四种冗余
冗余技术
冗余技术:冗余技术又称储备技术,它是利用系统的并联模型来提高系统可靠性的一种手段。
冗余分为:工作冗余Байду номын сангаас后备冗余。
工作冗余:是一种两个或以上的单元并行工作的并联模型。平时,由各处单元平均负担工作,因此工作能力有冗余。
冗余是指对于实现系统规定功能是多余的那部分资源,包括硬件、软件、信息和时间。通常冗余技术分为4类:
(1)结构冗余,按其工作方法可以分为静态、动态和混合冗余;
(2)信息冗余,指的是为了检测或纠正信息在运算或传输中的错误另外加的一部分信息;
(3)时间冗余,是指以重复执行指令或程序来消除瞬时错误带来的影响;
后备冗余:平时只需一个单元工作,另一个单元是冗余的,用于待机备用。
实例:以计算机为例,其服务器及电源等重要设备,都采用一用二备甚至一用三备的配置。
正常工作时,几台服务器同时工作,互为备用。
电源也是这样。一旦遇到停电或者机器故障,自动转到正常设备上继续运行。
确保系统不停机,数据不丢失。
冗余
高可靠性是过程控制系统的第一要求。
冗余技术是计算机系统可靠性设计中常采用的一种技术,是提高计算机系统可靠性的最有效方法之一。
为了达到高可靠性和低失效率相统一的目的,我们通常会在控制系统的设计和应用中采用冗余技术。
合理的冗余设计将大大提高系统的可靠性,但是同时也增加了系统的复杂度和设计的难度,应用冗余配置的系统还增加了用户投资。
因此,如何合理而有效的进行控制系统冗余设计,是值得研究的课题。
1:冗余技术冗余技术概要:冗余技术就是增加多余的设备,以保证系统更加可靠、安全地工作。
冗余的分类方法多种多样,按照在系统中所处的位置,冗余可分为元件级、部件级和系统级;按照冗余的程度可分为1:1冗余、1:2冗余、1:n冗余等多种。
在当前元器件可靠性不断提高的情况下,和其它形式的冗余方式相比,1:1的部件级热冗余是一种有效而又相对简单、配置灵活的冗余技术实现方式,如I/O卡件冗余、电源冗余、主控制器冗余等。
因此,目前国内外主流的过程控制系统中大多采用了这种方式。
当然,在某些局部设计中也有采用元件级或多种冗余方式组合的成功范例。
控制系统冗余设计的目的:系统运行不受局部故障的影响,而且故障部件的维护对整个系统的功能实现没有影响,并可以实现在线维护,使故障部件得到及时的修复。
冗余设计会增加系统设计的难度,冗余配置会增加用户系统的投资,但这种投资换来了系统的可靠性,它提高了整个用户系统的平均无故障时间(MTBF),缩短了平均故障修复时间(MTTR),因此,应用在重要场合的控制系统,冗余是非常必要的。
二个部件组成的并联系统(互为冗余)与单部件相比,平均无故障时间是原来的1.5倍。
系统的可用性指标可以用两个参数进行简单的描述,一个是平均无故障时间(MTBF),另一个是平均修复时间(MTBR)。
系统的可用性可用下式表示:系统可用性=MTBF/(MTBF+MTBR)当可用性达到99.999%时,系统每年停止服务的时间只有6分钟。
2:控制系统冗余的关键技术冗余是一种高级的可靠性设计技术,?1:1热冗余也就是所谓的双重化,是其中一种有效的冗余方式,但它并不是两个部件简单的并联运行,而是需要硬件、软件、通讯等协同工作来实现。
四个主流品牌PLC冗余方案介绍
四种常见品牌冗余PLC方案介绍下面介绍四种经常使用的PLC冗余方案:西门子S7-300(400)软冗余与S7-400H硬冗余、施耐德Quantum硬冗余、罗克韦尔的ControlLogix硬冗余和SLC500软冗余〔目前快要停产〕、ABB 的AC800M硬冗余方案。
1 西门子冗余方案1.1 西门子S7-300/400软冗余方案:软冗余方案是实现冗余功能的一种低本钱解决方案,可以应用于对主备系统切换时间要求不高的控制系统中。
