бути застосовані або до системи в цілому або до окремих її елементів або їх груп.

Насправді велике поширення набуло структурне резервування (рис. 1).

Мал. 1. Способи резервування КС

За схемою включення резервних елементів розрізняють постійне, роздільне резервування, резервування із заміщенням та ковзне резервування.

Постійне резервування - Це таке резервування, при якому резервні елементи беруть участь у функціонуванні об'єкта нарівні з основними (рис. 2).

Для постійного резервування у разі відмови основного елемента не потрібно спеціальних пристроїв, що вводять у дію резервний елемент, оскільки він вводиться одночасно з основними.

Основним параметром резервування є його кратність(ступінь надмірності). Під кратністю резервуванняmрозуміється відношення числа резервних об'єктів до резервованих (основних).

Окремим резервуванням називається метод підвищення надійності, у якому резервуються окремі частини об'єкта (рис. 2.3).

Мал. 2. Загальне резервування та постійне включення резерву з постійно увімкненим резервом.

Мал. 3. Роздільна резервування з постійно включеним резервом

Резервування заміщенням – це резервування, у якому функції основного елемента передаються резервному лише після відмови основного (рис. 4, б). При використанні резервування заміщенням необхідні контролюючі та перемикаючі пристрої для виявлення факту відмови основного елемента та перемикання його з основного на резервний.

Мал. 4. а) Загальне резервування із включенням резерву заміщенням.

б) роздільне резервування з включенням резерву заміщенням.

Ковзне резервування - Це резервування заміщенням, при якому група основних елементів об'єкта резервується одним або декількома резервними, кожен з яких може замінити будь-який елемент, що відмовив у цій групі.

Ковзне резервування завжди є активним, завжди є перемикаючий пристрій, що визначає наявність відмови і включає резервний елемент (рис. 5).

Мал. 5. Схема ковзного резервування

Види резервних елементів в залежності від режиму роботи

Залежно від режиму роботи розрізняють:

Навантажений резерв – резервний елемент у тому режимі роботи, як і основний. При цьому приймається, що характеристики надійності резервних елементів у період їх перебування як резервні та в період використання замість основних після відмови останніх залишаються незмінними.

Полегшений резерв – резервний елемент перебуває у менш навантаженому режимі, ніж основний. Приймається, що характеристики надійності резервних елементів у період їх перебування як резервні вищі, ніж у період їх використання замість основних після відмови останніх.

Ненавантажений резерв - Резервний елемент практично не несе навантаження. Такий резервний елемент, перебуваючи у резерві, відмовляти ні, тобто. має в цей період ідеальну надійність. У період використання цього елемента замість основного після відмови останнього надійність стає рівною надійності основного.

Розрізняють резервування з цілою та дробовою кратністю. Для їхньої відмінності на схемі вказують кратність резервуванняm(Рис. 6, а, б) .

Мал. 6. Резервування: а) постійне резервування з дробовою кратністю (m=4/2);

б) роздільне резервування з дробовою кратністю (m=2/4)

При резервуванні з кратністю величина m є ціле число, при резервуванні з дробовою кратністюmє дробове число, що не скорочується. Наприклад,m=4/2 означає наявність резервування з дробовою кратністю, при якому кількість резервних елементів дорівнює 4, число основних 2, а загальна кількість елементів дорівнює 6. Скорочувати дріб не можна, оскільки якщоm=4/2=2, це означає, що має місце резервування з цілою кратністю, у якому число резервних елементів дорівнює 2, а загальне число 3.

Для резервування об'єктів, що складаються з однакових елементів, можна використовувати невелику кількість резервних елементів замість будь-яких основних елементів, що відмовили (ковзне резервування).

Мажоритарне та комбіноване резервування

Окремим випадком резервування з дробовою кратністю є мажоритарне резервування, що часто використовується в пристроях дискретної дії (рис. 7). При мажоритарному резервуванні замість одного елемента (каналу) включається три ідентичні елементи, виходи яких подаються на мажоритарний орган М(Елемент голосування). Якщо всі елементи цієї резервної групи справні, то на вхід Мнадходять три однакові сигнали і такий сигнал надходить у зовнішній ланцюг з виходу М.

