Как долго служат диски?

Примечание редактора. Этот пост был обновлен с момента его первоначальной публикации в 2013 году, и теперь в нем содержится самая свежая информация и статистические данные.
Как долго работают жесткие диски? Мы задали этот вопрос несколько лет назад, и тогда ответ был: мы еще не знали. Тем не менее, мы представили данные, которые у нас были к тому моменту, и сделали несколько прогнозов. С тех пор мы учились отказу от жестких дисков (HDD) и твердотельных накопителей (SSD). Посмотрим, что мы узнали.

Первоначальное исследование срока службы накопителей было проведено с использованием 25 000 накопителей и данных примерно за четыре года. Сегодняшнее исследование включает данные более чем 200 000 дисковых накопителей, многие из которых прослужили шесть и более лет. Это дает нам больше данных для анализа и позволяет нам расширить наши прогнозы. Например, в нашем первоначальном отчете мы сообщали, что 78% приобретенных нами дисков прожили более четырех лет. Сегодня около 90% имеющихся у нас приводов прослужили четыре года, а 65% — дольше шести лет. Итак, как долго длится поездка? Продолжай читать.

Как диски используются в Backblaze
В настоящее время Backblaze использует более 200 000 жестких дисков для хранения данных наших клиентов. Размер дисков варьируется от 4 ТБ до 18 ТБ. В сумме у нас под управлением получается более двух эксабайт на жестком диске. Большинство этих дисков монтируются на сервере хранения, который вмещает 60 дисков, а также загрузочный диск. Есть также несколько серверов хранения, в которых используется всего 45 жестких дисков. Серверы хранения состоят из Storage Pods (наши собственные серверы хранения данных) и серверов хранения от внешних производителей. Двадцать серверов хранения сгруппированы в Backblaze Vault, которое использует наш собственный алгоритм кодирования стирания Рида-Соломона для репликации и хранения данных клиентов на 20 серверах в Backblaze Vault.

Типы жестких дисков в анализе
Жесткие диски, которые мы используем для хранения данных о клиентах, представляют собой стандартные 3,5-дюймовые диски, которые вы можете купить в Интернете или в магазинах. Избыточность, обеспечиваемая программным обеспечением Backblave Vault, обеспечивает безопасность данных, позволяя нам использовать стандартные диски трех основных производителей дисков: Seagate, Western Digital и Toshiba. В следующей таблице показано текущее количество накопителей по производителям. Обратите внимание, что HGST теперь является частью Western Digital, но сами диски сообщаются как диски HGST, поэтому они указаны отдельно в таблице.



Каждый из серверов хранения также использует загрузочный диск. Помимо очевидной функции загрузки сервера, мы также используем эти диски для хранения файлов журналов, регистрирующих доступ к системе и действия, которые используются для целей аналитики и соответствия. Загрузочным диском может быть жесткий диск или твердотельный накопитель. Если вам интересно, мы сравнили надежность жестких дисков и твердотельных накопителей в отношении этих загрузочных дисков.

Количество жестких дисков
Как указывалось ранее, в настоящее время у нас есть более 200 000 дисков, которыми мы управляем и используем для хранения данных клиентов. Мы используем несколько дисков разных размеров, как показано в таблице ниже, причем более 60% этих дисков имеют размер 12 ТБ или 14 ТБ.


Частота отказов дисков
Прежде чем углубляться в данные о частоте отказов, стоит потратить немного времени на то, чтобы выяснить, что именно означает частота отказов. Сам по себе термин «частота отказов» не очень полезен, поскольку в нем отсутствует понятие времени. Например, если вы купили жесткий диск, какова частота отказов жесткого диска через неделю после его покупки? Как насчет года после покупки? Пять лет? У них не может быть одинакового количества отказов. Чего не хватает, так это времени. Когда мы составляем квартальные и годовые отчеты Drive Stats, мы рассчитываем и публикуем годовую частоту отказов (AFR). Используя AFR, все показатели отказов переводятся в годовые, так что независимо от временных рамок (например, один месяц, один год, три года) мы можем сравнивать разные когорты приводов. Наряду с отчетами мы включаем ссылки на данные о накопителях, которые мы используем для расчета заявленной частоты отказов.

Кривая ванны
Инженеры по надежности используют так называемую кривую ванны для описания ожидаемой интенсивности отказов. Идея состоит в том, что дефекты возникают из-за трех факторов: (1) заводские дефекты, приводящие к «детской смертности», (2) случайные отказы и (3) детали, которые изнашиваются, что приводит к отказам после длительного использования. На приведенной ниже диаграмме (из Wikimedia Commons) показано, как можно ожидать, что эти три фактора приведут к кривой интенсивности отказов в форме ванны.