其软件、硬件包括:1套STEP7编程软件〔V5.4〕加软冗余软件包(V1.2);2套PLC控制器及I/O模块,可以是S7-300或S7-400系统;3条通讯链路,主系统与从站通讯链路〔PROFIBUS 1〕、备用系统与从站通讯链路〔PROFIBUS 2〕、主系统与备用系统的数据同步通讯链路〔MPI 或PROFIBUS 或Ethernet〕;假设干个ET200M从站,每个从站包括2个IM153-2接口模块和假设干个I/O模块;除此之外,还需要一些相关的附件,用于编程和上位机监控的PC-Adapter〔连接在计算机串口〕或CP5611〔插在主板上的PCI槽上〕或CP5511〔插在笔记本的PCMIA槽里〕、PROFIBUS电缆、PROFIBUS 总线链接器等就可以组成一套完整的软冗余系统。
在软冗余系统进行工作时,A、B控制系统〔处理器,通讯、I/O〕独立运行,由主系统的PLC掌握对ET200从站中的I/O控制权。
A、B 系统中的PLC程序由非冗余用户程序段和冗余用户程序段组成,主系统PLC执行全部的用户程序,备用系统PLC只执行非冗余用户程序段,而跳过冗余用户程序段。
A路与B路CPU的程序需在OB1或OB35里调用FB 101 ‘SWR_ZYK’功能块,FB101块中封装了冗余功能的程序段,实现冗余功能。
调用FB101时,你可以在线地读出RETURN_V AL参数的数值,如果为0,说明冗余链接正常。
硬件冗余基本形式
硬件冗余基本形式硬件冗余基本形式硬件冗余是指在计算机或其他电子设备中使用多个备份组件,以提高系统的可用性和可靠性。
在计算机系统中常见的四种基本硬件冗余形式包括:单备份、同等备份、独立备份和三重备份。
一、单备份单备份是指系统中只有一个元件或部件,如果它出现故障,整个系统将会停止工作。
这种形式没有冗余设计,不适用于要求高可用性和可靠性的应用场景。
二、同等备份同等备份是指系统中有两个或更多相同的元件或部件,它们同时工作并提供相同的服务。
如果其中任何一个出现故障,其他备份将会继续提供服务,确保系统可用性和可靠性。
举例来说,计算机系统中可能有两个处理器(CPU),它们工作在同一个频率和时钟周期下,并执行相同的操作。
如果其中的一个处理器出现故障,另外一个处理器将立即接管它的工作,确保计算机系统的正常运行。
三、独立备份独立备份是指系统中有两个或多个独立的备份元件或部件,它们提供相同的服务,并独立工作。
这种形式比同等备份更可靠,因为独立备份不会遭受同一种故障,以避免单点故障并提高系统的可用性和可靠性。
举例来说,一台服务器可能有多个电源,它们可以独立工作,并提供相同的电力供应。
如果其中一个电源出现故障,其他电源将继续为服务器提供电力,确保服务器的可用性和可靠性。
四、三重备份三重备份是指系统中有三个备份元件或部件,它们提供相同的服务,但使用不同的工作算法和软件。
这种形式比独立备份更可靠,因为三重备份在一定程度上可以容忍多个故障。
举例来说,一些商业飞机的飞行控制系统采用三重备份。
它们由三个控制器组成,每个控制器使用不同的软件和算法工作。
如果两个控制器出现故障,第三个控制器仍然可以保持系统可用性和可靠性,确保飞机安全降落。
总结硬件冗余是提高系统可用性和可靠性的一种重要方式。
在计算机系统中,常见的四种硬件冗余形式包括了单备份、同等备份、独立备份和三重备份。
在设计系统时,需要根据应用场景选择合适的冗余形式,以确保系统的可用性和可靠性。
冗余技术的分类及优缺点分析
冗余技术的分类及优缺点分析数据冗余技术是使用一组或多组附加驱动器存储数据的副本,这就叫数据冗余技术。
比如镜像就是一种数据冗余技术。
数据冗余技术。
工控软件开发中,冗余技术是一项最为重要的技术,它是系统长期稳定工作的保障。
OPC技术的使用可以更加方便的实现软件冗余,而且具有较好的开放性和可互操作性。
数据冗余是指数据之间的重复,也可以说是同一数据存储在不同数据文件中的现象。
可以说增加数据的独立性和减少数据冗余是企业范围信息资源管理和大规模信息系统获得成功的前提条件。
为简化流程所造成额数据冗余。
例如向多个目的发送同样的信息、在多个地点存放同样的信息,而不对数据进行分析而减少工作量。
为加快处理过程而将同一数据在不同地点存放。
例如并行处理同一信息的不同内容,或用不同方法处理同一信息等。
为方便处理而是同一信息在不同地点有不同的表现形式。
例如一本书的不同语言的版本。
数据中心网络通常使用更多设备。
在实际操作过程中,每台设备都面临各种意外威胁,例如软件异常,硬件故障,甚至是外部影响(例如:电源电路故障,自然灾害)。