Мал. 7. Мажоритарне резервування (вибір більшості)

Якщо один із трьох резервних елементів відмовив, то на вхід Мнадходять два однакові сигнали (справжніх) і один сигнал помилковий. На виході Мбуде сигнал, що збігається з більшістю сигналів з його вході, тобто. мажоритарний орган, здійснює операцію голосування чи вибору більшості. Таким чином, умовою безвідмовної роботи групи при мажоритарному резервуванні є безвідмовна робота будь-яких двох елементів із трьох та мажоритарного органу протягом заданого часу.

Комбінований резерв – на рис. 8 представлена ​​резервована група, що поєднує переваги навантаженого резерву (безперервність роботи) та ненавантаженого резерву (забезпечення великого виграшу у надійності). В даному випадку два елементи утворюють дублюючу групу (навантажений резерв), а третій знаходиться в ненавантаженому резерві. Такий резерв називають комбінованим.

У пристроях ІВ відповідального призначення можна використовувати всі види структурного резервування (рис. 9).

Мал. 8. Комбінований резерв

Мал. 9. Розрахунково-логічна схема структурного резервування підсистеми складної ТЗ

Теоретично введенням надмірності в структуру системи та вибором оптимальних режимів можна створити як завгодно надійну КС. Але не завжди це практично можна здійснити. Аналізуючи всі види резервування, слід зробити практичний висновок: забезпечити високу надійність КС шляхом загального навантаженого резерву неможливо за економічними міркуваннями. Найбільший ефект дає поелементне резервування [ 1, 2, 3, 6].

Порівнюючи між собою види резервування з навантаженим та ненавантаженим резервом, можна помітити, що за інших рівних умов система з ненавантаженим резервом надійніша за систему з навантаженим резервом.

Організація резерву на рівні комп'ютера та КС

Резервування лише на рівні комп'ютера. В апаратурі універсальних комп'ютерів резервування зустрічається різних рівнях. На рівні комп'ютера резервування полягає в наявності великої кількостіоднотипних машин, що необхідно для вирішення встановлених завдань. У цьому випадку надійність системи оцінюється як для систем зі ковзним резервуванням. У разі універсальних комп'ютерів доцільно використовувати продуктивність всіх процесорів. Тоді властивість системи зручніше характеризувати через ефективну продуктивність системи.

де П i- продуктивність (кількість завдань виконуваних машиною в одиницю часу)i-ї машини;

n- Число машин в системі;

До i - Коефіцієнт готовностіi-ой машини.

Якщо окремі системи комп'ютера, об'єднані через адаптери між каналами периферійних пристроївчерез загальне поле пам'яті або іншим способом, утворюють багатомашинну (багатопроцесорну) КС, то ефективна продуктивність такої системи

,

де m – кількість станів системи;

P j - Імовірність того, що система знаходиться j-му стані;

П j- продуктивність системи в j-му стані.

Ймовірність P jвизначають методом Марківських кіл. Оскільки конфігурація таких систем може бути різною, для оцінки ймовірності збереження зв'язності системи слід застосовувати методи розрахунку надійності систем зі складною структурою, наприклад метод мінімальних шляхів і перерізів.

Резервування на рівні пристроїв . На нижчих рівнях ієрархії структури універсальних комп'ютерахрезервування зустрічається лише на рівні периферійних пристроїв (ПУ). Для вирішення завдань потрібна деяка мінімальна кількість ПУ.

Резервування на рівні кодів – у комп'ютерах для підвищення надійності ОЗП та ПЗП застосовуються коди з виявленням та виправленням помилок. Застосування цих кодів дає можливість виправляти певну кількість помилок у каналах передачі або відновлювати інформацію у разі відмови деяких осередків у ОЗП та ПЗП або доріжок (тобто підсилювачів запису-зчитування) у накопичувачах на магнітних дисках. Надійність таких пристроїв оцінюється як надійність резервованих систем зі ковзним резервом.

Резервування в спеціалізованих та керуючих комп'ютерах . У спеціалізованих, а особливо в машинах, що управляють, резервування застосовується значно ширше у зв'язку з високими вимогами до надійності таких систем.

