Ridondanza (ingegneria)

La ridondanza, nell'ingegneria dell'affidabilità, è definita come l'esistenza di più mezzi per svolgere una determinata funzione, disposti in modo tale che un guasto di un sistema^[1] possa verificarsi solo in conseguenza di almeno due guasti contemporanei sul sistema diretto e su quello che è a protezione di quello diretto.

In pratica la ridondanza in ingegneria consiste nella duplicazione dei componenti critici di un sistema con l'intenzione di aumentarne l'affidabilità e la disponibilità, in particolare per le funzioni di vitale importanza per garantire la sicurezza delle persone e degli impianti o la continuità della produzione. D'altra parte, poiché l'introduzione di ridondanze aumenta la complessità del sistema, le sue dimensioni fisiche e i costi, generalmente esse sono utilizzate solo quando i benefici derivanti sono maggiori degli svantaggi sopraccitati, il che necessita di uno studio approfondito adattato al particolare caso di interesse.

Tipologia

Ci sono diversi tipi di ridondanza:

• Ridondanza attiva, quando tutti gli oggetti in ridondanza operano congiuntamente, ma ciascuno di essi è in grado di svolgere la funzione da solo in caso di guasto dell'altro (o degli altri) ^[2].
• Ridondanza “in standby”, quando solo uno degli oggetti in ridondanza (detto “primario” o “master”) è operante, mentre l'altro (detto “secondario” o “slave”) si attiva solo in caso di guasto del “primario”.
• A maggioranza di voto: in questo caso la ridondanza è costituita da un numero dispari di oggetti, oltre ad un elemento (“voter”) che misura un parametro definito in uscita da ciascun oggetto in ridondanza e compara tali misure. Il sistema disattiva automaticamente l'oggetto (o gli oggetti) la cui risposta non è congruente con quella degli altri elementi. La disponibilità della funzione è garantita fino a che il numero di elementi funzionanti è superiore a quello degli elementi guasti; per garantire l'efficacia di questo metodo (utilizzato ad esempio nei computer di bordo in applicazioni aerospaziali) occorre inoltre garantire un'altissima affidabilità del “voter” ^[3][4][5]

Applicazioni in informatica

In ambito informatico è comune, in caso di sistemi critici, avere apparati di ridondanza: p.es., due copie di dati mantenute sincronizzate in modo da garantire la continuità dell'esecuzione delle applicazioni anche in caso di danneggiamento del supporto contenente i dati stessi. Questo obiettivo si realizza con varie tecniche come per esempio le copie mirror o varie tipologie di dischi in configurazione RAID.

La ridondanza può essere estesa anche ad altre parti critiche di computer come sistemi di raffreddamento, alimentazione elettrica, schede di rete ecc., o addirittura all'intero sistema in un'architettura cluster in alta affidabilità, tale che automaticamente, un sistema può prendere il posto di quello non funzionante.

La ridondanza è anche una caratteristica negativa che si può avere in una base di dati relazionale. Partendo dall'assunzione semplificata che ad ogni città corrisponda un solo codice di avviamento postale e viceversa (cosa non sempre vera), un esempio di dati non normalizzati consiste nel salvare entrambi i dati quando si memorizza un indirizzo (quando basterebbe memorizzarne uno e desumere l'altro per mezzo di una relazione con un'altra tabella che associa i codici di avviamento postale ai comuni).

Nelle basi di dati non relazionali, invece, la ridondanza è vista come una delle possibili strade (da valutare in base al dominio dei dati) per gestire efficientemente query su grandi moli di dati in assenza di relazioni^[6].