ما المقصود بمتوسط الوقت حتى الفشل (MTTF)؟

تستخدم الشركات مؤشر الأداء الرئيسي (KPI) الخاص بالموثوقية هذا لتقدير العمر المتوقع لمكوِّن تقني أو ميكانيكي.

في عمليات التطوير، غالبًا ما يتم استخدام MTTF كمقياس لمدة بقاء الخدمة متاحة للمستخدمين قبل حدوث أعطال مؤثِّرة وفترات تعطُّل.

يشير انخفاض أو تراجع MTTF إلى أن المطورين ومهندسي موثوقية الموقع يجب أن ينتبهوا إلى أن البنية التحتية أو الكود أو الاعتماديات ضعيفة وتحتاج إلى تحسينات لزيادة موثوقيتها. يشير ارتفاع MTTF إلى أن بيئة الإنتاج تظل مستقرة لفترات أطول بين الحوادث الكبرى والانهيارات، وبالتالي فإن فريق تكنولوجيا المعلومات يدير بنية تحتية قوية ويقدِّم التطبيقات البرمجية بأمان. 

تساعد مقاييس MTTF -إلى جانب مقاييس الصيانة الأخرى، مثل متوسط الوقت بين الأعطال (MTBF)- فِرق عمليات التطوير على تحسين التخطيط للقدرة ودورة الحياة لمجموعة من عناصر تكنولوجيا المعلومات (بما في ذلك عُقد الشبكة والحاويات والخدمات المُدارة)، ما يقلل من احتمالية حدوث انقطاعات مفاجئة.

تمكِّن هذه المقاييس المؤسسات أيضًا من تتبُّع موثوقية المعدات عبر الإصدارات، بحيث يمكنها تحديد إذا ما كان الكود والبنية التحتية ككود (IaC) وتغييرات التهيئة تجعل الأنظمة أكثر مرونة، بدلًا من مجرد تسريع عملية الإطلاق.

يمثِّل MTTF متوسط مدة التشغيل قبل التعطل لمجموعة من العناصر المتطابقة. في أبسط صوره، يقسم MTTF إجمالي وقت التشغيل لجميع الأصول على إجمالي عدد حالات فشل الأصول.

حيث يشير مصطلح "إجمالي ساعات التشغيل" إلى مجموع عمر كل عنصر حتى الفشل (أو حتى انتهاء فترة المراقبة)، و"عدد حالات الفشل" هو عدد العناصر التي تعرضت للفشل فعليًا.

MTTF = إجمالي ساعات التشغيل لجميع العناصر ÷ إجمالي عدد حالات الفشل

لنأخذ على سبيل المثال مجموعة حاويات.

الحاويات هي نسخ مؤقتة لا يتم عادةً إصلاحها. عندما تتوقف الحاوية عن العمل أو تصبح غير صحية، تعمل أدوات تنسيق الحاويات (مثل Kubernetes) ببساطة على تدمير الحاوية وتشغيل واحدة جديدة.

يمكن لفريق تكنولوجيا المعلومات الذي يشغِّل خدمة ويب دون حالة على 50 حاوية تطبيق متطابقة حساب MTTF عن طريق قياس مدة تشغيل كل حاوية (من إنشائها حتى فشلها) وقسمتها على عدد الحاويات التي فشلت. في تقييمهم، وجد الفريق أن مجموعة مكوَّنة من 50 حاوية عملت لمدة إجمالية قدرها 200 ساعة، مع فشل خمس حاويات أثناء العملية.

MTTF =‏ 200 ساعة تشغيل ÷ 5 حالات فشل = 40 ساعة

قيمة MTTF للحاويات في هذه المجموعة هي 40 ساعة.

لا يُعَد MTTF صيغة مثالية أو دقيقة للاستخدام العملي؛ لذا غالبًا ما تستخدمه فِرق عمليات التطوير كمؤشر تقريبي على متانة المكونات وفي سياق مؤشرات أداء إدارة الحوادث الأخرى، مثل متوسط وقت الإصلاح (MTTR) وMTBF. يمكن أن يساعد MTTF -في هذه الحالة- الفِرق على تقدير عدد مرات إعادة تشغيل مجموعة الحاويات يوميًا، ما يُتيح لهم تخصيص حجم المجموعة وموارد التوسيع التلقائي بشكل مناسب.

ومع ذلك، كلما كانت بيانات الفشل والتشغيل أكثر دقة، وزاد حجم البيانات التي تضمَّنها الفريق، زادت دقة حسابات MTTF.

يُتيح تتبُّع MTTF للفِرق قياس موثوقية النظام واتخاذ قرارات مستنيرة بشأن إدارة الأصول، ما يعزز التخطيط الأفضل ويدعم تصميمات وعمليات أكثر مرونة. ويساعد المؤسسات على تحديد أولويات:

يُعَد كلٌّ من MTTF وMTBF مقاييس للموثوقية تصف مدة تشغيل المعدات عادةً، إلا إنهما يُطبَّقان على أنواع مختلفة من الأصول ودورات حياتها. في حين يمثِّل MTTF متوسط الوقت حتى الفشل الأول للعنصر، فإن MTBF يمثِّل متوسط الوقت بين دورات الفشل.