设备级冗余设计可以通过关键组件的冗余,灵活,快速的故障检测和恢复来最大程度地减少故障的影响。
当前,数据中心设备的多个硬件组件支持冗余备份,例如设备的电源,业务板,风扇,主控制板等。
当一个组件发生故障时,其他组件可以立即工作,并且所有硬件组件都支持实时插入和移除。
除硬件冗余技术外,更重要的部分是软件冗余技术。
IRF是一种网络设备虚拟化技术。
IRF技术可以实现全局跨设备链路聚合,从而提供全面的链路级冗余保护。
同时,IRF技术还实现了跨设备的三层路由冗余,可以支持多种单播路由协议和组播路由协议的分布式处理,并实现多种路由协议的冗余备份技术。
目前,许多设备还支持不中断服务升级的冗余备份技术,即ISSU,可以在设备正常运行时完成软件升级。
软件冗余技术还包括支持为主服务器和从服务器设置两个启动文件。
设备启动时,可以根据优先级选择启动文件(主要优于备份),并在软件异常时启动备份软件。
dcs io常用的冗余方式
dcs io常用的冗余方式
DCS(分布式控制系统)的IO(输入/输出)常用的冗余方式有
以下几种:
1. 冗余控制器,这种方式包括主备控制器冗余和热备控制器冗余。
主备控制器冗余是指系统中有一个主控制器和一个备用控制器,备用控制器在主控制器发生故障时接管控制系统的运行。
热备控制
器冗余是指系统中有两个或多个控制器同时工作,当其中一个控制
器发生故障时,其他控制器能够立即接管其功能,实现无缝切换。
2. 冗余电源,为了确保IO系统的稳定运行,可以采用冗余电
源的方式,即在系统中设置多个电源模块,当一个电源模块发生故
障时,其他电源模块能够自动接管其功能,保证系统的稳定供电。
3. 冗余通信,在IO系统中,通信模块也是一个重要的组成部分。
为了提高通信的可靠性,可以采用冗余通信的方式,即设置多
个通信模块,当一个通信模块发生故障时,其他通信模块能够继续
保持系统的通信功能,确保系统的正常运行。
4. 冗余网络,在现代的DCS系统中,网络通信是至关重要的。
为了确保网络的稳定和可靠性,可以采用冗余网络的方式,包括冗余网络拓扑结构和冗余网络设备。
冗余网络能够在网络设备或链路发生故障时,自动切换到备用链路或设备,保证系统的通信畅通。
综上所述,DCS系统的IO常用的冗余方式包括冗余控制器、冗余电源、冗余通信和冗余网络。
这些冗余方式能够提高系统的可靠性和稳定性,确保系统在面对故障时能够继续正常运行。
容错技术的4种手段
容错技术的4种手段引言随着信息技术的快速发展,各种软件系统已经成为现代社会的重要组成部分。
然而,软件系统的错误和故障也时有发生,给用户带来了不便和损失。
为了提高软件系统的稳定性和可靠性,人们提出了各种容错技术。
本文将讨论容错技术的四种主要手段:冗余技术、错误检测与纠正技术、恢复技术以及容错编码技术。
一、冗余技术冗余技术是指在软件系统中增加冗余资源或功能来提高系统的可靠性和容错能力。
冗余技术可以分为硬件冗余和软件冗余两种类型。
1. 硬件冗余硬件冗余是指通过增加冗余的硬件设备来提高系统的容错性。
常见的硬件冗余技术包括:•备份冗余:将系统分为主系统和备份系统,当主系统发生故障时,备份系统会自动接管工作。
•热备插件:系统在工作时可以插拔硬件设备,当某个设备发生故障时,可以立即更换并继续工作。
•重建冗余:在系统中使用多个相同的硬件设备,并通过算法保持它们的状态一致,当某个设备发生故障时,可以用其他设备进行重建。
2. 软件冗余软件冗余是指通过增加冗余的软件模块或进程来提高系统的容错性。
常见的软件冗余技术包括:•任务冗余:将同一个任务分为多个子任务并行执行,当某个子任务发生故障时,其他子任务可以继续执行。
•数据冗余:在系统中存储多份相同的数据副本,当某个副本发生错误时,可以使用其他副本进行恢复。
•算法冗余:在系统中使用多个算法解决同一个问题,并通过多数投票等方法来选择正确的结果。
二、错误检测与纠正技术错误检测与纠正技术是指通过添加或嵌入检错和纠错代码来检测和修复软件系统中的错误。
常见的错误检测与纠正技术包括:1. 奇偶校验奇偶校验是一种简单的错误检测技术,它通过在数据中添加一个校验位来检测数据传输过程中的错误。
