可用性技術(shù)的目標(biāo)就是通過硬件和軟件設(shè)計，使系統(tǒng)的宕機(jī)時間（Downtime） 為最小。今天，大多數(shù)電信設(shè)備供應(yīng)商都將高可用性作為一個主要的技術(shù)指標(biāo)。電信設(shè)備要求系統(tǒng)每年的連續(xù)運(yùn)行時間為99.999%，即每年宕機(jī)時間不超過5 分15秒鐘。根據(jù)可用性的計算公式 Availability = MTBF / ( MTBF + MTTR )，給出下表。

系統(tǒng)可用性示意表

    從技術(shù)的角度來看，PICMG發(fā)布的熱插拔規(guī)范只是“預(yù)警”機(jī)制，也就是當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn) 故障時，通過一種方式通知操作員按照規(guī)定的程序，在不關(guān)機(jī)的條件下更換故障模板，使系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行。當(dāng)然，在一定時間內(nèi)，故障模板上的功能是不能工作的。但 高可用性系統(tǒng)必須具有故障自動檢測、診斷和排除故障能力，保證系統(tǒng)所有功能都正常連續(xù)運(yùn)行。這就需要冗余設(shè)計（Redundancy）、自動故障切換 （Failover）以及進(jìn)行故障管理（Fault Management）。

    冗余設(shè)計的目的是為了消除單點故障（Single Point of Failure）。單點故障是指“由于系統(tǒng)中一個部件出現(xiàn)故障而將導(dǎo)致整個系統(tǒng)大部分失效或完全失效的故障”。這是高可用性系統(tǒng)所不允許的。冗余設(shè)計分為系統(tǒng)槽冗余、I/O冗余和整機(jī)冗余。

    系統(tǒng)槽冗余（Redundancy of System Slot, RSS），也稱為CPU板冗余。在傳統(tǒng)CPCI系統(tǒng)中，CPU板冗余主要有兩種方式，即主/主方式（Active/Active）和主/備方式 （Active/Standby）。在主/主方式中，將系統(tǒng)分成2個獨(dú)立的段（Segment），每段一般6個插槽。每個CPU板管理一個段，兩個CPU 同時工作。當(dāng)一個CPU板出現(xiàn)故障時，這個CPU板被隔離，由另一個CPU接管控制權(quán)來同時管理2個段，維持系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在主/備方式(Active /Standby）中，在某一時間段，系統(tǒng)只有一個CPU工作。當(dāng)一個CPU出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)馬上切換到備份CPU板，由備份CPU板接管系統(tǒng)的控制權(quán)， 故障CPU板被迅速隔離。備份CPU板是處于“熱備份”狀態(tài)，還是處于“冷備份”狀態(tài)，需視具體情況而定。當(dāng)然，冗余設(shè)計和多主系統(tǒng)設(shè)計是不能等同起來 的，多主系統(tǒng)可以實現(xiàn)負(fù)載均衡，但CPCI的冗余設(shè)計一般還不能。在CPCI系統(tǒng)中，CPU板與段之間的連接和故障切換需要通過PCI-to-PCI橋或 Switched PCI Fabric實現(xiàn)。

    I/O冗余（Peripheral Redundancy）。I/O模板的熱插拔功能可以縮短系統(tǒng)的MTTR，但卻不能防止系統(tǒng)出現(xiàn)宕機(jī)。為此，需要設(shè)計I/O冗余。I/O冗余一般采用主 /備機(jī)制，當(dāng)主工作不正常時，在沒有人干預(yù)的情況下，自動切換到備份，由備份I/O板作為主I/O板，接替原主I/O板的工作。然后通知系統(tǒng)維護(hù)人員，更 換故障I/O，將系統(tǒng)恢復(fù)到冗余狀態(tài)。

    故障管理。為了將系統(tǒng)的宕機(jī)時間降到最短，系統(tǒng)還必須有完善的故障管理機(jī)制。故障管理一般分為5個階段或過程：

·故障檢測（Detection）；

·故障診斷與定位（Diagnosis & Location）；

·故障隔離（Isolation）；

·故障切換（Failover）；

·故障排除（Repair or Replacing）。

    當(dāng)然，系統(tǒng)的高可用性硬件設(shè)計也只能保證硬件系統(tǒng)連續(xù)工作，但不能保證系統(tǒng)連續(xù)可 用，還需要高可用性系統(tǒng)管理軟件的支持。高可用性系統(tǒng)管理軟件一般分三個層次：底層硬件驅(qū)動程序，由硬件供應(yīng)商提供；中間層是軟件中間件 （middleware），對系統(tǒng)工作狀態(tài)進(jìn)行檢測、實現(xiàn)硬件資源管理與切換，一般由第三方提供；最上層是系統(tǒng)應(yīng)用管理軟件，對整個系統(tǒng)進(jìn)行管理，保證信 息的正常流通和信息的完整性，一般由系統(tǒng)設(shè)備制造商針對特定應(yīng)用自行研制。

    需要指出的是，多處理器技術(shù)（Multi-Processors, MPS）也是冗余設(shè)計中經(jīng)常采用的技術(shù)之一，一般分為對稱多處理器（Symmetric Multi-Processor, SMP）系統(tǒng)以及非對稱多處理器（Asymmetric Multi-Processor, AMP）系統(tǒng)兩種。冗余設(shè)計也可以采用系統(tǒng)級冗余設(shè)計，如雙機(jī)冗余和三模冗余（Triple Modular Redundancy, TMR）等。

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