На рівні комп'ютера, інколи ж на рівні програмного забезпечення застосовується троювання. Зустрічаються також системи, де використовують кілька резервних машин. Для підвищення надійності частина з них може працювати в режимі навантаженого резерву, частина в режимі ненавантаженого. Однак резервування на рівні комп'ютера не є економічним. Для підвищення надійності при обмеженні маси, вартості та габаритних розмірів КС використовується резервування окремих пристроїв троюванням або застосуванням кількох навантажених або ненавантажених резервів. Для підвищення надійності найвідповідальніших вузлів застосовується троювання або логіка з переплетеннями (представляється у вигляді надмірної логічної схеми, де помилки в одному шарі коригуються в тому ж чи наступному шарі логічних елементів).

Усі розглянуті способи резервування в КС ставляться до пасивного резервування, оскільки передбачають реконфігурацію системи. Способи резервування, що передбачають автоматичну реконфігурацію системи, використовуються у відмовостійких комп'ютерних системах (ОКС). В ГКС використовуються засоби виявлення, локалізації відмови та засоби реконфігурації.

Відмови в ГКС виявляється за допомогою засобів контролю, а локалізуються за допомогою засобів діагностики та усуваються автоматичною реконфігурацією системи. Реконфігурація полягає в перебудові структури обчислювальних засобів таким чином, щоб її частини, що відмовили, були усунені від участі в роботі.

Контрольні питання та завдання

1. Що таке резервування?

2. Які види структурного резервування поширені практично?

3. Що таке постійне (загальне) резервування?

4. Яке значення кратності резервування під час дублювання?

5. Наведіть приклад комбінованого резерву КТ елементів?

6. Складіть структурну схему надійності пристрою, що складається з чотирьох основних елементів, включених за схемою роздільного резервування з навантаженим резервом (m = 1).

7. Як оцінюється ВБР під час мажоритарного резервування?

8. Де найчастіше застосовується динамічне резервування?

9. Складіть структурну надійність пристрою КС, що складається з 4-х основних елементів, включених за схемою загального резервування з навантаженим резервом приm = 2.

10. При якому способі резервування пристроїв ІС завжди присутні перемикачі (комутатор)?

Література: 1,2,3,5,6,7.

Багатьом відомі різні системистворення образів дисків та резервного копіюванняданих, наприклад Acronis True Image, Pagaron Drive Backup, Ghost, Time Machine для Mac-сумісних комп'ютерів та ін. Компанія Microsoft також впровадила у свої операційні системи систему резервного копіювання даних, яка доступна як для звичайних користувачів, так і для системних адміністраторів. До випуску операційної системи Windows Vistaкомпанія Microsoft пропонувала користувачам систему резервного копіювання NTBackup та утиліту System Restore, які мали безліч недоліків. З виходом Windows Vista та переходом на формат зберігання образів VHD з'явилася можливість простішого резервного копіювання даних та створення образів операційної системи засобами нового комплексу утиліт під назвою Windows Backup та Restore. Після випуску нових операційних систем цей компонент удосконалювався та модифікувався. У цій статті ми розглянемо, що пропонує компанія Microsoft кінцевому користувачеві для резервування даних у операційній системі Windows 8, що нещодавно вийшла. Але спочатку коротко розповімо про основні типи резервного копіювання, які реалізовані в численних продуктах різних компаній.

Види резервного копіювання

Резервне копіювання поділяється на різні види в залежності від завдань, які ставляться перед тим, що його реалізує. програмним забезпеченням. В одних випадках користувачам необхідно лише створювати копії важливих файлів, що зберігаються на диску, в інших – створювати повноцінні образи операційної системи з можливістю відкату всіх попередніх змін. При цьому для системних адміністраторів надаються можливості централізованого зберігання резервних копій даних, що спрощує контроль за версіями резервних копій та відновлення систем у міру потреби. Природно, залежно від обраного типу резервного копіювання задіюється той чи інший алгоритм порівняння та збереження файлів - або побайтове, або посекторне копіювання з джерела даних, коли інформація точно записується на носій з бекапом. Для відновлення файлів і даних також можуть використовуватися функції файлових систем, що підтримують журналювання та протоколювання змін, - спочатку робиться повний зліпок файлової системи, а дані в резервну копію зберігаються при необхідності, якщо окремі файли позначені як змінені. Файлові системи з розширеною підтримкою контролю версії підходять для такого випадку найкращого, оскільки суттєво економлять місце на резервному носії. Окрім традиційного створення резервних копій файлів, що не використовуються в даний момент, існують алгоритми резервування в реальному часі. У цьому випадку резервне копіювання відбувається навіть тоді, коли файл відкритий у програмі. Така можливість досягається завдяки використанню снапшотів (snapshot) файлових систем та активно застосовується, наприклад, у системах віртуалізації для роботи з віртуальними дисковими накопичувачами. Процес резервування даних може відбуватися кількома шляхами. Розглянемо найпоширеніші їх.