校验位的奇偶性可以用来判断数据是否发生错误。
2. 循环冗余校验 (CRC)CRC是一种更强大的错误检测技术,它通过生成多项式来在数据中添加冗余信息,然后将生成的校验码与接收到的数据进行比较,从而检测出数据传输过程中的错误。
冗余设计的例子及解析
冗余设计的例子及解析
冗余设计是指在系统设计中增加冗余的部分,以提高系统的可靠性和
容错性。
下面将介绍几个冗余设计的例子及其解析。
1. RAID(磁盘阵列)
RAID是一种通过将多个硬盘组合成一个逻辑驱动器来提高数据存储可靠性和性能的技术。
RAID技术通过将数据分散存储在多个硬盘上,从而提高了数据的可靠性。
当一个硬盘出现故障时,系统可以通过其他
硬盘上的数据进行恢复,从而避免了数据的丢失。
2. 双机热备
双机热备是指在系统设计中使用两台服务器,其中一台作为主服务器,另一台作为备份服务器。
当主服务器出现故障时,备份服务器会自动
接管主服务器的工作,从而保证系统的连续性和可靠性。
3. 冗余电源
冗余电源是指在系统设计中使用多个电源供应器,以提高系统的可靠性。
当一个电源供应器出现故障时,其他电源供应器可以继续为系统
提供电力,从而避免了系统的停机。
4. 冗余网络
冗余网络是指在系统设计中使用多个网络连接,以提高系统的可靠性和容错性。
当一个网络连接出现故障时,系统可以通过其他网络连接继续进行通信,从而避免了通信中断。
总之,冗余设计是提高系统可靠性和容错性的重要手段。
在系统设计中,应根据实际情况选择合适的冗余设计方案,以保证系统的稳定性和可靠性。
冗余定理常用公式
冗余定理常用公式
以下是一些常用的冗余定理公式:
1. 总冗余度(Rt)= 冗余均值(Ra)+ 故障冗余度(Rf)
其中,冗余均值指系统中各个组件之间的冗余度的平均值,
故障冗余度指系统在出现故障情况下,能够保持正常运行的能力。
2. 组件冗余度(Ru)= 1 - (故障概率/平均失效时间)
其中,故障概率指系统中某个组件出现故障的概率,平均失
效时间指该组件平均运行时间到出现故障的时间。
3. 有效冗余度(Re)= 非冗余度(Nr)- 故障冗余度(Rf)
其中,非冗余度指系统中没有冗余机制的部分的可靠性,故
障冗余度指系统在出现故障情况下,能够保持正常运行的能力。
4. 故障切换时间(Ts)= 故障检测时间(Td)+ 故障恢复时间(Tr)
其中,故障检测时间指系统检测到故障并做出相应切换的时间,故障恢复时间指系统从故障状态恢复到正常状态的时间。
以上是一些常用的冗余定理公式,用于计算系统的冗余度以及故障处理时间等指标。
具体使用哪个公式取决于具体的冗余模式和系统特点。
冗余设计基本方法
冗余设计基本方法冗余设计是一种在系统中引入冗余元素以提高系统的可靠性和容错性的设计方法。
冗余设计的基本方法有多种,下面将介绍几种常见的冗余设计方法。
1. 硬件冗余设计:硬件冗余是指在系统中使用多个相同或相似的硬件组件来实现冗余。
常见的硬件冗余设计方法包括备份冗余、冗余执行单元和冗余存储器等。
备份冗余是指使用多个相同的硬件组件,当一个组件发生故障时,系统可以自动切换到备份组件继续工作。
冗余执行单元是指在系统中使用多个相同的处理器或运算单元,可以同时进行相同的运算操作,当一个单元发生故障时,可以切换到其他正常的单元继续运算。
冗余存储器是指在系统中使用多个相同的存储器模块,可以实现数据的冗余存储,当一个模块发生故障时,可以从其他正常的模块中恢复数据。
2. 软件冗余设计:软件冗余是指在系统中使用多个相同或相似的软件模块来实现冗余。
常见的软件冗余设计方法包括备份冗余、N版本编程和重试机制等。
备份冗余是指使用多个相同的软件模块,当一个模块发生故障时,可以切换到备份模块继续工作。
N版本编程是指使用多个相同功能的软件模块,每个模块都由不同的开发团队独立开发,当一个模块发生故障时,可以切换到其他正常的模块继续工作。
重试机制是指在软件执行过程中,对可能发生错误的操作进行多次尝试,以增加操作的成功率和系统的容错性。
3. 数据冗余设计:数据冗余是指在系统中对重要数据进行多次备份存储,以提高数据的可靠性和可用性。
