综合冗余（CoRed）：消除软件冗余设计中的单点故障

"消除软件冗余设计中的单点故障" 在安全关键的嵌入式和 cyber-physical 系统领域，基于软件的冗余设计通常被认为是提高可靠性的有效且经济的方法。特别是三模冗余（TMR）作为一种广为人知的解决方案，通过执行冗余来增强系统的稳健性。然而，尽管TMR在很多方面提高了系统可靠性，但它并没有完全消除单点故障（SPOF）。这些未受保护的SPOFs，如投票器，需要在所有安全性考量中仔细处理。 本文由Peter Ulbrich、Martin Hoffmann、Rüdiger Kapitza、Daniel Lohmann和Wolfgang Schröder-Preikschat以及Reiner Schmid共同提出，他们分别来自德国弗里德里希-亚历山大大学埃尔兰根-纽伦堡分校的分布式系统和操作系统chair，以及西门子公司的系统架构和平台部门。他们提出了一种名为“Combined Redundancy”（CoRed）的综合方法，旨在对系统的关键安全部分进行强化，以抵御软错误，同时有效地消除由SPOF引起的脆弱性。 CoRed 方法不仅关注执行冗余，而是采用一种全面的方法，通过对系统组件进行多层次、多角度的保护来增加容错能力。这种方法可能包括硬件和软件的组合，以确保即使在一个或多个组件出现故障时，系统仍能保持正常运行。例如，通过使用纠错编码、动态监测和故障预测技术，CoRed 可以检测到潜在的故障，并在它们导致严重问题之前采取纠正措施。 单点故障是系统设计中的一个关键问题，因为它们可能导致整个系统崩溃。CoRed 的核心目标是识别和解决这些潜在的SPOFs，特别是在软件层面，因为软件故障往往更难以预测和预防。通过在设计阶段就考虑这些故障源，CoRed 使得系统能够更有效地自我恢复，减少了对外部干预的需求。 此外，CoRed 还可能涉及冗余组件之间的交互设计，以避免依赖单一的决策机制（如TMR中的投票器）。例如，可以使用多种不同的比较和决策策略，以降低单一组件故障导致整个冗余系统失效的风险。 CoRed 提供了一种创新的解决方案，以克服传统冗余设计中的局限性，特别是针对TMR中的SPOF问题。它强调了在系统设计中全面考虑可靠性和安全性的重要性，对于开发更安全、更健壮的cyber-physical系统具有重要意义。通过采用这种综合方法，工程师们可以创建出更少依赖于单个组件的系统，从而提高整体的系统可靠性和安全性。