Jak dlouho vydrží diskové jednotky? Krátká odpověď zní:
Proč společnost, která nechává neustále točit více než 25 000 diskových jednotek, neví, jak dlouho vydrží? Společnost Backblaze poskytuje spolehlivé a neomezené online zálohování již více než pět let. Za poslední čtyři roky jsme měli dostatek disků, abychom mohli poskytnout dobré statistiky, ale 74 % 78 % disků, které nakupujeme, žije déle než čtyři roky. Takže zatímco 26 % 22 % disků selže během prvních čtyř let a máme podrobné informace o míře selhání disků během prvních čtyř let, zatím nevíme, co se stane po uplynutí této doby. Jak dlouho tedy disky vydrží? Čtěte dál.
Jak se disky používají ve společnosti Backblaze
Backblaze používá k ukládání dat spoustu pevných disků. V každém úložišti Backblaze Storage Pod je umístěno 45 disků a úložiště Storage Pod jsou umístěna ve stojanech v našich datových centrech. Při registraci nových zákazníků nakupujeme další diskové jednotky, testujeme je a nasazujeme. Nyní jsme na 75 petabajtech cloudového úložiště.
Před nasazením je každé úložiště Backblaze Storage Pod testováno, včetně testů všech disků v něm. Nedávno Andy psal o Stephenovi, diskové jednotce, která tímto testováním neprošla. Andyho příspěvek popisuje proces, který společnost Backblaze používá k nastavení, zátěžovému testování a nasazení jednotky Storage Pod.
Typy pevných disků v analýze
Backblaze standardizovala pevné disky „spotřebitelské třídy“. Zatímco společnosti vyrábějící pevné disky tvrdí, že tyto disky nejsou určeny pro práci v polích RAID nebo pro nepřetržitou zátěž v prostředí datového centra, společnost Backblaze používá k ochraně dat softwarovou redundanci. V některém z příštích příspěvků na blogu se budeme zabývat statistikami porovnávajícími „spotřebitelské“ a „podnikové“ pevné disky.
Zde většina těchto pevných disků jsou „surové“ nebo „interní“ pevné disky. Protože však kvůli krizi pevných disků v Thajsku bylo téměř nemožné sehnat interní pevné disky na prodej za rozumné ceny, začala společnost Backblaze pevné disky farmářit. Přibližně šest petabajtů disků v této analýze tak bylo původně „externími“ pevnými disky, které byly „vytrženy“ ze svých pouzder.
Počet pevných disků
Následující graf ukazuje rozložení stáří disků v datových centrech společnosti Backblaze. Tvar grafu odráží především růst společnosti a přidávání disků s tím, jak rostla zákaznická základna. Celkově lze říci, že tolik disků neselhává.
Míra selhání
Než se ponoříme do údajů o míře selhání, stojí za to věnovat trochu času objasnění toho, co přesně míra selhání znamená. Na první pohled by se mohlo zdát, že 100% míra selhání je to nejhorší možné. Každá jednotka je poruchová! To však není celý příběh.
Představte si, že máte dodavatele diskových jednotek, který dodává disky, které jsou po dobu šesti měsíců stoprocentně spolehlivé, ale pak všechny selžou. Jaká je roční míra poruchovosti? Pokud musíte mít neustále v provozu 100 disků, budete muset dvakrát ročně vyměnit disk v každém slotu. To znamená, že každý rok budete muset vyměnit 200 disků, což znamená, že roční míra poruchovosti je 200 %. Přinejmenším teoreticky tedy neexistuje nejhorší možná míra selhání. Pokud by každý disk selhal po jedné hodině používání, roční míra selhání by byla 876 000 %. Naštěstí jsou disky, které dostává společnost Backblaze, spolehlivější než tato hodnota.
Křivka vany
Inženýři spolehlivosti používají k popisu očekávané míry selhání něco, čemu se říká křivka vany. Myšlenka spočívá v tom, že závady pocházejí ze tří faktorů: (1) tovární vady, které vedou k „dětské úmrtnosti“, (2) náhodné poruchy a (3) součástky, které se opotřebovávají, což vede k poruchám po delším používání. Níže uvedený graf (převzatý z Wikimedia Commons) ukazuje, jak lze očekávat, že tyto tři faktory vytvoří křivku poruchovosti ve tvaru vany.
Teorie odpovídá realitě, kterou zažívá společnost Backblaze. Následující graf ukazuje míru selhání disků v každé čtvrtině jejich životnosti. Prvních 18 měsíců se poruchovost pohybuje kolem 5 %, pak na chvíli klesá a zhruba po třech letech výrazně stoupá. Nevidíme tak velkou „dětskou úmrtnost“, ale vypadá to, že tři roky jsou bodem, kdy se disky začínají opotřebovávat.