常见的数据冗余设计方法包括镜像备份、容错码和数据冗余存储等。
镜像备份是指将数据同时存储在多个磁盘或存储设备上,当一个设备发生故障时,可以从其他正常的设备中恢复数据。
容错码是一种通过添加冗余校验码来检测和纠正数据错误的方法,常见的容错码有海明码和纠错码等。
数据冗余存储是指将数据分散存储在多个存储设备或服务器上,当一个设备或服务器发生故障时,可以从其他正常的设备或服务器中恢复数据。
综上所述,冗余设计是一种重要的系统设计方法,通过引入冗余元素可以提高系统的可靠性和容错性。
冗余的概念(转载)
冗余的概念冗余的概念,严格的来讲是采用成倍增加的元件的方式来参加控制,以期使得因控制设备的意外而导致的损失降到最低。
冗余的意思不是留有余量,设计院现在写标书,都把留有余量的意思表达为富裕量,以避免混淆。
从冗余部件来讲,有:A.处理器冗余:一用一备或一用多备,在主处理器(称热机)失效时,备用处理器(称备用机)自动投入运行,接管控制。
又因切换的机制和速度的快慢分为:冷冗余(冷备用)和热冗余(热备用)另有部分厂家打出温备用的口号,也是冷备用的方式,但切换速度较快而已。
B.通讯冗余:最常见的就是双通道通讯电缆。
如双缆Profibus通讯或双缆ControlNet通讯。
通讯冗余简单的分,单模块双电缆方式,两套单模块单电缆双工方式。
C.I/O冗余:相对处理器和通讯,I/O 的冗余是最不容易实现的。
通常较少使用I/O的冗余,成本增加较多。
但相对重要的场合,使用I/O 冗余的也不少。
如几乎所有的DCS都可以实现I/O冗余。
模拟量的冗余好实现一些,开关量不太好实现。
I/O冗余最常见的是1:1,但也有其他方式如1:1:1表决系统等。
一般的I/O 都实现了冗余的系统,处理器往往是热备用的。
一些含糊不清的概念:软冗余:一般指代处理器的冷备用。
冷备用采用软件方式切换。
处理器一般也是成双使用的,一个使用,一个备用。
主处理器失效时,通过软件的方式切换至备用处理器。
速度慢,成本低。
硬冗余:一般指代处理器的热备用。
热备系统采用硬件方式切换。
除了成双使用的处理器外,一般还有一套热备模块,或者叫双机单元,热备模块负责检测处理器,一旦发现主处理器失效,马上将系统控制权切换至备用处理器。
相对更稳定,更安全,但成本较高。
一般的热备模块如果只有一个,那么,2个处理器肯定是插在同一个底板上的,如欧姆龙CS1D和CVM1D。
如果热备单元有2个,那么,应该是分属于2套底板的,2个热备单元之间一般采用光纤通讯,保证数据传输的同步。
也有一个例外,S7-400H可以把2套系统(电源、处理器、热备单元、通讯单元)插在同一个底板上,但那个底板实质上是完全隔离的2个底板,只是为了节省空间,作成了一个而已。
冗余
软冗余又称软件冗余,是西门子实现冗余功能的一种解决方案,可以应用于对主备系统切换时间要求不高的控制系统中。
软冗余能够实现:主机架电源、背板总线等冗余;PLC处理器冗余;PROFIBUS网络冗余(包括通信接口、总线接头、总线电缆等冗余);接口模块IM153-2冗余。
在软冗余系统进行工作时,主、备控制系统(处理器,通讯、I/O)独立运行,由主系统的PLC掌握对冗余部分ET200M从站中的I/O控制权,主、备系统通过软冗余专用程序进行数据同步。
PLC程序由非冗余(non-duplicated)用户程序段和冗余(redundant backup)用户程序段组成,主系统PLC执行全部的用户程序,备用系统PLC通过判断冗余状态跳过冗余程序,只执行非冗余用户程序。
当主系统中的组件发生故障,备用系统会自动切换为主系统,执行冗余程序,控制任务不会出现中断。
能够实现软冗余功能的CPU有具体的要求,在S7-300中,315-2DP型(包括313C-2DP、314C-2DP)以上的CPU才能支持,所有的S7-400 CPU都支持软冗余。
主、备系统的CPU型号可以不同,如其中一套系统采用S7-400系列,另一套系统采用S7-300系列。
数据同步可以通过MPI、PROFIBUS、Ethernet 三种不同的网络方式。
