Описание проблемы проще чем кажется: чем больше трафика - тем больше работы.
Это влечет за собой:
- Больший нагрев процессора и других комплектующих + повышение их износа -> могут отвалиться
- В каждом софте (даже стабильной ОС) есть ошибки, которые точно возникнут согласно
ЗБЧ
- Появляется слишком много прерываний, которые тормозят систему -> большие операционные издержки (переключение контекста, переход в режим ядра и т.д.)
- Рано или поздно доступные ресурсы закончатся (ОЗУ, Диск, буфер сетевой карты), а не многие приложения могут такое обработать и упадут
Подытоживая: сбои происходят из-за того, что для обработки нагрузки требуется больше ресурсов чем есть.
Сколько ресурсов должно быть для корректной работы при определенной нагрузке надо искать самим - тестировать систему (стресс/нагрузочное/объемное и т.д.).
Создавать математические формулы - такое себе, т.к. слишком много важных параметров не будет учтено:
- Топология сети
- Используемые комплектующие
- Охлаждение
- Расположение серверов
- Версия ОС + гипервизор
UPD: + конечно же когда много трафика, то какие-то пакеты отбрасываются/теряются и необходимо слать их повторно, что увеличивает нагрузку на сеть + задержку запроса