Когда наше первоначальное исследование срока службы привода было завершено, опыт Backblaze совпал с теорией кривой ванны. Когда мы недавно пересмотрели кривую для ванны, мы обнаружили, что ванна протекает, поскольку левая часть кривой для ванны Backblaze (уменьшение интенсивности отказов) была намного ниже и более соответствовала постоянной частоте отказов. Это можно увидеть в приведенной ниже таблице, в которой приведены данные о сбоях дисковых накопителей за последние шесть лет.


Уровень отказов (красная линия) составляет менее 2% в течение первых трех с половиной лет, а затем быстро увеличивается в течение шестого года. Когда мы строим линию тренда данных (синяя пунктирная линия, полином второго порядка), появляется параболическая кривая, но она значительно ниже с левой стороны, не похожая на ванну, а больше на неглубокий ковш или, возможно, на хоккей. палка.

Расчет продолжительности жизни
Каков ожидаемый срок службы жесткого диска? Чтобы ответить на этот вопрос, нам сначала нужно решить, что мы подразумеваем под «продолжительностью жизни».

При измерении продолжительности жизни людей обычным показателем является среднее количество лет, оставшихся до определенного возраста. Например, по оценкам Всемирной организации здравоохранения, ожидаемая продолжительность жизни всех новорожденных в мире в настоящее время составляет 73 года. Это означает, что если мы подождем, пока все эти новые люди проживут свою жизнь через 120 или 130 лет, средняя продолжительность их жизни составит 73,0.

Что касается дисководов, может случиться так, что все они изнашиваются до того, как им исполнится 10 лет. А может быть, что некоторые из них длятся 20 или 30 лет. Если некоторые из них живут долго, долгое время, трудно вычислить среднее значение. Кроме того, несколько выбросов могут отбросить среднее значение и сделать его менее полезным.

Число, которое можно вычислить, — это средний срок службы нового диска. Это возраст, в котором выходит из строя половина дисков. Давайте посмотрим, насколько близко мы сможем подойти к прогнозированию средней продолжительности жизни нового диска, учитывая все данные, которые мы собрали за эти годы.

Показатели выживаемости дисковых накопителей
По сей день на удивление сложно получить ответ на вопрос «Как долго прослужит жесткий диск?» Как уже отмечалось, мы регулярно публикуем наши отчеты «Статистика дисков», в которых перечислены AFR для используемых нами моделей дисков. Хотя эти отчеты отвечают на вопрос о том, с какой скоростью дисковые накопители выходят из строя, они не говорят нам, как долго они прослужат. Интересно, что те же данные, которые мы собираем и используем для прогнозирования отказа дисков, можно использовать для определения ожидаемого срока службы моделей жестких дисков, которые мы используем. Все зависит от того, как вы смотрите на данные.

Когда мы применяем методы прогнозирования продолжительности жизни к собранным нами данным о накопителях, мы получаем следующую диаграмму:


Ожидаемая продолжительность жизни уменьшается довольно стабильно — от 2% до 2,5% в год в течение первых четырех лет, затем сокращение начинает ускоряться. Оглядываясь назад на приведенный выше квартальный график AFR, это имеет смысл, поскольку с четвертого года количество отказов увеличивается. По прошествии шести лет ожидаемая продолжительность жизни составляет 65%. Другими словами, если мы купили жесткий диск шесть лет назад, вероятность того, что он все еще жив, составляет 65%.

Как долго прослужат жесткие диски?
Что происходит с водителями, когда они старше шести лет? У нас есть диски старше шести лет, так почему мы остановились на этом? У нас не было достаточно данных, чтобы быть уверенными по истечении шести лет, поскольку количество дисков в этот момент сокращается и почти полностью состоит из одной или двух моделей дисков, а не из различных. Вместо этого мы использовали данные, которые у нас были за шесть лет, и экстраполировали их из линии ожидаемого срока службы, чтобы оценить момент, когда половина дисков выйдет из строя.


Как долго длится поездка? Казалось бы, разумная оценка средней продолжительности жизни составляет шесть лет и девять месяцев. Это соответствует минимальному количеству данных, которые мы собрали на сегодняшний день, но, как уже отмечалось, у нас недостаточно данных, чтобы быть уверенными. Тем не менее, мы знаем, что для всех используемых нами моделей приводов он превышает шесть лет. Мы продолжим сбор данных в ближайшие месяцы и годы и посмотрим, не изменится ли что-нибудь.

А пока, как долго вы предполагаете, что жесткий диск, который вы собираетесь купить, прослужит? Правильный ответ — всегда иметь хотя бы одну резервную копию, а лучше две, хранить их отдельно и часто проверять 一 стратегия резервного копирования 3-2-1. Каждый купленный вами жесткий диск в какой-то момент выйдет из строя — это может произойти через день или 10 лет — будьте готовы.