Reducir las desconexiones en los sistemas de redes es crucial garantizar el correcto funcionamiento de las empresas. Redes locales y externas deben funcionar de forma eficaz para evitar la pérdida de datos y tiempo en un mundo totalmente digitalizado. ¿Cómo podemos lograrlo? ¿Te parece imposible? Para ofrecer una solución aparecen los sistemas tolerantes a fallos, te contamos todo sobre ellos en este artículo y en el Curso de Redes Informáticas de Tokio School.

Introducción a los sistemas tolerantes a fallos

Lo primero es definir el concepto de tolerancia a fallos. Se trata de la capacidad de un sistema para continuar operando ante el error o fallo de uno o más de sus componentes. Gracias a esta característica el usuario final no aprecia ninguna interrupción significativa al operar con el sistema.

En sus inicios se basaba en un sistema de alarmas que avisaban al usuario ante el riesgo de una avería. Gracias a la intervención humana se realizaba un mantenimiento preventivo para evitar el parón. Pero esto no frenaba las averías inesperadas.

Gracias a los avances tecnológicos estos sistemas han mejorado y su capacidad para evitar fallos y errores es cada vez mayor. Esto permite garantizar la continuidad de sistemas críticos como el comercial o el de producción.

Componentes clave de un sistema tolerante a fallos

Para construir un sistema tolerante a fallos que cubra todas las posibilidades de error es necesario disponer de una infraestructura específica con una serie de componentes:

• Sistema de hardware: se basan en la duplicidad gracias al uso de sistemas idénticos o equivalentes. Se cuenta con un dispositivo que funciona en paralelo realizando la misma función.
• Sistema de software: se respaldan los programas y bases de datos mediante copias en otros equipos y servidores en la nube. En caso de error se trasladan las operaciones al backup.
• Alimentación: las redes requieren de alimentación constante para su funcionamiento. Es importante contar electricidad en caso de caída de la red principal. Un generador auxiliar suele ser la solución más común.

Podría resumirse que un sistema tolerante a fallos cuenta con componentes duplicados en todos los aspectos clave de su funcionamiento tanto físicos como digitales.

Cómo funciona la tolerancia a fallos en la práctica

A nivel más práctico un sistema tolerante puede basarse en dos modelos de funcionamiento. El más común, en caso de error, mantiene la estabilidad como si el fallo no hubiese existido. Esto implica que el usuario no percibe ningún tipo de bajada de rendimiento o incapacidad operativa.

La otra opción se basa en la degradación agraciada o elegante, esto supone que se pierde una parte del rendimiento, pero sin obligar a parar el sistema. Este bajón es proporcional a la gravedad del error.

El proceso para activar el respaldo es muy sencillo. Ante la detección de un error el sistema activa los procesos necesarios para poner en marcha los backup necesarios para mantenerse en funcionamiento.

Gracias al uso de esta tecnología se obtienen una serie de beneficios para los usuarios:

• Disponibilidad máxima: el usuario no pierde en ningún momento su capacidad operativa.
• Fiabilidad: los errores catastróficos se reducen a la mínima expresión garantizando el funcionamiento constante.
• Mantenimientos más bajos: los tiempos de inactividad desaparecen y las reparaciones de urgencia se eliminan.

Pero sin duda la mejor forma de comprender la tolerancia de los sistemas a fallos se puede observar mediante unos ejemplos concretos:

• Sistemas de almacenamiento: contar con bases de datos dobladas garantiza la integridad ante la pérdida del servidor por un problema de carácter físico o digital.
• Conectividad: el uso de más de un canal de comunicación permite mantener a los equipos conectados. Estos sistemas de tolerancia suelen emplear la degradación elegante.

Medidas y estrategias para mejorar la tolerancia a fallos

Para implementar un sistema de tolerancia hay que ir más allá de los componentes. Es importante tomar una serie de medidas y estrategias que aseguren la continuidad operativa:

• Monitorización constante: supervisar el sistema de manera constante permite detectar bajadas de rendimiento o comportamientos anómalos para aplicar mantenimientos preventivos.
• Capacidad de aislamiento: la segmentación de componentes es básica para poder aislar y separar los fallos con el objetivo de que no se expandan al resto del sistema.
• Automatización: implementar medidas que se ponen en marchas de forma automática en el momento en el que se detecta el fallo.
• Diseño adaptado: es importante que el sistema sea escalable y modular en cuanto a su diseño. Gracias a ello puede crecer al mismo ritmo que la empresa.
• Pruebas de sistema: la realización de simulaciones permite observar los posibles fallos o puntos críticos del sistema.
• Planes de contingencia: es importante disponer con un plan de respaldo para emergencias con los pasos concretos a seguir.

Dentro de estas estrategias se aplican una serie de técnicas que permiten asegurar la tolerancia frente a determinados fallos. Se dividen en dos grupos y empezamos por las de hardware:

• BIST: conocida como auto prueba, es el propio equipo el que realiza una evaluación del sistema en intervalos de tiempo regulados. En caso de detectar un error activa el respaldo y genera una alerta para su sustitución.
• TMR: se crea una copia triple del componente para apoyar el punto defectuoso.
• Cortocircuitos: permite al equipo romper el sistema ante un fallo para evitar un resultado catastrófico.

Por otro lado, aparecen las técnicas de software para darle una mayor confiabilidad:

• Programación de N versiones: un número de desarrolladores realizan el mismo número de versiones. Se prueban y estresan a la vez todas ellas empleando la más fiable.
• Computación ajena a fallas: el programa puede trabajar pese a contener un error.
• Pastoreo de recuperación: en el momento de detectar un error se activa un programa de reparación que rastrea los daños y los corrige. El trabajo se realiza en segundo plano sin que se pierda la funcionalidad.
• Equilibrios de carga: se emplean varios nodos separados para garantizar el funcionamiento de la aplicación incluso en picos altos de demanda.
• Reconfiguración: es una técnica propia del trabajo en la nube. Al ponerse en marcha se elimina el componente defectuoso del sistema de trabajo.

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