Клонування розділів та створення образів

Клонування має на увазі копіювання розділу або розділів диска з усіма файлами та директоріями, а також файловими системамина резервний носій, тобто створення повної копії даних іншому носії. Це вимагає великої кількостіпростору на резервному носії, але в той же час дозволяє досягти найповнішого резервування окремого ПК або диска з даними. Також особливо слід згадати про клонування системи у вигляді спеціального образу – віртуального накопичувача, тобто окремого файлу, який може містити кілька розділів диска. Такий образ може бути створений засобами операційної системи. Він дозволяє скоротити обсяг даних, а також надає можливість згодом працювати з ним, як зі звичайним диском, або підключати його до віртуальним машинам, Що спрощує перенесення операційних систем з одного сервера або комп'ютера на інший. Сьогодні віртуальні образи набирають популярності за рахунок гнучкості підключення, а також кросплатформенності та легкого перенесення з одного комп'ютера на інший. Як правило, клонування або створення образу для резервного копіювання відбувається досить рідко, оскільки обсяг займаний резервною копією, дуже великий. Подібні процедури застосовуються в більшості випадків саме для створення копії операційної системи з усіма файлами, а не резервування окремих даних на диску. Для резервування даних, які часто змінюються або задіяні в роботі, повсюдно використовується інший тип резервного копіювання - повне файлове резервування.

Повне файлове резервування

Такий тип резервного копіювання передбачає створення дублікатів всіх файлів на носії простим методом- Копіюванням з одного місця в інше. Повне файлове резервування внаслідок тривалості процесу зазвичай проводиться у неробочий час, що пояснюється надто великими обсягами даних. Такий тип резервування дозволяє зберегти важливу інформацію, але через великі терміни резервування він не дуже підходить для відновлення даних, що швидко змінюються. Повне файлове копіювання рекомендується проводити не рідше одного разу на тиждень, а ще краще чергувати його з іншими типами файлового копіювання: диференційним та інкрементним.

Диференційне резервування

Диференціальне резервування передбачає копіювання лише тих файлів, що були змінені з останнього повного резервного копіювання. Це дозволяє зменшити обсяг даних на резервному носії та за необхідності прискорити процес відновлення даних. Оскільки диференціальне копіювання зазвичай виробляється набагато частіше, ніж повне резервне копіювання, воно дуже ефективно, оскільки дозволяє відновлювати ті дані, які зазнали зміни зовсім недавно, і відстежувати історію зміни файлів з повного копіювання.

Інкрементне резервування (Incremental backup)

Інкрементне резервування дещо відрізняється від диференціального. Воно має на увазі, що при першому запуску відбувається резервне копіювання тільки тих файлів, які були змінені з тих пір, як у останній развиконувалося повне чи диференціальне резервне копіювання. Наступні процеси інкрементного резервування додають лише ті файли, які зазнали зміни з моменту попередньої процедури резервування. При цьому нові або нові файли не замінюють старі, а додаються на носій незалежно. Звичайно, в цьому випадку історія зміни файлів збільшується з кожним етапом резервування, а відновлення даних для цього типу резервування відбувається набагато довше, оскільки необхідно відновити всю історію змін файлів, крок за кроком. Однак при диференціальному резервуванні процес відновлення більш простий: відновлюється основна копія і до неї додаються останні дані диференціального резервування.