يعمل MTTF على تقدير متوسط وقت تشغيل الأصول غير القابلة للصيانة حتى حدوث فشل دائم، بعده يجب استبدالها. يفترض هذا أن أي حدث فشل واحد سيُنهي العمر الافتراضي للعنصر.

ينطبق MTTF على العناصر المادية التي يتم استبدالها بالكامل، مثل الأقراص التخزينية، ووحدات المعالجة المركزية (CPUs) والكابلات. كما ينطبق على عناصر البرمجيات مثل الحاويات والخدمات المصغرة، التي يتم استبدالها في النهاية بإصدار جديد أو خدمة مختلفة بدلًا من إصلاحها في مكانها.

يقيس MTBF متوسط الوقت بين حالات الفشل المتتالية للأصول القابلة للإصلاح -بما في ذلك الخوادم، وعناصر الشبكة، وكود البرمجيات- التي يتم إصلاحها وإعادتها إلى الخدمة بعد التعطل. يفترض MTBF أن المعدات ستتعطل، ثم تُصلح، ثم تفشل مرة أخرى، بحيث يتكوَّن العمر الافتراضي للنظام من عدة دورات "فشل ← إصلاح".

معًا، توفِّر مقاييس MTTF وMTBF توجيهًا لكيفية تعامل فِرق تكنولوجيا المعلومات مع الحوادث وإدارة خدمات تكنولوجيا المعلومات.

في العديد من البنى، يتم تضمين العناصر غير القابلة للإصلاح (التي يتم تتبُّعها باستخدام MTTF) داخل أنظمة كبيرة ومعقدة قابلة للإصلاح (التي يتم تتبُّعها باستخدام MTBF)؛ لذا يمكن لـ MTTF مساعدة الفِرق على التنبؤ بالوقت الذي ستؤدي فيه الآليات الداخلية إلى فشل يساهم في MTBF للنظام الأكبر.

لنفترض أن بيانات قابلية الملاحظة تكشف أن خدمة معالجة الخدمات المصغرة داخل تطبيق تجزئة تمتلك MTTF يبلغ 1,000 ساعة قبل أن يؤدي تسرُّب ذاكرة حرج إلى تعطلها بشكل لا يمكن استعادته. يمكن لفِرق عمليات التطوير جدولة وإتمام إعادة تشغيل الخدمة المصغرة بشكل آلي عند 800 ساعة لمنع سلسلة من الأعطال التي قد تؤدي إلى انخفاض MTBF للتطبيق بشكل كبير.

بهذا الشكل، يؤدي الاستبدال الاستباقي للخدمة المصغرة غير القابلة للإصلاح إلى زيادة موثوقية التطبيق بأكمله مباشرةً.

كلا المقياسين يشكِّلان أيضًا أساسًا لتخطيط التوافر والصيانة. يدعم MTTF القرارات المتعلقة بإدارة المخزون وتخزين قطع الغيار، بينما يدعم MTBF القرارات الخاصة بجداول الصيانة الوقائية وتقدير تكرار الانقطاعات المتوقعة.

عند استخدامها جنبًا إلى جنب مع مقاييس وقت الإصلاح مثل MTTR، يمكِّن كلٌّ من MTTF وMTBF المخطِّطين من تقدير مدة تشغيل النظام، وتخصيص ميزانية لقطع الغيار، وضبط أنظمة تكنولوجيا المعلومات لتحقيق أعلى مستوى من الموثوقية.

يختلف الأسلوب المتَّبع لزيادة MTTF للأصل بشكل كبير اعتمادًا على النظام المعني، واعتماديته، ونظام عمليات التطوير الأكبر الذي يعمل ضمنه، وأهداف الأعمال العامة. ومع ذلك، غالبًا ما تتضمن بعض الممارسات الأساسية، ومنها:

• المراقبة المستمرة. باستخدام أدوات المراقبة وقابلية الملاحظة، يمكن لفِرق تكنولوجيا المعلومات تتبُّع الانحرافات في الأداء والموثوقية في الوقت الفعلي، ما يمكِّنهم من تطبيق الإجراءات المضادة لمنع المشكلات الصغيرة من تسريع فشل النظام.

• الصيانة الوقائية. يمكن أن تساعد الفحوصات الدورية وجدولة الصيانة الاستباقية للأنظمة الفِرق على تقليل معدلات الفشل وإطالة العمر الافتراضي المتوسط لخدمات تكنولوجيا المعلومات.

• بروتوكولات اختبار قوية. تمكِّن ممارسات الاختبار الشاملة والمؤتمتة الفِرق من اكتشاف عيوب البرمجيات قبل النشر (وقبل أن تؤثِّر في المستخدمين النهائيين). تدمج معظم مسارات وأدوات التكامل المستمر/التسليم المستمر (CI/CD) عالية الجودة الاختبارات طوال دورة حياة تطوير البرمجيات. 

• استراتيجيات التكرار. يعتمد العديد من المؤسسات على نسخ متوازنة الأحمال، وبنى متعددة المناطق لتكنولوجيا المعلومات، وأدوات تنسيق الحاويات، وعمليات تكرار البيانات لإلغاء نقاط الفشل الفردية ومساعدة الفِرق على التخفيف من تأثير الأعطال.