硬盘阵列可靠度的计算 |
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| 2004-05-28 |
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引言——问题的提出及其思考
三年前（1998），我台上了音频工作站，外存储器是七只希捷9.1G的SCSI硬盘组成的RAID5(6/7)磁盘阵列柜，实际可用容量为54.6G,就当时而言，是一个较好的方案。后来，在做升级方案时，有人认为再买一只磁盘阵列柜，仍采用RAID5。也有人认为单只硬盘的容量已有了较大提高，不用磁盘阵列柜也是可行的，甚至可以考虑采用IDE硬盘作备份。其实问题的焦点是能否找到可靠度的数学模型，不就迎刃而解了吗。正是在这种情况下，我们作了一些资料收集与整理，对硬盘阵列的可靠度作了探索性求解，写成此文，以作抛砖引玉。
RAID的特点
1、成本低，功耗小，传输速率高。在RAID中，可以让很多磁盘驱动器同时传输数据，而这些磁盘驱动器在逻辑上又是一个磁盘驱动器，所以使用RAID可以达到单个的磁盘驱动器若干倍的速率。
2、可以提供容错功能，提高了可靠度，当然这是以冗余为代价的。这是RAID获得广泛应用的重要原因之一。
3、RAID是获得大容量存储器的价廉物美、简单易行的好方法。这是RAID获得广泛应用的又一重要原因。
4、当RAID由硬盘阵列柜实现时，硬盘阵列柜的价格比起硬盘来往往是较贵的。
RAID的可靠性模型
这里所说的模型是指可靠度的模型，它和电路上的串并联不可混为一谈。例如若有两只电容并联，但任何一只失效，都会使系统失效，那么在可靠性计算中则被判为串联。各种RAID可靠性模型示意图见左图。
磁盘阵列可靠度的计算
根据平均故障间隔时间(MTBF)，可以推断出单只磁盘的规定时间的无故障可靠度概率。按希捷网站提供的数据，SCSI硬盘的MTBF为100万小时，IDE硬盘的MTBF为40万小时。部分品牌的硬盘未给出MTBF，应该说，希捷的资料具有一定的代表性。按RAID可靠度的数学模型，计算出常见RAID的可靠度，并整理成表，以便对比。从该表不难看出，IDE的RAID1也有极高的可靠度。由于SCSI硬盘比IDE硬盘价格要贵得多，性能也高出不少，为了获得比较合理结论，可选择以下方式比较：规定时间内、相同价格下比可靠度；或规定时间内、相同可靠度下比价格；当然还有其他的比较方式。不难得出以下结论：SCSI硬盘一次性投资较大，相对一劳永逸，RAID的可选形式较多。IDE硬盘一次性投资小，要达到规定可靠度，必须分段投资，总价仍较低，相对麻烦，RAID的可选形式较少。由于计算机硬件发展极其迅速，上述结论最多只是特点而已，具体如何处理，还得视具体情况而定。
结束语
硬盘生产方给出的MTBF是在特定的条件下作出的结论，一般来说，实际使用中环境各异，达不到那样好条件的较多。厂方测试用的硬盘一般无需经过长途运输，而客户用的硬盘都是有过运输经历的产品，甚至经过恶劣装运，使用技巧也是不容忽视的。因此实际可靠度会有所下降，但是各种形式的RAID之间的可靠度关系是客观存在的。
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