Багато програмних пакетів для резервування використовують різні види резервування, а найчастіше поєднують їх з метою більшої ефективності та економії місця. Системні утиліти Windows, про які ми розповімо в цій статті, також задіяні різні види резервування, що дозволяє динамічніше і оперативніше відновлювати дані користувачів залежно від ситуації. Для серверних операційних систем Windowsдоступна більша кількість утиліт для відновлення, ніж для настільних операційних систем Windows, але тут ми розглянемо лише доступні звичайним користувачам. Більш того, для різних редакцій ОС Windows набір компонентів відрізняється, що зумовлено поділом операційних систем на корпоративні та домашні. Для операційних систем Windows існують дві основні утиліти резервного копіювання даних, які різняться видом резервування.

Windows Backup and Restore

Компонент Windows Backup And Restore (Архівація та Відновлення) став доступним користувачам починаючи з виходу операційної системи Windows Vista та відповідає за створення повного бекапа операційної системи з можливістю інкрементного резервування. З виходом операційної системи Windows 8 цей компонент змінив назву Windows 7 File Recovery. Хоча він нічого зі свого функціоналу і не втратив, Microsoft рекомендує використовувати для резервування даних нову утиліту File History, яка включена до операційних систем Windows 8 і Server 2012, але про неї ми розповімо трохи пізніше. Windows Backup And Restore дозволяє створювати автоматичний повний бекап на змінний носій, оптичні дискиабо у спеціальне місце на віддаленому сервері.

Остання можливість доступна лише для певних редакцій Windows 7/8, оскільки позиціонується як рішення для ІТ-адміністраторів компаній. Повний бекап системи у разі використання цього компонента передбачає як збереження файлів користувачів, а й можливість створення образу всієї операційної системи та резервування окремих дисків комп'ютера. Для користувача також є створення виключно образу системи, який згодом можна не тільки витягти на новий носій цього комп'ютера, але й використовувати як віртуальний диску системах віртуалізації. У разі застосування даного компонента користувач може задати ті папки, які необхідно резервувати, а також вказати системні диски, які потрібно зберігати при повному бекапі. При резервуванні файлів користувача Windows Backup And Restore використовує інкрементне резервування даних, що дозволяє отримати більшу кількість зліпків файлів у різні моменти часу. Зазвичай повне резервування виконується раз на тиждень і передбачає не лише резервування файлів користувача, а й створення образу системи, а також копіювання даних для точок відновлення Windows System Recovery. Процес відновлення файлів користувачів може відбуватися прямо з-під операційної системи - він досить простий і зрозумілий більшості користувачів. Відновлення системи при серйозному збої може бути здійснено за допомогою вбудованих утиліт Windows Recovery. Для цього необхідно або створити новий спеціальний диск відновлення, або використовувати настановний образ операційної системи, з якого вона встановлювалася на ПК раніше. Під час завантаження в режимі відновлення Windows Recovery запропонує користувачеві на вибір такі режими відновлення: відновлення файлів, перехід до певної точки відновлення, вилучення резервного образу системи на основний системний диск. Дані відновлення в цьому випадку можуть бути взяті з оптичного носія, зовнішнього або внутрішнього накопичувача, а також з мережевого сховища даних. Редакція операційної системи у разі ролі не грає. На жаль, незважаючи на те, що Windows Backup And Restore – досить потужний і зручний компонент операційної системи, компанія Microsoft заявила, що, згідно з проведеними дослідженнями, цією утилітою користуються в кращому разі 5% користувачів. У зв'язку з цим для більш простого та ефективного резервування даних компанія Microsoft розробила для користувачів наступне покоління резервування системи - Windows FileІсторія.

Windows File History

Windows File History, новий компонент операційних систем Windows 8 і Server 2012, до певної міри заміщає свого попередника - Windows Backup And Restore. Він має замінити лише інкрементне файлове резервування, тоді як створення образів системи та режим повного резервного копіювання можуть бути виконані виключно з допомогою Windows 7 File Recovery. Компонент Windows File History спочатку розроблявся як зручне та практичне рішення для користувачів, яким потрібний прозорий спосіб резервування своїх важливих даних. При розробці цієї утиліти особлива увага була приділена простоті ініціалізації процесу у поєднанні з можливістю швидкого переглядувсіх збережених даних. Процес резервування за допомогою нової програми відбувається непомітно для користувача в автоматичному режимі і не вимагає від нього додаткових дій. Не можна не відзначити модифікування резервування на мережеві пристрої, що дозволяє легко та зручно працювати зі збереженими файлами, якщо використовуються мобільні підключеннячи слабкі канали зв'язку.

