RAS特性是可靠性(Reliability)、可用性(Availability) 、可维护性(Serviceability)的统称。

一、基本定义

(1)系统的可靠性:是指从系统开始运行到某时刻t能够正常运行的概率,通常用R(t)表示。

(2)失效率:是指单位时间内失效的元件数与元件总数的比例。通常用λ表示。

(3)平均无故障时间(MTTF):也称修复前平均时间,是指某个元件预计的可运作平均时间。MTTF =1/ λ

(4)平均故障修复时间(MTTR):是描述产品由故障状态转为工作状态时修理时间的平均值。包括确认失效发生所需的时间,以及维护所需要的时间。它用于表示计算机的可维修性。

(5)平均故障间隔时间(MTBF):是指相邻两次故障之间的平均时间。常与MTTF发生混淆。因为两次故障之间必然有修复行为,因此,MTBF中应包含MTTR。

MTBF= MTTR+ MTTF
实际应用中,一般MTTR很小,通常认为MTBF≈MTTF

(6)可用性(A):是指计算机的使用效率,它以系统在执行任务的任意时刻能够正常工作的概率来表示 A=MTTF/(MTTF+MTTR)。

二、可靠性计算

1、串联系统

各个子系统的可靠性分别用R1,R2,…,Rn表示

  • 系统的可靠性为:R=R1 X R2 …. X Rn
  • 系统的失效率为:λ = λ1 + λ2+…+ λn

2、并联系统

假如一个系统由2个子系统组成,只要有一个子系统能够正常工作,系统就能正常工作,设系统各个子系统的可靠性用R1,R2,…,Rn表示

  • 则系统的可靠性为:R= 1- (1- R1) ×(1- R2)×…×(1- Rn)
  • 则系统的失效率为:

例:设一个系统由三个相同子系统并联构成,子系统的可靠性为0.9,平均无故障时间为10000小时,则系统可靠性为(0.999)和平均无故障时间为(18333)。

3、模冗余系统

m模冗余系统由m个(m=2n+1为奇数)相同的子系统和一个表决器组成,经过表决器表决后,m个子系统中占多数相同结果的输出作为系统的输出。

m模冗余系统的可靠性为:

例:如图中有任何2个或3个子系统输出相同,则选择该相同的输出作为系统输出,设单个子系统的可靠性为0.8,整个系统可靠性为( 0.896)。

在实际应用系统中,往往是多种结构的混联系统。

这是一个串并联综合系统,先计算出中间两个并联系统的可靠度,根据并联公式R=1-(1-R1)×(1-R2)×…×(1-Rn),得到三个部件并联的可靠度为1-(1-R)3,二个部件并联的可靠度为1-(1-R)2。再根据串联公式R= R1×R2×…×Rn,得到整个系统的可靠度为:R×(1-(1-R)3 )×(1- (1-R)2 )×R