需要两套系统共同控制的I/O信号需要采用ET200M从站采集,由于要接入两套CPU中,因此ET200M要选用冗余的IM153-2接口模块,并且采用有源总线模块。
软件需要安装软冗余软件包,只有安装了软件冗余包STEP7中才会出现冗余功能库。
STEP7中的冗余软件包包含了多个功能块,每个功能块都有特定的功能和调用方法,而且不同程序库中的功能块应用的场合不同,使用时需要加以区分。
由于是通过软件程序来实现冗余,因此软冗余系统在编程调试时有些特点要注意。
如在OB100中初始化程序块FC100,定义系统运行的参数要正确,冗余输出映像区地址要连续。
第20章 冗余系统
第二十章冗余系统20.1概述KingSCADA 提供全面的冗余功能,能够有效地减少数据丢失的可能,增加了系统的可靠性,方便系统维护。
KingSCADA提供四重意义上的冗余功能,即双机热备、双网络冗余、双设备冗余、双IOServer。
本章将详细介绍这四种冗余的实现方法。
在介绍冗余功能之前,我们先来了解一下通道的概念:串口和专用网卡是专用通道,客户可以两种都配置也可以只选择其中一种或者都不配置。
其中串口负责检测冗余机状态,而专用网卡负责冗余机之间的数据同步,当串口通讯中断或者没有配置的时候,专用网卡将会负责状态检测和数据同步任务,当串口通讯恢复后,串口接着进行冗余状态的检测。
如果配置了专用通道,系统会优先使用专用通道;如果专用通道的连接中断,系统会自动选择网络配置中的其他网络连接进行通信,当专用通道恢复后,系统会自动切换回专用通道进行通信。
如果不使用专用通道,系统将自动选择网络配置中的主从机之间的网络进行冗余状态检测和数据的同步。
根据以上的描述可以看出几个通道的优先级:专用串口>专用网卡>普通网卡在下面的网络配置中会涉及到通道的配置。
20.2双机热备双机热备是指主机和从机通过TCP/IP网络进行连接,正常情况下主机处于工作状态,从机处于监视状态,一旦从机发现主机异常,从机将会在很短的时间内代替主机,完全实现主机的功能。
系统结构示意图如图所示:图20-1 双机热备系统结构图20.2.1双机热备的功能KingSCADA提供如下服务器冗余功能:1、实时数据服务器的冗余主从实时数据服务器的运行系统之间保持心跳,用于检测对方的运行状况,同时主从机之间将会同步实时数据。
主机正常,从机启动:主机变成激活态向从机同步数据。
主机当机,从机正常:从机变成激活态并尝试连接主机。
主机恢复,从机正常:主机转成备份态,从机向主机同步数据。
2、历史数据服务器的冗余实时数据服务器会将历史数据发送给主从历史数据服务器。
主从两个历史数据库之间不进行数据同步。
数据冗余与数据压缩
数据冗余与数据压缩数据冗余与数据压缩是信息技术领域中常见的两个概念。
本文将详细介绍数据冗余和数据压缩的定义、原理、应用场景以及实施方法。
一、数据冗余数据冗余是指在存储和传输过程中,数据中存在重复或不必要的信息。
数据冗余可能导致存储空间的浪费、数据传输速度的降低以及数据管理的复杂性增加。
因此,减少数据冗余是提高存储和传输效率的重要手段。
1.1 数据冗余的类型数据冗余可以分为以下几种类型:1. 结构冗余:指在数据的组织结构中存在的重复信息。
例如,在关系型数据库中,多个表之间可能存在相同的字段,造成了结构冗余。
2. 重复冗余:指在数据集合中存在完全相同的数据记录。
这种冗余可能是由于数据的多次复制或者数据的多个副本所造成的。
3. 过度冗余:指在数据中存在的不必要的冗余信息。
例如,某个字段的取值范围只有几种情况,但是每次存储时都重复存储了完整的取值。
1.2 数据冗余的原因数据冗余的产生主要有以下几个原因:1. 数据集成:在不同的系统中,数据可能以不同的格式和结构存储,为了实现数据的集成和共享,可能需要进行数据转换和重组,导致数据冗余。
2. 数据备份:为了保证数据的安全性和可靠性,常常需要进行数据备份。
数据备份可能导致数据的重复存储,从而增加了数据冗余。
3. 数据传输:在数据传输过程中,为了保证数据的完整性和可靠性,可能需要进行冗余的传输。
例如,通过冗余校验码进行数据传输的错误检测和纠正。
1.3 数据冗余的影响数据冗余可能带来以下几个方面的影响:1. 存储空间浪费:数据冗余会导致存储空间的浪费,增加了存储成本。
