Was ist Duplexsystem?

Ein Redundanzverfahren, das ein System aus einem Primärsystem (aktiven System), das die Verarbeitung übernimmt, und einem für Ausfälle bereitgehaltenen Standby-System aufbaut und bei einem Ausfall des Primärsystems auf das Standby-System umschaltet, um die Verarbeitung fortzusetzen. Je nachdem, wie einsatzbereit das Standby-System ist, unterscheidet man Hot Standby, Warm Standby und Cold Standby.

Japanische Bezeichnung: デュプレックスシステム

„Duplexsystem“ kommt in 2 Übungsfragen aus 1 Themen vor, z. B. Systemarchitektur und Zuverlässigkeit.

Fachgebiet: Systemarchitektur und Zuverlässigkeit

Unterschied zum Dualsystem

Ein Dualsystem führt dieselbe Verarbeitung gleichzeitig auf zwei Systemen aus und vergleicht die Ergebnisse. In einem Duplexsystem verarbeitet normalerweise nur das Primärsystem, und das Standby-System wartet für den Fall, dass das Primärsystem ausfällt. Ein Dualsystem ist stark bei der Fehlererkennung und schnellen Umschaltung, kostet aber mehr, weil beide Systeme ständig laufen. Ein Duplexsystem hält die Kosten leichter niedrig, dafür ruht die Verarbeitung während der Umschaltung, und Verarbeitungen kurz vor der Umschaltung können verloren gehen.

Hot, Warm und Cold Standby

Bei einem Hot Standby läuft das Standby-System ständig mit, und die Daten des Primärsystems werden laufend darauf übertragen, sodass die Umschaltung kurz dauert. Bei einem Cold Standby ist das Standby-System angehalten oder mit anderer Arbeit beschäftigt und wird erst nach einem Ausfall gestartet und mit wiederhergestellten Daten versehen; die Umschaltung dauert länger, aber die Kosten sind niedriger. Ein Warm Standby liegt dazwischen: Das Standby-System läuft, braucht aber Vorbereitung wie das Starten von Anwendungen oder das Einspielen von Daten, bevor es übernehmen kann. Die Wahl hängt von der zulässigen Ausfallzeit und den Kosten ab.

Der Umschaltmechanismus und worauf zu achten ist

Ein Ausfall des Primärsystems wird durch Mechanismen wie einen Heartbeat erkannt, ein regelmäßig zwischen Primär- und Standby-System ausgetauschtes Signal, und die Verarbeitung wird automatisch auf das Standby-System verlagert (Failover). Um einen Zustand zu verhindern, in dem jede Seite wegen einer Kommunikationsstörung annimmt, die andere sei ausgefallen, und beide als Primärsystem laufen (Split Brain), wird manchmal ein dritter Überwachungsmechanismus vorgesehen. Ob das Standby-System korrekt übernehmen kann, muss außerdem durch regelmäßige Umschalttests bestätigt werden.

Jetzt üben: Fragen zu Duplexsystem

Die Server des Manufacturing Execution Systems (MES) einer Halbleiterfabrik werden als Duplexsystem aus einem Primärsystem (aktiven System) und einem Standby-System ausgelegt. Welches Merkmal trifft zu, wenn das Standby-System als Hot Standby betrieben wird?

ADas Standby-System läuft ständig mit, und die Daten des Primärsystems werden laufend darauf übertragen, sodass bei einem Ausfall des Primärsystems in kurzer Zeit umgeschaltet werden kann
BDas Standby-System bleibt ausgeschaltet und wird erst nach einem Ausfall des Primärsystems gestartet und mit wiederhergestellten Daten versehen; das Umschalten dauert daher, aber Strom und Kosten in der Wartezeit bleiben gering
CPrimär- und Standby-System führen dieselbe Verarbeitung gleichzeitig aus und vergleichen im Betrieb die Ergebnisse

Antwort und Erläuterung anzeigen

Antwort: A. Das Standby-System läuft ständig mit, und die Daten des Primärsystems werden laufend darauf übertragen, sodass bei einem Ausfall des Primärsystems in kurzer Zeit umgeschaltet werden kann

Bei einem Hot Standby läuft das Standby-System ständig mit, und die Daten des Primärsystems werden laufend darauf übertragen; es kann die Verarbeitung daher in kurzer Zeit übernehmen, wenn das Primärsystem ausfällt. Fällt das MES aus, kann die Fabrik den Durchlauf der Lose nicht mehr steuern, den Anlagen keine Rezepte mehr vorgeben und die Fertigungshistorie nicht mehr aufzeichnen; deshalb wird im Allgemeinen eine Konfiguration gewählt, die in kurzer Zeit umschalten kann. Ein Standby-System, das stillsteht und erst nach einem Ausfall gestartet wird, ist ein Cold Standby, und der Zwischenfall (es läuft, braucht aber Vorbereitung, bevor es die Verarbeitung übernimmt) heißt Warm Standby. Dieselbe Verarbeitung gleichzeitig auf zwei Systemen auszuführen und zu vergleichen, kennzeichnet ein Dualsystem.

Häufige Fragen

Tut das Standby-System eines Duplexsystems nichts?

Bei einem Cold Standby kann das Standby-System angehalten oder mit anderer Arbeit beschäftigt sein, etwa mit nicht dringender Stapelverarbeitung. Fällt das Primärsystem aus, wird diese Arbeit beendet, und das Standby-System übernimmt die Verarbeitung des Primärsystems. Bei einem Hot Standby empfängt das Standby-System laufend die Daten des Primärsystems und wartet bereit, sofort zu übernehmen.

Wie wird die Verfügbarkeit eines Duplexsystems berechnet?

Kann die Verarbeitung weiterlaufen, solange entweder das Primär- oder das Standby-System läuft, lässt sie sich mit der Formel für Parallelschaltung 1 − (1 − a)² abschätzen. In der Praxis führen aber die Umschalteinrichtung, die für die Umschaltung nötige Zeit und gemeinsame Ausfallursachen beider Systeme (etwa die Stromversorgung oder der Aufstellungsort) dazu, dass sie nicht so hoch ist, wie diese Formel ergibt.

„Duplexsystem“ in den Erläuterungen

Die Aufteilung in ein Primär- und ein Standby-System mit Umschaltung im Fehlerfall ist ein Duplexsystem.
Welche Beschreibung trifft auf ein Dualsystem zu?