並列システムを理解する

並列冗長系では、少なくとも一つの系が動けばサービス継続できる。全体停止は全系同時停止なので、停止率の積を求めて1から引く。

この単元で学ぶこと

  • 少なくとも一系稼働の意味と役割を説明できる
  • 全系停止の意味と役割を説明できる
  • 補集合の意味と役割を説明できる
  • 2系・n系の並列稼働率と共通原因故障の影響を説明できる

本文解説

2系の稼働率A,Bが独立なら並列稼働率=1-(1-A)(1-B)。同一稼働率Aのn系なら1-(1-A)^n。

少なくとも一系稼働 並列冗長系では一つ以上の要素が正常なら全体稼働とみなす。 負荷分散型でも待機型でも要件を確認する。

全系停止 並列系が停止するのはすべての要素が同時停止した場合。 独立なら停止率を掛ける。

補集合 全体稼働率は1-全系停止確率で求める。 少なくとも一つ稼働の確率を直接足さない。

冗長度 同じ役割の系を追加する程度。 独立故障なら可用性向上を期待できる。

共通原因故障 複数冗長系が同じ原因で同時停止する故障。 独立性仮定を崩し冗長化効果を下げる。

まず停止率へ変換し全停止を掛け、最後に1から引く。

稼働率0.95の独立3台並列なら停止率0.05^3=0.000125、稼働率0.999875。

図解

並列冗長の稼働率
全系停止の確率を求めて1から引く。

重要ポイント

  • 少なくとも一系稼働: 並列冗長系では一つ以上の要素が正常なら全体稼働とみなす。
  • 全系停止: 並列系が停止するのはすべての要素が同時停止した場合。
  • 補集合: 全体稼働率は1-全系停止確率で求める。
  • 冗長度: 同じ役割の系を追加する程度。
  • 並列は全停止確率を求める。

間違えやすい点

  • 稼働率を単純に足して1を超えさせない。
  • 共通電源など独立性を壊す要因を無視しない。
  • 並列数増加でコストや複雑性も増えることを忘れない。

用語解説

少なくとも一系稼働
並列冗長系では一つ以上の要素が正常なら全体稼働とみなす。
全系停止
並列系が停止するのはすべての要素が同時停止した場合。
補集合
全体稼働率は1-全系停止確率で求める。
冗長度
同じ役割の系を追加する程度。
共通原因故障
複数冗長系が同じ原因で同時停止する故障。

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参考資料

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