Calculadora de disponibilidad compuesta
Datos de entrada
| Disposición | Serie |
|---|---|
| Componentes | Dos |
| Componente 1 | 99,9 % |
| Componente 2 | 99,9 % |
| Componente 3 | 99,9 % |
Calculadora de disponibilidad compuesta
Combina la disponibilidad de dos o tres componentes en serie o en paralelo (redundante) mediante diagramas de bloques de fiabilidad. Obtén la disponibilidad compuesta del sistema y el tiempo de inactividad resultante por año.
Datos de entrada
Disponibilidad de los componentes
Resultados
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Disponibilidad del sistema
Tiempo de inactividad previsto
Disponibilidad compuesta
La disponibilidad es la fracción de tiempo a largo plazo en que un componente está operativo. Un único servidor, enlace o servicio tiene su propia disponibilidad, a menudo expresada en «nueves», como 99,9 % (tres nueves). Sin embargo, los sistemas reales se construyen a partir de muchas de esas piezas, y la disponibilidad que realmente experimentan los usuarios depende de cómo están conectadas entre sí. La disponibilidad compuesta es la disponibilidad del sistema completo, calculada a partir de la disponibilidad de cada componente y de la topología del diagrama de bloques de fiabilidad que los une.
Dos disposiciones cubren la mayoría de los casos. En serie, todos los componentes deben funcionar para que el sistema funcione. En paralelo, los componentes son redundantes: cualquiera de ellos mantiene el sistema en marcha. Las disposiciones en serie erosionan la disponibilidad; las disposiciones en paralelo la construyen. Esta calculadora combina dos o tres componentes en cualquiera de las dos disposiciones e informa la disponibilidad compuesta junto con el tiempo de inactividad que implica a lo largo de un año.
Fórmula
Sea la disponibilidad de cada componente , un número entre 0 y 1.
Para componentes en serie, el sistema está disponible solo cuando todos lo están. Suponiendo fallos independientes, las disponibilidades se multiplican:
A=i∏Ai=A1×A2×⋯El resultado es siempre menor que el del componente menos disponible: cada pieza adicional en serie es otra cosa que puede fallar.
Para componentes en paralelo (redundante), el sistema está no disponible solo cuando todos los caminos lo están al mismo tiempo. Es más fácil razonar con la no disponibilidad de cada pieza, ya que son esas las que deben coincidir:
A=1−i∏(1−Ai)=1−(1−A1)(1−A2)⋯El resultado es siempre mayor que el del mejor componente, porque una copia redundante puede cubrir a una que ha fallado.
Una vez conocida la disponibilidad compuesta, el tiempo de inactividad esperado a lo largo de un año es la fracción no disponible multiplicada por la duración de un año:
Dan˜o=(1−A)×525,600 min=(1−A)×8,760 hEjemplo resuelto
Tomemos dos componentes, cada uno con 99,9 % de disponibilidad (), y combinémoslos de ambas formas.
En serie:
A=A1×A2=0,999×0,999=0,998001=99,8001%Colocar los dos componentes en serie reduce la disponibilidad del 99,9 % al 99,8 %, aproximadamente duplicando el tiempo de inactividad esperado. El sistema pasa ahora unas 17,5 horas al año no disponible.
En paralelo:
A=1−(1−A1)(1−A2)=1−(0,001)(0,001)=1−0,000001=99,9999%Hacer redundantes los dos componentes eleva la disponibilidad de tres nueves a seis, recortando el tiempo de inactividad esperado de horas a cerca de medio minuto al año. Las mismas dos piezas, dispuestas de otra manera, difieren en tiempo de inactividad por un factor de unos 2000.
La serie quita nueves, el paralelo los añade
Como las disponibilidades en serie se multiplican, encadenar componentes va quitando nueves de manera constante. Diez servicios idénticos al 99,9 % en una sola cadena en serie dan : la cadena ha caído a unos dos nueves aunque cada eslabón esté en tres. Por eso una ruta de petición que toca muchos servicios puede ser mucho menos fiable que cualquiera de los servicios que la componen.
La redundancia funciona en sentido contrario. Cada copia en paralelo multiplica la ya pequeña no disponibilidad por otro número pequeño, de modo que los nueves se acumulan con rapidez:
| Copias redundantes (cada una 99,9 %) | Disponibilidad del sistema | Inactividad por año |
|---|---|---|
| 1 | 99,9 % | ~8,76 horas |
| 2 | 99,9999 % | ~31,5 segundos |
| 3 | 99,9999999 % | ~0,03 segundos |
Esa subida abrupta es el atractivo central del diseño redundante: duplicar el hardware convierte tres nueves en seis.