2. 数据传输速度降低:冗余数据的存在会增加数据传输的时间和带宽消耗。
3. 数据管理复杂性增加:冗余数据会增加数据的管理和维护的复杂性,增加了数据管理的难度。
二、数据压缩数据压缩是指通过一系列的算法和技术手段,将数据表示为更紧凑的形式,以减少存储空间和传输带宽的占用。
数据压缩可以分为无损压缩和有损压缩两种方式。
数据冗余与数据压缩
数据冗余与数据压缩一、引言数据冗余是指在存储和传输过程中,数据中存在重复、冗余的信息,造成为了存储空间和传输带宽的浪费。
为了解决这个问题,数据压缩技术应运而生。
数据压缩是一种通过减少数据存储和传输所需的比特数来降低数据量的技术。
本文将详细介绍数据冗余和数据压缩的概念、原理、常用方法以及应用场景。
二、数据冗余1. 概念数据冗余指在存储和传输过程中,数据中存在重复、冗余的信息。
这些冗余信息可能是由于数据的重复存储、多次传输或者数据结构设计不合理等原因导致的。
2. 数据冗余的分类数据冗余可以分为三类:存储冗余、传输冗余和计算冗余。
- 存储冗余:指在存储设备中,同一数据多次存储的情况。
例如,同一文件在不同的存储设备中保存了多份副本。
- 传输冗余:指在数据传输过程中,由于传输协议或者数据格式的限制,导致数据传输的冗余。
例如,在网络传输中,由于协议头部信息的冗余,导致传输的数据量增加。
- 计算冗余:指在数据的处理和计算过程中,由于算法或者数据结构的设计不合理,导致数据的重复计算和存储。
例如,在图象处理中,对同一像素点进行多次计算。
3. 数据冗余的问题数据冗余会导致存储空间和传输带宽的浪费,增加了存储成本和传输延迟。
此外,数据冗余还可能引起一些问题,如数据一致性的难以维护、数据错误率的增加等。
三、数据压缩1. 概念数据压缩是一种通过减少数据存储和传输所需的比特数来降低数据量的技术。
数据压缩可以分为有损压缩和无损压缩两种类型。
2. 有损压缩和无损压缩- 有损压缩:在数据压缩过程中,会丢失一部份数据的细节,但在一定程度上保持了数据的主要特征。
有损压缩通常用于音频、视频等对数据质量要求相对较低的场景。
- 无损压缩:在数据压缩过程中,不会丢失任何数据的细节,保持了数据的完整性。
无损压缩通常用于文本、图象等对数据质量要求较高的场景。
3. 常用的数据压缩方法- 字典编码:通过建立字典表,将重复浮现的数据替换为较短的编码,从而实现数据的压缩。
冗余的概念
冗余的概念冗余的概念冗余的概念,严格的来讲是采用成倍增加的元件的方式来参加控制,以期使得因控制设备的意外而导致的损失降到最低。
冗余的意思不是留有余量,设计院现在写标书,都把留有余量的意思表达为富裕量,以避免混淆。
从冗余部件来讲,有:A.处理器冗余:一用一备或一用多备,在主处理器(称热机)失效时,备用处理器(称备用机)自动投入运行,接管控制。
又因切换的机制和速度的快慢分为:冷冗余(冷备用)和热冗余(热备用)另有部分厂家打出温备用的口号,也是冷备用的方式,但切换速度较快而已。
B.通讯冗余:最常见的就是双通道通讯电缆。
如双缆Profibus通讯或双缆ControlNet通讯。
通讯冗余简单的分,单模块双电缆方式,两套单模块单电缆双工方式。
C.I/O冗余:相对处理器和通讯,I/O 的冗余是最不容易实现的。
通常较少使用I/O的冗余,成本增加较多。
但相对重要的场合,使用I/O 冗余的也不少。
如几乎所有的DCS都可以实现I/O冗余。
模拟量的冗余好实现一些,开关量不太好实现。
I/O冗余最常见的是1:1,但也有其他方式如1:1:1表决系统等。
一般的I/O 都实现了冗余的系统,处理器往往是热备用的。
一些含糊不清的概念:软冗余:一般指代处理器的冷备用。
冷备用采用软件方式切换。
处理器一般也是成双使用的,一个使用,一个备用。
主处理器失效时,通过软件的方式切换至备用处理器。
速度慢,成本低。
硬冗余:一般指代处理器的热备用。
热备系统采用硬件方式切换。
除了成双使用的处理器外,一般还有一套热备模块,或者叫双机单元,热备模块负责检测处理器,一旦发现主处理器失效,马上将系统控制权切换至备用处理器。
