Mô-đun dự phòng là mô-đun hoặc thành phần dự phòng được cấu hình bổ sung trong hệ thống ngoài mô-đun làm việc chính. Khi mô-đun chính bị lỗi, các mô-đun dự phòng có thể tự động hoặc thủ công đảm nhận công việc, tránh thời gian chết của hệ thống hoặc mất dữ liệu.
Mô-đun dự phòng là một phương pháp thiết kế để nâng cao độ tin cậy, khả năng chịu lỗi và khả năng sử dụng của hệ thống bằng cách bổ sung các thành phần hoặc hệ thống bổ sung, được sử dụng rộng rãi trong hàng không vũ trụ, điều khiển công nghiệp, mạng truyền thông, trung tâm dữ liệu và các lĩnh vực khác đòi hỏi sự ổn định cao. Ý tưởng cốt lõi của nó là thông qua cơ chế "sao lưu" để đảm bảo rằng hệ thống vẫn hoạt động bình thường trong trường hợp một số thành phần bị lỗi.
Hoạt động đáng tin cậy của các mô-đun dự phòng phụ thuộc vào sự hợp tác của ba thành phần công nghệ cốt lõi:
Bộ phận giám sát lỗi: Phát hiện trạng thái mô-đun chính trong thời gian thực thông qua điện áp, dòng điện, phản hồi tín hiệu, v.v., các kỹ thuật phổ biến bao gồm "phát hiện nhịp tim" (tín hiệu tương tác thường xuyên của mô-đun chính và nô lệ), "lấy mẫu hiện tại" (theo dõi tải mô-đun chính có bất thường hay không).
Chuyển đổi đơn vị điều khiển: Sau khi nhận được tín hiệu thất bại của đơn vị giám sát, logic chuyển đổi được kích hoạt, cách thông thường là "chuyển đổi phần cứng" (thông qua rơle, mạch chuyển đổi nhanh FPGA) và "chuyển đổi phần mềm" (điều khiển bằng hệ điều hành hoặc firmware đặc biệt).
Đơn vị đồng bộ hóa dữ liệu: Đảm bảo tính nhất quán dữ liệu của mô-đun chính với mô-đun dự phòng, tránh mất dữ liệu sau khi chuyển đổi, các kỹ thuật phổ biến bao gồm "phản chiếu thời gian thực" (sao chép dữ liệu mô-đun chính theo thời gian thực sang mô-đun dự phòng), "đồng bộ hóa gia tăng" (chỉ đồng bộ hóa dữ liệu thay đổi).
Cân nhắc thiết kế và sử dụng
Tránh "thất bại cùng nguồn": mô-đun chính và mô-đun dự phòng cần nguồn điện độc lập, tản nhiệt độc lập, chẳng hạn như nguồn điện dự phòng không thể chia sẻ cùng một mạch, nếu không mất điện lưới sẽ dẫn đến thất bại đồng thời.
Kiểm soát chi phí và độ phức tạp: Các mô-đun dự phòng sẽ làm tăng chi phí hệ thống (ví dụ: chi phí nguồn điện kép cao hơn 30% -50% so với nguồn điện đơn) và độ phức tạp của bảo trì, tùy thuộc vào tình huống mà không cần cấu hình cho các hệ thống không quan trọng (ví dụ: bộ định tuyến gia đình).
Kiểm tra và bảo trì định kỳ: Các mô-đun dự phòng ở chế độ chờ dài hạn có thể bị "lỗi ẩn" và cần được xác minh thường xuyên bằng "kiểm tra chuyển đổi thủ công" hoặc "kiểm tra tự động", chẳng hạn như trung tâm dữ liệu kiểm tra chuyển đổi điện dự phòng hàng tháng.
Phù hợp với tải và hiệu suất: Công suất và sức mạnh tính toán của các mô-đun dự phòng phải phù hợp với mô-đun chính, để tránh hệ thống hoạt động giảm sau khi chuyển đổi do hiệu suất mô-đun dự phòng không đủ.