Un module redondant est un module ou un composant de rechange dans un système qui est configuré en plus du module de travail principal. Lorsque le module principal tombe en panne, les modules redondants peuvent prendre en charge le travail automatiquement ou manuellement, évitant les temps d'arrêt du système ou la perte de données.
Les modules redondants sont une méthode de conception qui améliore la fiabilité, la tolérance aux pannes et la disponibilité des systèmes en ajoutant des composants ou des systèmes supplémentaires, largement utilisés dans des domaines exigeant une grande stabilité tels que l'aérospatiale, le contrôle industriel, les réseaux de communication, les centres de données, etc. L'idée centrale est de s'assurer que le système fonctionne toujours correctement en cas de défaillance partielle d'un composant, grâce à un mécanisme de « sauvegarde».
Le fonctionnement fiable des modules redondants repose sur la synergie de trois principaux composants technologiques:
Unité de surveillance des pannes: détecte l'état du module maître en temps réel par la tension, le courant, la rétroaction du signal, etc., les techniques courantes comprennent la « détection du rythme cardiaque» (le module maître - esclave émet régulièrement des signaux mutuels), l '« échantillonnage du courant» (surveille si la charge du Module maître est anormale).
Commuter l'unité de commande: après avoir reçu le signal de défaut de l'unité de surveillance, la logique de commutation est déclenchée, les moyens habituels sont "Hardware switching" (par relais, circuit de commutation rapide FPGA) et "software switching" (par système d'exploitation ou contrôle de firmware dédié).
Unité de synchronisation des données: assure la cohérence des données du module maître avec les modules redondants, évite la perte de données après la commutation, les techniques couramment utilisées comprennent la « mise en miroir en temps réel» (les données du module maître sont copiées en temps réel vers le module redondant), la « synchronisation incrémentielle» (seules Les données qui changent sont synchronisées).
Précautions de conception et d'utilisation
Évitez les « défaillances homologues »: le module principal et le module redondant doivent être alimentés indépendamment, la dissipation de chaleur indépendante, par exemple, l'alimentation redondante ne peut pas partager la même boucle, sinon une panne de courant du réseau électrique entraînera une défaillance simultanée des deux.
Contrôle des coûts et de la complexité: les modules redondants augmentent les coûts du système (par exemple, le coût de la double alimentation est de 30 à 50% plus élevé que celui de la seule alimentation) et la complexité de la maintenance, selon le scénario, sans configuration requise pour les systèmes non critiques tels que les routeurs domestiques.
Tests et maintenance périodiques: les modules redondants en veille prolongée peuvent présenter des « défaillances implicites » qui nécessitent une vérification régulière de leur disponibilité par des « tests de commutation manuelle » ou des « contrôles automatiques », par exemple des tests mensuels de commutation de puissance redondante dans les centres de données.
Adaptation de la charge et des performances: la puissance et la force de calcul du module redondant doivent être cohérentes avec le module principal, afin d'éviter le fonctionnement du système après la commutation en raison d'une performance insuffisante du module redondant.