Журнал PC Magazine/RE №11/2011

MTBF – что это?

Годы, как известно, бывают високосными и не очень. Средний год содержит примерно 8765,8 ч, так что, если принять известную величину MTBF за «время наработки на отказ», т. е. время от момента первого запуска жесткого диска до выхода его из строя, окажется, что типичный магнитный накопитель наших дней рассчитан чуть ли не на сотню лет непрерывной работы. Почему же тогда реальные гарантийные сроки для этих устройств составляют в лучшем случае два-три года?

The devil is in the details – эту английскую поговорку постоянно нужно держать в голове, изучая маркетинговые посулы ИТ-производителей. На самом деле, все честно в статистическом смысле: если фирма гарантирует, что MTBF для данной модели жесткого диска составляет 1 млн. ч, верить ей стоит. Дело всего лишь в том, как именно высчитывается эта величина.

Mean Time Between Failures, «среднее время между отказами», – именно так расшифровывается аббревиатура MTBF. Но дальше следует набранное мелким шрифтом примечание, которое частенько оставляют без внимания даже признанные ИТ-специалисты: «…для всего эксплуатируемого массива накопителей данного типа в пределах гарантийного срока эксплуатации». И вот с этого места имеет смысл обсудить предмет поподробнее.

MTBF – величина статистическая, получаемая опытным путем. Однако никто, разумеется, не устанавливает в стенд единственный жесткий диск и не гоняет его под нагрузкой десятилетиями. Напротив, для испытаний берут десятки, а то и сотни накопителей, которые запускают одновременно, – и фиксируют первый отказ любого из них. Суммируют время, которое каждый из накопителей данного стенда проработал до момента этого отказа. После этого принимают в расчет продолжительность гарантийного срока.

На практике это означает вот что. Допустим, в типичном для СМБ NAS размещены пять жестких дисков с MTBF, равным 1 млн. ч. Вероятности независимых событий складываются, так что для такой конфигурации в целом время работы до первого отказа составит уже 1 000 000/5=200 000 ч, т. е. около 23 лет.

Значит ли это, что такой NAS проработает почти четверть века до выхода из строя хотя бы одного из установленных в него дисков? Нет, конечно. Это значит, что если владелец такого NAS год за годом будет аккуратно заменять жесткие диски на новые точно по истечении срока гарантии, то первый (являющийся в такой ситуации гарантийным случаем!) сбой НЖМД произойдет не ранее чем через 23 года. В статистическом смысле, конечно, т. е. кому-то повезет и полвека бестревожно прожить с этим хранилищем данных, а кто-то будет вынужден обратиться в сервис-центр производителя жестких дисков уже через десятилетие.

Другой пример пересчета MTBF в более реалистичные эксплуатационные сроки получим, если будем рассматривать по-настоящему большие массивы жестких дисков. Например, такие, которые задействуются в SAN – Storage Area Networks; участков локальной сети уровня предприятия, выделенных специально для мощных устройств хранения данных. Одни из наиболее загруженных обработкой информации компонентов современных SAN – так называемые виртуальные ленточные библиотеки, которые применяются для оперативного и регулярного резервирования значительных массивов корпоративных данных.

Классическая ленточная библиотека оптимальна с точки зрения организации резервного копирования (по крайней мере, пока все идет нормально): это устройство последовательного доступа, способное «поглотить» и «переварить» существенные объемы потоковых данных, в непрерывном режиме транслируемые на внешний носитель ПО резервного копирования сразу со множества локальных ПК. Сами по себе ленточные накопители корпоративного класса – удовольствие не из дешевых, зато по стоимости единицы доступного для хранения информации пространства ленточные кассеты до сих пор не имеют себе равных. Не случайно многие солидные утилиты резервного копирования рассчитаны на работу именно с ленточными библиотеками.

Другое дело, что с реальной лентой не слишком удобно обращаться, когда приходит нужда восстановить потерянные из-за сбоя данные. Именно поэтому все большей популярностью в SAN крупных компаний и ЦОДов пользуются виртуальные ленточные библиотеки – стоечные решения, использующие в качестве среды хранения данных жесткие диски, однако с точки зрения внешних устройств ведущие себя в точности как старые добрые ленточные приводы. С тем лишь исключением, что обладают всеми преимуществами устройств произвольного доступа. Так вот, для ленточной библиотеки, включающей 40 НЖМД, для каждого из которых MTBF равно 1 млн. ч, первый реальный отказ ожидается не ранее чем через три календарных года непрерывной работы – как раз к тому моменту, когда подойдет к завершению типичный гарантийный срок эксплуатации накопителей.

Интуитивно ясно: чем больше MTBF, тем лучше. Но для практических применений лучше все-таки оперировать более приближенной к обыденному понятию надежности величиной. В качестве таковой имеет смысл использовать показатель AFR (Annual Failure Rate; среднегодовая интенсивность отказов).

AFR=1–e—y/MTBF

где y – константа (количество часов в году), а MTBF выражено в часах. Здесь мы имеем дело с допущением о линейной зависимости вероятности выхода НЖМД из строя от времени, однако в пределах гарантийного срока оно близко к действительности. В результате получаем для MTBF, равного 1 млн. ч, AFR на уровне 0,87 % – более чем приемлемая величина для типичных сценариев применения современных жестких дисков.

Впрочем, AFR можно и не высчитывать из MTBF, а получать эмпирически – по данным из фирменных сервис-центров компании-производителя, например. В таком случае этот параметр приобретает особую ценность, поскольку оказывается гораздо более реалистичным. Но и более «размазанным» по общей «популяции» дисков – тоже. Ведь паспортная величина MTBF отражает не только физическую износостойкость аппаратных компонентов НЖМД, но и расчетные условия их эксплуатации (в частности, количество циклов включения-выключения на протяжении срока службы, уровень стабильности питающего напряжения и т. п.), существенно различные для бытового и промышленного сценариев применения накопителей. Возможно, именно потому мало кто из производителей решается указывать AFR явно.