За основу утиліти Windows File History було взято частину базового функціоналу Windows Backup And Restore, в якій перероблено візуальну складову, відповідальну за представлення збережених даних користувача. Перегляд раніше збережених даних тепер доступний з файлового менеджера Windows Explorerза допомогою окремої вкладки History. Це дозволяє швидко знайти необхідні файлита відновити їх у будь-яке місце в системі. Незважаючи на те, що процес резервування ґрунтується на інкрементному резервуванні, при роботі з ним не виникає думки, що це саме резервування, це швидше історія створення, модифікування або видалення файлів користувачів, доступна в будь-який момент. Такий підхід до резервування даних, безумовно, підійде більшості недосвідчених користувачів, оскільки процес зручний і наочніший у застосуванні, ніж робота з Windows Backup And Restore.

Для резервування даних за допомогою Windows File History можна використовувати оптичні носії, зовнішні накопичувачі або мережеві сховища даних. Звичайно, зберігання даних на оптичних носіях – це скоріше данина традиціям, ніж реальний метод застосування інкрементного резервування, адже дані можуть змінюватися дуже часто. Оптимальним виборомдля звичайних користувачів резервування на зовнішній або внутрішній накопичувач.

Для простоти роботи в Windows 8 кожен зовнішній накопичувач, що підключається, може використовуватися як засіб для резервування за допомогою Windows File History. Так, якщо накопичувач підключений, в опціях меню, що випадає при автозапуску, тепер є окрема вкладка, що дозволяє в один клік призначити підключений диск як накопичувач для резервування. При цьому навіть у випадку, якщо диск був згодом відключений від системи, резервування даних відновиться, як тільки він буде встановлений назад. Аналогічний підхід застосовується у разі резервування даних на мережеве сховище. Відключення від локальної мережініяк не вплине на роботу системи, а при появі мережевого оточення операційна системаавтоматично розпочне новий цикл резервування згідно з розкладом. Прозора система активації функцій Windows File History – це справді величезний плюс для користувача.

За замовчуванням резервування за допомогою утиліти Windows File History відбувається щогодини, проте при необхідності користувач може сам вибрати проміжки часу між кожним резервуванням даних. Користувачеві доступна можливість встановити проміжки між резервуванням від 10 хвилин до 1 дня. Для Windows File History можна встановити лише одне поточне місце для резервування, проте, якщо додати кілька накопичувачів до місць резервування, вони можуть використовуватися поперемінно залежно від їх доступності. Це зручно у разі застосування мережевого сховища та окремого накопичувача. Таким чином, дані будуть зберігатися в декілька місць, залежно від поточної конфігурації. Також не можна відзначити функцію вибору кількості глибини збережених копій. Наприклад, через один або кілька місяців система може автоматично затирати старі дані, замінюючи їх новими. Це дозволяє заощаджувати простір у тому місці, куди відбувається резервування даних. Крім того, користувач може використовувати до 25% простору накопичувача для резервування даних.

Утиліта Windows File History за замовчуванням резервує папки, що найбільш активно використовуються, а саме - «Контакти», «Вибране» та «Робочий стіл». Крім того, резервування автоматично застосовується до всіх папок «Бібліотеки», що використовуються. Користувач може створювати власні бібліотеки даних, які є символьними посиланнями на реальні папки комп'ютера. Тобто, якщо користувачеві необхідно резервувати конкретну папку на ПК, йому перед інсталяцією Windows File History необхідно додати цю папку до бібліотек. До того ж, якщо деякі папки потрібно виключити з резервування, то користувач може вибірково виключити всі бібліотеки користувача або набір папок, що часто використовуються. З урахуванням активної інтеграції з функцією «хмарного» зберігання даних Windows Skydriveвикористання цього «хмарного» сервісу може бути націлене на резервування важливих даних користувача, що зберігаються в «хмарі». Для того, щоб така зв'язка працювала, необхідно лише встановити Skydrive, - після цього він автоматично додасться в бібліотеки і буде резервуватися при необхідності. На жаль, функція резервування даних на «хмару» поки недоступна користувачам, але компанія Microsoft вже планує додати певну можливість резервувати дані на «хмарні» сховища даних у майбутніх версіях своїх ОС.

