Calcolatore di disponibilità composta
Dati di input
| Disposizione | Serie |
|---|---|
| Componenti | Due |
| Componente 1 | 99,9 % |
| Componente 2 | 99,9 % |
| Componente 3 | 99,9 % |
Calcolatore di disponibilità composta
Combina la disponibilità di due o tre componenti in serie o in parallelo (ridondante) tramite i diagrammi a blocchi di affidabilità. Ottieni la disponibilità composta del sistema e il tempo di inattività annuo che ne deriva.
Dati di input
Disponibilità dei componenti
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Disponibilità del sistema
Inattività prevista
Disponibilità composta
La disponibilità è la frazione di tempo, sul lungo periodo, in cui un componente è operativo. Un singolo server, collegamento o servizio ha la propria disponibilità, spesso indicata in «nove», come 99,9 % (tre nove). I sistemi reali, però, sono costruiti a partire da molte di queste parti, e la disponibilità che gli utenti sperimentano davvero dipende da come tali parti sono collegate tra loro. La disponibilità composta è la disponibilità dell’intero sistema, calcolata a partire dalla disponibilità di ciascun componente e dalla topologia del diagramma a blocchi di affidabilità che li unisce.
Due disposizioni coprono la maggior parte dei casi. In serie, ogni componente deve funzionare perché il sistema funzioni. In parallelo, i componenti sono ridondanti: uno qualsiasi di essi mantiene il sistema in funzione. Le disposizioni in serie erodono la disponibilità; quelle in parallelo la costruiscono. Questo calcolatore combina due o tre componenti in una delle due disposizioni e riporta la disponibilità composta insieme al tempo di inattività che essa implica nell’arco di un anno.
Formula
Sia la disponibilità di ciascun componente , un numero compreso tra 0 e 1.
Per i componenti in serie, il sistema è disponibile solo quando lo sono tutti. Assumendo guasti indipendenti, le disponibilità si moltiplicano:
A=i∏Ai=A1×A2×⋯Il risultato è sempre inferiore al componente meno disponibile: ogni pezzo in più in serie è un’altra cosa che può guastarsi.
Per i componenti in parallelo (ridondante), il sistema è indisponibile solo quando tutti i percorsi lo sono nello stesso momento. È più facile ragionare con l’indisponibilità di ciascun pezzo, poiché sono quelle a dover coincidere:
A=1−i∏(1−Ai)=1−(1−A1)(1−A2)⋯Il risultato è sempre superiore al componente migliore, perché una copia ridondante può coprire quella guasta.
Nota la disponibilità composta, il tempo di inattività atteso nell’arco di un anno è la frazione indisponibile moltiplicata per la durata di un anno:
Danno=(1−A)×525,600 min=(1−A)×8,760 hEsempio svolto
Prendiamo due componenti, ciascuno con disponibilità del 99,9 % (), e combiniamoli in entrambi i modi.
In serie:
A=A1×A2=0,999×0,999=0,998001=99,8001%Mettere i due componenti in serie abbassa la disponibilità dal 99,9 % al 99,8 %, all’incirca raddoppiando il tempo di inattività atteso. Il sistema è ora indisponibile circa 17,5 ore all’anno.
In parallelo:
A=1−(1−A1)(1−A2)=1−(0,001)(0,001)=1−0,000001=99,9999%Rendere ridondanti i due componenti innalza la disponibilità da tre nove a sei, riducendo il tempo di inattività atteso da ore a circa mezzo minuto all’anno. Gli stessi due pezzi, disposti diversamente, differiscono in tempo di inattività di un fattore di circa 2.000.
La serie toglie nove, il parallelo li aggiunge
Poiché le disponibilità in serie si moltiplicano, concatenare componenti toglie nove in modo costante. Dieci servizi identici al 99,9 % in un’unica catena in serie danno : la catena è scesa a circa due nove anche se ogni anello è a tre. Ecco perché un percorso di richiesta che tocca molti servizi può essere assai meno affidabile di qualunque singolo servizio su di esso.
La ridondanza agisce in direzione opposta. Ogni copia in parallelo moltiplica l’indisponibilità, già piccola, per un altro numero piccolo, così i nove si accumulano in fretta:
| Copie ridondanti (ciascuna 99,9 %) | Disponibilità del sistema | Inattività all’anno |
|---|---|---|
| 1 | 99,9 % | ~8,76 ore |
| 2 | 99,9999 % | ~31,5 secondi |
| 3 | 99,9999999 % | ~0,03 secondi |
Questa salita ripida è l’attrattiva centrale del progetto ridondante: raddoppiare l’hardware trasforma tre nove in sei.