相对更稳定,更安全,但成本较高。
一般的热备模块如果只有一个,那么,2个处理器肯定是插在同一个底板上的,如欧姆龙CS1D和CVM1D。
如果热备单元有2个,那么,应该是分属于2套底板的,2个热备单元之间一般采用光纤通讯,保证数据传输的同步。
也有一个例外,S7-400H可以把2套系统(电源、处理器、热备单元、通讯单元)插在同一个底板上,但那个底板实质上是完全隔离的2个底板,只是为了节省空间,作成了一个而已。
四种冗余
数据冗余可以分为:空间冗余、视觉冗余、结构冗余、时间冗余。
①空间冗余:数据化图像中某个区域的颜色、亮度、饱和度等相同,则该区域里的像素点数据也是相同的,这样大量的重复像素数据就形成了空间冗余。
②结构冗余:有些图像从大域上看存在着非常强的纹理结构,如草席图像,在结构上存在冗余。
③视觉冗余:人类的视觉和听觉系统由于受到生理特征的限制,对于图像和声音信号的一些细微变化是感觉不到的,忽略这些变化后,信号仍然被认为是完好的。
我们把这些超出人类视(听)觉范围的数据称为视(听)觉冗余。
④时间冗余:图像序列中的两幅相邻的图像,后一幅图像与前一幅图像之间有较大的相关性,这表现为时间冗余,又如,在语音中,由于人在说话时,发音是一连续的渐变过程,也是一种时间冗余。
多媒体数据的冗余
多媒体数据的冗余多媒体数据的冗余1\简介多媒体数据的冗余是指在多媒体系统中,为了提高数据的可靠性和速度,通过复制或备份相同的数据来减少错误和提供冗余功能的一种技术。
本文将详细介绍多媒体数据冗余的概念、原理和应用。
2\数据冗余的概念2\1 冗余的定义数据冗余是指在多媒体系统中,为了提高数据的可靠性和性能,使用冗余技术来存储、传输和处理数据的过程中所引入的额外数据量。
2\2 冗余的分类2\2\1 结构冗余结构冗余是指通过在数据中添加额外的信息来提高数据的可靠性和可用性。
常见的结构冗余包括:数据校验码、纠错码、数据校验和等。
2\2\2 冗余备份冗余备份是指将相同的数据存储在多个地方,以提供数据的冗余存储。
常见的冗余备份包括:数据镜像、数据备份等。
2\2\3 时间冗余时间冗余是指在多媒体系统中存储数据的不同版本,以便在数据丢失或损坏时进行恢复。
常见的时间冗余包括:版本控制、数据快照等。
3\数据冗余的原理3\1 数据冗余的目的数据冗余的主要目的是:增加数据的可靠性、提高数据的可用性和可恢复性、提高系统的吞吐量和响应速度。
3\2 数据冗余的原理3\2\1 容错能力通过在数据中添加冗余信息,可以检测和纠正数据中的错误,提高数据的可靠性和可用性。
3\2\2 并行处理能力通过将数据存储在多个地方或复制多个副本,可以进行并行处理,提高系统的吞吐量和响应速度。
3\2\3 快速恢复能力通过存储多个数据版本或使用数据备份,可以在数据丢失或损坏时快速恢复数据,降低数据的丢失风险。
4\数据冗余的应用4\1 多媒体数据存储在多媒体系统中,通过使用数据冗余技术,可以提高数据的可靠性和可用性,防止数据丢失和损坏。
4\2 数据传输在多媒体数据传输过程中,通过使用冗余技术可以减少数据传输中的错误和丢包,提高数据的传输质量和速度。
4\3 数据处理在多媒体数据处理过程中,通过使用冗余技术可以提高系统的并行处理能力,提高系统的吞吐量和响应速度。
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数据冗余可以分为:空间冗余、视觉冗余、结构冗余、时间冗余。
①空间冗余:数据化图像中某个区域的颜色、亮度、饱和度等相同,则该区域里的像素点数据也是相同的,这样大量的重复像素数据就形成了空间冗余。
②结构冗余:有些图像从大域上看存在着非常强的纹理结构,如草席图像,在结构上存在冗余。
③视觉冗余:人类的视觉和听觉系统由于受到生理特征的限制,对于图像和声音信号的一些细微变化是感觉不到的,忽略这些变化后,信号仍然被认为是完好的。
我们把这些超出人类视(听)觉范围的数据称为视(听)觉冗余。
④时间冗余:图像序列中的两幅相邻的图像,后一幅图像与前一幅图像之间有较大的相关性,这表现为时间冗余,又如,在语音中,由于人在说话时,发音是一连续的渐变过程,也是一种时间冗余。