Disponibilidade de sistemas

É evidente que a maioria das máquinas são dependentes de outros dispositivos para ter acesso a certos serviços. Um exemplo disso, é o computador doméstico. Para esse computador poder se conectar com a internet, será necessário o uso de certos dispositivos, como um modem e um roteador.

Ao conectarmos todos esses dispositivos, temos um sistema estabelecido, onde o computador irá depender do modem e do roteador para poder se conectar com a internet. Assim como o roteador ficará dependente do modem para executar sua função.

Portanto, caso haja alguma falha no roteador ou modem, o computador não poderá se conectar com a internet do modo convencional. Porém, em cenários como esse isso pode não ser muito significativo.

Entretanto, quando se fala de um sistema de uma empresa, onde uma grande quantidade de funcionários ou clientes são dependentes de um sistema, isso pode trazer sérios riscos para um dos três pilares da segurança da informação, que é a disponibilidade.

Em um grande negócio, tarefas como manutenção de falhas devem ser previstos com antecedência para não causar danos para o serviço. Um modo de prevenir imprevistos é calculando a disponibilidade do sistema.

O que é a disponibilidade de sistemas?

A disponibilidade de sistemas é a porcentagem que um sistema opera normalmente. Essa porcentagem é influenciada pelo tempo que o sistema parou de operar, algo que pode ser ocasionado por problemas como ocorrência de falhas ou exceções no sistema.

Um sistema pode ser paralelo ou linear. No caso de um sistema linear, uma falha em um único dispositivo conectado ao sistema pode influenciar o sistema inteiro. Já em um sistema paralelo, mesmo com dispositivos parados, o sistema consegue continuar funcionando.

Onde a disponibilidade de sistemas é aplicada?

Esse conceito é extremamente importante em fábricas que utilizam máquinas em certos processos, a indústria 4.0 e a internet das coisas são grandes exemplos de sistemas que dependem de máquinas.

Porém, a disponibilidade de sistemas não se limita apenas as fábricas, podendo ser utilizados em redes de computadores.

Como calcular a disponibilidade de um sistema?

Calcular a disponibilidade de sistemas exige 2 variáveis: o tempo total de operação e o tempo que o sistema não operou.

Nesse caso a usa-se a seguinte fórmula:
$$Disponibilidade = \frac{MTBF}{MTBF + MTTR}$$

Na fórmula acima, temos duas variáveis:

1. MTBF (Mean time between failures)
2. MTTR (Mean time to repair)

O que é MTBF?

Em português: tempo entre falhas, MTBF representa o tempo médio de operação entre as falhas.

O que é MTTR?

Em português: tempo de manutenção, MTTR representa o tempo médio de manutenção, em outras palavras, o tempo que o sistema parou de operar.

No caso do denominador (MTBF + MTTR) da fórmula, temos “tempo médio de operação” + “tempo médio de manutenção”, o que resulta no tempo total de funcionamento.

Como aplicar a fórmula de disponibilidade de sistemas na prática?

Se tivermos um processo de 100 horas e o sistema só operou por 90 horas, logo teremos 90% de disponibilidade. Isso significa que o sistema parou de funcionar por 10 horas.
$$Disponibilidade = \frac{90}{90 + 10} = 0.9$$

No resultado acima, temos 90% de disponibilidade.

Existem dois tipos de sistemas, os lineares e os paralelos (perpendiculares).

Como calcular a disponibilidade em sistemas lineares?

Um sistema linear bastante simples é a impressora e um computador conectados:

Nesse caso temos 90% (0.9) e 80% (0.8). Em um sistema linear multiplicamos as disponibilidades:
$$Disponibilidade = Computador * Impressora \\ Disponibilidade = 0.9 * 0.8 = 0.72$$

Logo temos um sistema linear com 72% de disponibilidade.

Como calcular a disponibilidade em sistemas paralelos?

Um sistema paralelo bastante utilizado é um sistema de servidores.

Diferente do sistema linear, o sistema paralelo pode operar mesmo com um dos seus dispositivos parados.

Por isso, nesse caso é necessário calcular a probabilidade dos dois servidores pararem ao mesmo tempo.

A disponibilidade de um sistema paralelo pode ser calculado em 4 etapas:

1. Calcular a probabilidade do servidor 1 falhar
2. Calcular a probabilidade do servidor 2 falhar
3. Calcular a probabilidade dos dois servidores pararem ao mesmo tempo
4. Calcular a disponibilidade do sistema

Calculando a probabilidade de um elemento falhar em um sistema paralelo

Para descobrir o índice de falha de um elemento dentro de um sistema perpendicular, utiliza-se a seguinte fórmula:
$$Disponibilidade = 1 - (X)$$
Onde x é a disponibilidade de um dos servidores.

1. Calcular a probabilidade do servidor 1 falhar

O servidor 1 tem uma disponibilidade de 80%, logo temos o resultado abaixo:
$$Disponibilidade = 1 - 0.8 = 0.2$$
Temos acima um resultado de 20% do servidor 1 falhar.

O 1 representa os 100% do sistema inteiro.

2. Calcular a probabilidade do servidor 2 falhar

O servidor 2 tem um disponibilidade de 90%, logo temos o resultado abaixo:
$$Disponibilidade = 1 - 0.9 = 0.1$$
Temos acima um resultado com uma probabilidade de 10% do servidor 2 falhar.

3. Calcular a probabilidade dos dois servidores pararem ao mesmo tempo

As chances dos dois servidores pararem de operar ao mesmo tempo pode ser calculada com a fórmula abaixo:
$$= x * y$$
Onde x é a probabilidade do servidor 1 falhar, e y é a probabilidade do servidor 2 falhar:
$$= 0.1 * 0.2 = 0.02$$
Assim, podemos obter a probabilidade dos dois servidores falharem ao mesmo tempo, que é de 2%.

4. Calcular a disponibilidade do sistema paralelo

Agora que temos a probabilidade dos dois servidores pararem ao mesmo tempo, podemos calcular a disponibilidade do sistema inteiro, com a seguinte equação:
$$= 1 - 0.02 = 0.98$$

Logo temos um resultado de 98%, que é a disponibilidade do sistema paralelo.

Qual é a porcentagem de disponibilidade recomendável para um sistema?

A porcentagem de disponibilidade perfeita é 100%. Em alguns casos, essa porcentagem pode passar dos 100%, o que pode gerar problemas como super faturamento e outros.

Uma porcentagem muito baixa, também pode ser algo negativo, uma vez que funcionários de uma fábrica ou empresa precisam parar de trabalhar enquanto o sistema está em manutenção.

Conclusão

A disponibilidade de sistemas é a taxa de operação de uma estrutura de máquinas conectadas entre si, com um objetivo em comum. Ao calcular a probabilidade de manutenções, é possível ter um melhor gerenciamento, podendo prever e evitar certos riscos ao sistema interno.