Nove e tempo di inattività
Il valore di inattività all’anno è di solito il modo più concreto di leggere un numero di disponibilità. Ogni nove aggiuntivo riduce l’inattività ammessa di circa un fattore dieci:
| Disponibilità | Inattività all’anno |
|---|---|
| 99 % (due nove) | ~3,65 giorni |
| 99,9 % (tre nove) | ~8,76 ore |
| 99,99 % (quattro nove) | ~52,6 minuti |
| 99,999 % (cinque nove) | ~5,26 minuti |
| 99,9999 % (sei nove) | ~31,5 secondi |
Comporre componenti in serie scende in questa tabella; aggiungere ridondanza in parallelo sale.
Ipotesi e limiti
Le regole di moltiplicazione presuppongono che i guasti dei componenti siano indipendenti — che il cadere di un pezzo non renda più probabile il cadere di un altro. La ridondanza offre i suoi guadagni spettacolari solo quando le copie si guastano davvero in modo indipendente. Alimentazione condivisa, una rete comune, un unico bilanciatore di carico davanti a una coppia ridondante o un bug software presente in ogni copia introducono tutti guasti correlati che la formula semplice non coglie; la disponibilità reale di un sistema simile è inferiore a quanto suggerisce il risultato in parallelo.
Il calcolo tratta inoltre la disponibilità come una media stabile di lungo periodo e ignora il tempo di riparazione, il ritardo di failover e le finestre di manutenzione pianificata, a meno che non siano già inclusi nella disponibilità di ciascun componente. Tuttavia, per una stima di primo ordine di come si comporterà una disposizione di componenti, le regole di serie e parallelo sono gli strumenti standard e rendono ben visibile il compromesso tra aggiungere pezzi e aggiungere ridondanza.
Per i numeri di inattività dietro un singolo obiettivo di disponibilità, vedi Calcolatore di disponibilità SLA.
Domande frequenti (FAQ)
Che cos’è la disponibilità composta?
La disponibilità composta è la disponibilità di un sistema costituito da più componenti, calcolata a partire dalla disponibilità di ciascuna parte e dal modo in cui sono disposte. La disponibilità è la frazione di tempo, sul lungo periodo, in cui un componente è operativo: una disponibilità del 99,9 % significa che il componente funziona il 99,9 % del tempo. Un diagramma a blocchi di affidabilità rappresenta il sistema come blocchi collegati in serie, in parallelo o in una combinazione dei due, e la disponibilità composta deriva da come tali blocchi si combinano.
In cosa differiscono serie e parallelo?
In una disposizione in serie ogni componente deve funzionare perché il sistema funzioni, quindi un guasto in un punto qualsiasi mette fuori uso l’intero sistema. Le disponibilità si moltiplicano e il risultato è sempre inferiore al componente più debole. In una disposizione in parallelo (ridondante) i componenti si fanno da riserva a vicenda: il sistema resta operativo finché almeno un percorso funziona e si ferma solo quando falliscono tutti insieme. Lì si moltiplicano le indisponibilità — i termini 1 − A —, così il risultato è superiore al componente migliore.
Perché la ridondanza migliora così tanto la disponibilità?
Perché i guasti indipendenti coincidono di rado. Se un componente è fuori uso lo 0,1 % del tempo, due componenti identici in parallelo lo sono contemporaneamente solo lo 0,1 % × 0,1 % = 0,0001 % del tempo, trasformando tre nove in sei. Ogni copia ridondante moltiplica l’indisponibilità, già piccola, per un altro numero piccolo, così la disponibilità sale ripidamente. Il guadagno presuppone che i componenti si guastino in modo indipendente; alimentazione condivisa, una dipendenza comune o un unico commutatore a monte della coppia introducono guasti correlati che la ridondanza non può eliminare.
Come si legano i "nove" al tempo di inattività?
Ogni nove aggiuntivo riduce il tempo di inattività ammesso di circa un fattore dieci. Due nove (99 %) consentono circa 3,65 giorni di inattività all’anno; tre nove (99,9 %) circa 8,76 ore; quattro nove (99,99 %) circa 52,6 minuti; cinque nove (99,999 %) circa 5,26 minuti. Combinare i componenti in serie toglie nove, mentre aggiungere ridondanza in parallelo li recupera: per questo il valore di inattività all’anno è spesso il modo più concreto di leggere un risultato di disponibilità composta.
Da provare dopo
Calcolatore di disponibilità SLA
Converti una percentuale di disponibilità da un contratto di livello di servizio nell'indisponibilità massima consentita per anno, mese, settimana e giorno.