System Configuration & Reliability
システム構成要素と信頼性
根据数据的处理时机，系统主要分为以下两类：
| 类别 | 定义 | 示例 |
|---|---|---|
| 批处理 (バッチ処理) |
将数据累积一定时间后，再统一进行处理。 | 营业额月度汇总、工资结算。 |
| 实时处理 (リアルタイム処理) |
发生动作（Action）时，立即处理并反映结果。 | SNS投稿、银行ATM转账。 |
- 集中处理 (集中処理)：
- 由一台计算机处理所有任务。
⚠️ 风险：单点故障 (Single Point of Failure)，且高性能机器成本高。
- 分布式处理 (分散処理)：
- 任务分布在多台系统上。
- ✅ 优点：单机负载低，局部故障不影响全局。
- 客户端 (クライアント)：发出服务请求的一端（如我们的PC、手机）。
- 服务器 (サーバー)：提供服务的一端（高性能计算机）。
-
三层架构 (三層システム)：
- 表现层 (プレゼンテーション層)：看得到的界面。
- 应用层 (アプリケーション層)：业务逻辑处理。
- 数据库层 (データベース層)：数据管理。
-
瘦客户机 (シンクライアント)：
- 客户端仅保留最基本的输入输出功能，不安装硬盘（HDD/SSD）或应用程序。
- 所有数据和处理都在服务器端完成，极大提高了 安全性 (セキュリティ)。
- VDI (仮想デスクトップ基盤)：在公司服务器上构建虚拟桌面。
- DaaS (Desktop as a Service)：利用云端提供的虚拟桌面服务。
为了防止系统停机，预先准备备份系统的设计。
- 双机并行系统 (Dual System / デュアルシステム)：
- 两组系统 同时进行相同处理 并 比对结果。
- 💎 特点：可靠性极高，但成本也高。
- 双工系统 (Duplex System / デュプレックスシステム)：
- 分为 主用机 和 备用机。
- 热备用 (Hot Standby / ホットスタンバイ)：备用机处于 启动状态，故障时 秒级切换。
- 冷备用 (Cold Standby / コールドスタンバイ)：备用机平时 关机，故障时需重启加载，切换慢。
| 方式 | 备份内容 | 备份速度 | 还原速度 |
|---|---|---|---|
| 完全备份 (Full Backup) |
全部数据 | 🐢 最慢 | 🐇 最快 (只需最后一次备份) |
| 差异备份 (Differential Backup) |
自上次“完全备份”以来变更的数据 | ⚖️ 中 | ⚖️ 中 (需首次全备+最后一次差异) |
| 增量备份 (Incremental Backup) |
自上次“任何备份”以来变更的数据 | 🐇 最快 | 🐢 最慢 (需全备+期间所有增量) |
描述硬件故障率随时间变化的曲线：
- 📉 早期故障期 (Initial Failure Period / 初期故障期)：设计或制造缺陷导致故障率初期较高，随时间下降。
- ➡️ 偶发故障期 (Random Failure Period / 偶発故障期)：故障率 低且稳定。
- 📈 耗损故障期 (Wear-out Failure Period / 摩耗故障期)：零件老化导致故障率再次上升。
- 吞吐量 (Throughput / スループット)：单位时间内处理的工作量。
- 周转时间 (Turnaround Time / ターンアラウンドタイム)：从输入数据到输出结果完成的总时间（常用于 批处理）。
- 响应时间 (Response Time / レスポンスタイム)：服务器处理请求并返回的时间（不含用户端操作，常用于 实时处理）。
- 基准测试 (Benchmark / ベンチマークテスト)：使用专用程序运行系统，评估其相对性能。
- Reliability (可靠性/信頼性)：故障发生的频率，坏的少吗？指标：
MTBF。 - Availability (可用性/可用性)：系统随时可用的程度，随时能用吗？指标：
稼働率。 - Serviceability (维修性/保守性)：故障后修复的快慢，坏了修的快吗？指标：
MTTR。 - Integrity (完整性/保全性)：数据不缺失、不损坏，数据精准吗？
- Security (安全性/安全性)：防御非法访问的能力，数据安全吗？
Important
考试必考公式
- MTBF (Mean Time Between Failures / 平均故障間隔)： $$ \text{MTBF} = \frac{\text{系统正常工作的总时间}}{\text{故障次数}} $$
- MTTR (Mean Time To Repair / 平均修理時間)： $$ \text{MTTR} = \frac{\text{修理总时间}}{\text{故障次数}} $$
- 可用率 (Availability / 稼働率)： $$ A = \frac{\text{MTBF}}{\text{MTBF} + \text{MTTR}} $$
- 直连 (Series System / 直列システム)：所有设备都必须正常工作。 $$ A_{\text{total}} = A \times B $$
- 并联 (Parallel System / 並列システム)：只要有一台正常工作即可。 $$ A_{\text{total}} = 1 - (1 - A) \times (1 - B) $$
“我有备胎，我怕谁？”
- 核心逻辑：承认“系统一定会坏”，所以通过 冗余（多准备一份） 来抵御故障。
- 📝 例子：就像一架拥有两台发动机的客机。如果飞着飞着，左边的发动机突然“罢工”了，没关系，右边的发动机可以独立撑起整架飞机的动力。
“安全第一，宁可停摆。”
- 核心逻辑：故障发生时，系统会自动转向 “安全侧”，哪怕牺牲功能也要保护人命或核心财产。
- 📝 例子：交通信号灯控制系统坏了，它绝对不会让四个方向都变成绿灯，而是会触发故障安全机制，让所有方向都变红灯，或者让黄灯闪烁。
“虽然受伤，但还能苟住。”
- 核心逻辑：故障发生时，舍弃次要功能，保证最核心的部分能维持基本运作。
- 📝 例子：智能空调变频功能坏了，但依然能维持最基础的“制冷/制热”。通过性能降级来换取持续服务。
“我是为了保护你的疏忽。”
- 核心逻辑：预测人可能会犯低级错误，从而在设计上杜绝误操作的可能性。
- 📝 例子：微波炉如果不关紧门，绝对不会开始加热。相机的SD卡缺了一个角，插反了根本插不进去。
| 中文词汇 | 假名标注 | 英文参考 |
|---|---|---|
| 批处理 | バッチ処理 | Batch Processing |
| 实时处理 | リアルタイム処理 | Real-time Processing |
| 集中处理 | 集中処理 | Centralized Processing |
| 分散处理 | 分散処理 | Distributed Processing |
| 冗余化 | 冗余化（じょうじょうか） | Redundancy |
| 表现层 | プレゼンテーション層 | Presentation Layer |
| 瘦客户机 | シンクライアント | Thin Client |
| 虚拟桌面 | 仮想デスクトップ | VDI |
| 可利用率 | 稼働率（かどうりつ） | Availability |
| 平均故障间隔 | 平均故障間隔 | MTBF |
| 平均修理时间 | 平均修理時間 | MTTR |
| 容错 | フォルトトレランス | Fault Tolerance |
| 故障安全 | フェールセーフ | Fail Safe |
| 故障弱化 | フェールソフト | Fail Soft |
| 防呆 | フールプルーフ | Foolproof |
"系统之稳固源于冗余的智慧，信任之基石在于持久的恒常。"
Robustness is born from the wisdom of redundancy; trust is built on the foundation of consistency.