Таким чином, нова системарезервування Windows File History відмінно підходить для більшості користувачів. Простий і зрозумілий інтерфейс з можливістю швидкого додавання та відновлення файлів набагато ближче до сучасного користувача, ніж попередня версіяінкрементного резервування у Windows Backup And Restore.

У цій статті ми ознайомимо читача зі значенням резервування у широкому розумінні цього терміна. Також будуть розглянуті його види, загальне уявлення, взаємозв'язок із природними явищами та багато іншого.

Вступ

Резервування – це універсальний принцип, що забезпечує надійність системи будь-якого типу. Такі види систем широко поширюються та застосовуються в природі, технологіях та техніці.

До видів резервування належать:

• апаратна форма резервування, яскравим прикладом якої може бути дублювання;
• інформаційний тип резервування, наприклад, методика, що виявляє помилки та корелює їх;
• тимчасове резервування, яке можна спостерігати у методиці альтернативного виду логіки;
• резервування програмного типупредставлено функціонально рівноцінними програмами.

Технічні системи

За визначенням резервування необхідно розглядати як метод, що підвищує характеристики та надійність певного пристрою, механізму. А також за допомогою даного явища можна підтримувати пристрій на певному необхідному рівні за допомогою включення запасного набору елементів і зв'язку. Однак це додатковий захід підтримки, накладений додатково.

Дане поняття можна розглядати як у вузькому значенні, наприклад, резервуванні квитків, так і широкому, наприклад, використання резервних механізмів на промислових об'єктах. Однак в обох випадках це буде способом запобігти можливим неполадкам у подальшому розвитку подій, які призвели б до порушення цілісності системи в довгостроковій перспективі. Головна причина необхідності наявності запасних способів підтримки системи у стані норми диктується набором вимог щодо державної промислової безпеки. Велике значення резервування має у техніці, призначеної для військового ремесла.

За допомогою цього явища відбувається забезпечення безпеки атомних електростанцій, які ставляться на рівень із фізичними поділами та різноманітністю типів обладнання, призначених для реалізації найважливіших принципів одиничної форми відмови.

Системи безпеки для таких важливих об'єктів, як АЕС, мають триразовий варіант резервування. Останні ж російські проекти, реалізовані під час будівництва в КНР, мають резервування у чотириразовій формі.

Елемент пристрою, що відноситься до мінімізованих структур, що забезпечує його здатність виконувати роботу, називається основним. Резервні елементи є деталі, призначення яких полягає у забезпеченні працездатності механізму, внаслідок відмови основних частин.

У технологічній системі, резервування можна класифікувати за набором ознак, головними серед яких є висота рівня резервування, кратність, стан запасних елементів до їх введення в роботу, здатність основних та резервних деталей працювати спільно.

Відмова частини системи у виробі, призначеному для резерву, може статися лише після виходу з робочого стану головного пристрою та всіх запасних елементів системи. Резервованою можна назвати групу елементів, в якій відмова роботи однієї з них або навіть більше не призведе до поломки всієї системи. Всі частини механізму, здатні виконувати свої функції, будуть і далі їх виконувати, а роботу запчастин, що бракують, бере на себе резервний пристрій. Цей спосіб заміщення називають функціональним резервуванням.

Відповідно до масштабу та одиниці розрахунку розрізняють такі види резервування:

• загальне, у якому резерв необхідний продовження роботи у разі відмови всього об'єкта;
• роздільне, у якому відбувається резервація окремих частин об'єкта;
• приватне, що передбачає резервування групи однакового набору елементів.

Аналізуючи резервні системи, людина дійшла висновку, що рівень інтенсивності відмов резервованого об'єкта зростає зі збільшенням часу. Нерезервована структура має однакову силу впливу часу на можливість відмови відповідно до резервованої. Однак це не вказує на те, що відсутністю поломки в системі і, отже, не використання запасу можна виправдати його відсутність до моменту відмови системи. Основуючи думку на розумінні цього явища, можна зробити висновок, що резервування має сенс застосовувати в системах, необхідних для короткочасної експлуатації, а критично важливу систему необхідно убезпечити за допомогою інших надійних методів.