Nueves y tiempo de inactividad
La cifra de inactividad por año suele ser la forma más tangible de leer un número de disponibilidad. Cada nueve adicional reduce la inactividad admisible en un factor de aproximadamente diez:
| Disponibilidad | Inactividad por año |
|---|---|
| 99 % (dos nueves) | ~3,65 días |
| 99,9 % (tres nueves) | ~8,76 horas |
| 99,99 % (cuatro nueves) | ~52,6 minutos |
| 99,999 % (cinco nueves) | ~5,26 minutos |
| 99,9999 % (seis nueves) | ~31,5 segundos |
Componer componentes en serie desplaza hacia abajo en esta tabla; añadir redundancia en paralelo desplaza hacia arriba.
Supuestos y límites
Las reglas de multiplicación suponen que los fallos de los componentes son independientes: que la caída de una pieza no hace más probable la caída de otra. La redundancia solo entrega sus enormes ganancias cuando las copias fallan de verdad de forma independiente. Una alimentación compartida, una red común, un único balanceador de carga delante de un par redundante o un error de software presente en todas las copias introducen fallos correlacionados que la fórmula simple no captura; la disponibilidad real de tal sistema es menor de lo que sugiere el resultado en paralelo.
El cálculo también trata la disponibilidad como un promedio estable a largo plazo e ignora el tiempo de reparación, el retardo de conmutación por error y las ventanas de mantenimiento planificado, salvo que ya estén incorporados en la disponibilidad de cada componente. Aun así, para una estimación de primer orden de cómo se comportará una disposición de componentes, las reglas de serie y paralelo son las herramientas estándar, y hacen fácil de ver el compromiso entre añadir piezas y añadir redundancia.
Para las cifras de inactividad detrás de un único objetivo de disponibilidad, consulta Calculadora de Disponibilidad SLA.
Preguntas frecuentes (FAQ)
¿Qué es la disponibilidad compuesta?
La disponibilidad compuesta es la disponibilidad de un sistema formado por varios componentes, calculada a partir de la disponibilidad de cada parte y de cómo están dispuestas. La disponibilidad es la fracción de tiempo a largo plazo en que un componente está operativo: una disponibilidad del 99,9 % significa que el componente funciona el 99,9 % del tiempo. Un diagrama de bloques de fiabilidad representa el sistema como bloques conectados en serie, en paralelo o en una combinación de ambos, y la disponibilidad compuesta se deduce de cómo se combinan esos bloques.
¿En qué se diferencian la serie y el paralelo?
En una disposición en serie, todos los componentes deben funcionar para que el sistema funcione, así que un fallo en cualquier punto deja caído todo el sistema. Las disponibilidades se multiplican y el resultado es siempre menor que el del componente más débil. En una disposición en paralelo (redundante) los componentes se respaldan entre sí: el sistema sigue operativo mientras al menos un camino funcione, y solo cae cuando todos fallan a la vez. Allí se multiplican las no disponibilidades —los términos 1 − A—, por lo que el resultado es mayor que el del mejor componente.
¿Por qué la redundancia mejora tanto la disponibilidad?
Porque los fallos independientes rara vez coinciden. Si un componente está caído el 0,1 % del tiempo, dos componentes idénticos en paralelo están caídos a la vez solo el 0,1 % × 0,1 % = 0,0001 % del tiempo, convirtiendo tres nueves en seis. Cada copia redundante multiplica la ya pequeña no disponibilidad por otro número pequeño, de modo que la disponibilidad sube abruptamente. La mejora supone que los componentes fallan de forma independiente; una alimentación compartida, una dependencia común o un único conmutador delante del par introducen fallos correlacionados que la redundancia no puede eliminar.
¿Cómo se relacionan los "nueves" con el tiempo de inactividad?
Cada nueve adicional reduce el tiempo de inactividad admisible en un factor de aproximadamente diez. Dos nueves (99 %) permiten unos 3,65 días de inactividad al año; tres nueves (99,9 %) unas 8,76 horas; cuatro nueves (99,99 %) unos 52,6 minutos; cinco nueves (99,999 %) unos 5,26 minutos. Combinar componentes en serie quita nueves, mientras que añadir redundancia en paralelo los recupera, por lo que la cifra de inactividad por año suele ser la forma más tangible de leer un resultado de disponibilidad compuesta.
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