Výpočet očekávané životnosti
Jaká je očekávaná životnost jednotky pevného disku? Abychom mohli odpovědět na tuto otázku, musíme se nejprve rozhodnout, co rozumíme pod pojmem „očekávaná délka života“.
Při měření očekávané délky života lidí je obvyklým měřítkem průměrný počet let zbývajících v daném věku. Když tedy řekneme, že průměrná délka života novorozenců na světě v roce 2010 je 67,2 roku, říkáme tím, že pokud počkáme, až se všichni tito noví lidé dožijí 120 nebo 130 let, bude průměrná délka jejich života 67,2 roku.
U diskových mechanik se může stát, že se všechny opotřebují dříve, než jim bude 10 let. Nebo se může stát, že některé z nich vydrží 20 nebo 30 let. Pokud některé z nich žijí dlouho a dlouho, je těžké vypočítat průměr. Také několik odlehlých hodnot může průměr zkreslit a učinit jej méně užitečným.
Číslo, které budeme moci brzy vypočítat a které bude pravděpodobněji užitečné, je medián životnosti nového disku. Jinými slovy, v jakém věku selhala polovina disků? Začínáme tušit, jaká bude odpověď.
Míra přežití pevných disků
Na internetu je překvapivě těžké získat odpověď na otázku „Jak dlouho vydrží pevný disk?“. Většinou najdete jen anekdotické příběhy, případně odkazy na studie Googlu a CMU, z nichž ani jedna na otázku neodpovídá.
Anekdoty, které získáte, vám neposkytnou žádné užitečné informace:
- Z webu tomshardware.com: „Měl jsem disky, které přišly DOA, některé umřely po jednom dni a některé vydržely 10 let. Prostě se nedá říct, jak dlouho bude disk žít.“
- Z webu CNET: „Nevím, jak je to s těmi 5 lety. Můj WD umřel po 2 letech.“
Studie Googlu obsahuje zajímavé informace o míře selhání. Zjistili, že teplota nehraje takovou roli, jak by se mohlo zdát, a že kontroly SMART disku nejsou příliš dobré při předpovídání selhání disku.
Studie CMU zjistila, že údaje výrobců o střední době mezi poruchami (MTBF) jsou přehnané. Disky selhávají mnohem častěji, než by odpovídalo hodnotě MTBF.
Následující graf ukazuje procento disků u společnosti Backblaze, které jsou v různém věku stále naživu:
- První rok a půl selhávají disky rychlostí 5,1 % ročně.
- Po další rok a půl selhávají disky MÉNĚ, přibližně 1,4 % ročně.
- Po třech letech však míra selhání prudce vzroste na 11,8 % ročně.
Většina disků je stále naživu
Výše uvedený graf může být zavádějící. Na první pohled se zdá, že většina disků již zemřela a všechny jsou na nejlepší cestě zemřít během příštího roku. Pokud však graf překreslíte se spodní částí na 0, uvidíte, že téměř 80 % všech disků, které kdy společnost Backblaze zakoupila, je stále funkčních!
Jak dlouho vydrží pevné disky?
Co se stane s disky, když jsou starší než pět let? Ani společnost Google, ani tým CMU nepředložili žádné údaje o discích starších pěti let, i když v závěru článku CMU je lákavá poznámka, která tvrdí, že po pěti letech se poruchovost zvyšuje. Pro toto tvrzení však nejsou uvedeny žádné podklady.
V Backblaze fungujeme již pět let a všechny disky, které instalujeme, jsou nové, takže pro starší disky také nemáme žádná data. Těšíme se, až zjistíme, co se stane, až budou disky staré pět, šest, sedm a osm let.
Pokud extrapolujete přímku z předchozího grafu a odhadnete okamžik, kdy polovina disků zemře, dostanete předpověď:
Medián životnosti disku bude delší než šest let.
Když společnost Backblaze začínala, panovaly obavy, že diskové jednotky spotřebitelské třídy v datovém centru nevydrží. Pokud je tento medián životnosti šest let pravdivý, znamená to, že více než polovina disků vydrží šest let a tyto obavy byly neopodstatněné. Tyto statistiky hodláme i nadále čtvrtletně aktualizovat. V příštích několika letech tak budeme mít k dispozici tvrdá data o mediánu životnosti pevných disků. Sledujte náš blog a dozvíte se odpovědi.
14. listopadu: Aktualizace
Moje chyba: Kvůli chybě v přepisu byla procenta ve druhém odstavci chybná a byla pesimističtější, než bylo nutné. Po čtyřech letech je stále naživu 78 % (nikoli 74 %) disků. Projekce šestiletého mediánu životnosti není touto změnou ovlivněna. Děkuji bystrému Fredericovi za zachycení chyby.-Brian