Важливо зважати на особливість призначення резервної системи. Це обумовлюється тим, що метод, який використовується для цифрової системиз безперервним типом діяльності, буде малопридатним для системи з пристроєм аналогового типу. У силу цього і виникає проблема зі створенням способу резервування для всіх систем одночасно.

Існує спосіб оцінки ефективності резервування, у якому з використанням коефіцієнта, що відповідає за підвищення надійності, обчислюють показники безвідмовності співвідношень:

yp = P(t)p/P(t)

Q Q = Q (t) / Q (t) p

У таких розрахунках P(t) та Q(t) - вказують на можливість безвідмовної працездатності та шанс відмови для системи резерву.

P(t) і Q(t) - висота ймовірності роботи безвідмовного характеру та ймовірність, при якій відбудеться відмова нерезервованого типу системи.

Загальний тип

У загальному резервуванні запас виробляється одночасно для всієї системи. Залежно від способу, яким було здійснено введення резервного пристрою, загальне резервування можна розглядати на постійній основі та на заміщенні. У разі застосування загального типу резерву запасні пристрої підключаються до основних і залишаються включеними в них протягом усього режиму роботи.

Резервування постійного типу

Постійне резервування - це форма запасу, в якій є відносно проста схемабудівлі, немає перерв у роботі навіть у разі відмови якогось елемента.

Очевидним недоліком навантаженого резерву є підвищення витрати енергії і «старіння» запасних елементів разом з основними. Внаслідок цього потреба замінити елементи основного складу обумовлюватиме наявність заміни та запасних.

Заміщення

При резервуванні коштів будь-яких об'єктів, які можна буде використовувати з метою відновити роботу системи при її збої, цей процес може відбуватися шляхом заміщення.

Резервування методом заміщення може виконуватися інший системою автоматичного типу чи людської рукою. У разі використання автоматичного втручання необхідно, щоб машина, що виконує роботу, мала високу надійність. Використання ручної заміни елементів збільшує час, витрачений на перемикання. Однак високий показник надійності оператора, що замінює деталь, може братися до уваги при порівнянні роботи людини та машини.

Поділ у резервуванні

Роздільний вид резервування передбачає введення індивідуального резерву, призначеного всім частин системи надлишкового типу. Воно ділиться на загальне та заміщаюче. Роздільна заміщення характеризується ймовірністю наявності відмови у системі лише у разі, якщо відмова одному місці відбудеться двічі. Математичні аналізи показують нам, що використання роздільного резервування дасть вищий показник надійності системи.

Взаємозв'язок із біологією

У біології простежувати резервування можна завдяки спостереженню тварин. Наприклад, організм, місце якого лежить на початку ланцюга живлення, користується резервуванням для забезпечення відтворення виду у множині за допомогою великої плодючості. Травоїдна тварина, у переважній кількості випадків, має більше нащадків, ніж хижак.

Резервування - це запобіжний захід, який широко використовується і нашим організмом. Прикладом може бути дублювання органів зовнішнього типу (двох очей, рук, вух і ніздрів). Згадуючи внутрішні органи, можна відзначити дубльовані статеві залози та нирки. Наявність цього явища в організмі може підвищувати його функціональний набір можливостей. Дубльовані людські очі дають можливість реалізувати зір у стереоскопічній формі.

Наукою, що вивчає резервування у живих системах, називається біоніка.

Резервування та організаційні системи

В організаційній системі резервування - це наявність суб'єкта, здатного виконувати обов'язки керівника всього об'єкта, проекту чи підприємства, на момент відсутності глави. І тому призначаються заступники на відповідальні посади. Найчастіше передбачається наявність кількох заступників, відповідальних різні функції керівника.

Організаційні системи, на зразок армії, використовують поняття запасу, що за фактом є резервуванням кадрів.

Висновок

Запас можна назвати синонімом до слова "резервування". Це широко використовується всіма видами живих і механізованих систем і є основою безлічі найважливіших біологічних явищ і процесів. Існує чимало способів здійснення аналізованої дії, кожен з яких має свою специфіку та значення. Резервування має надзвичайно великий розмір діаграми діапазону елементів всього живого, який він може поширитися.