客户端硬盘驱动器通常是NAS解决方案的选择，可以平衡降低耐久性与RAID阵列架构提供的冗余的风险。
摘要：
开发NAS解决方案时，必须仔细选择所选存储。专为NAS应用程序设计的驱动器提供了可靠性和使用寿命的最佳组合，无论是家庭还是企业用户都依赖这些组合来保证数据安全。本文回顾了影响存储产品可靠性和耐用性的各种因素，以及专用NAS驱动器如何满足这些需求。
内容：
1.可靠性规范
1.1工作负载
1.2保修寿命
1.3平均故障时间（MTTF）
1.4 AFR（年度故障率）
2.可靠性约束/操作条件
2.1工作温度
2.2额定工作负载（HDD）
2.3加载/卸载周期（HDD）
2.4启动/停止周期（HDD）
3.不同硬盘类别的可靠性规范
3.1与其他硬盘类相比，NAS驱动器的可靠性规范
4.结论
1.可靠性规范
可靠性规范定义了驱动器的极端操作以及如果它们被卡住的统计失败可能性。这些可以与目标应用的要求（例如24/7操作）进行比较，以确定HDD是否合适。以下章节详细介绍了主要的可靠性规范以及如何解释它们。
1.1操作责任
选择存储组件的一个主要可靠性相关标准是操作任务，即一个驱动器被设计为活动的一天中的多少小时。台式机或笔记本电脑的客户端驱动器通常设计为平均每天8小时的操作。这反映了这些类型机器的典型用例。为了提供始终在线，永久可用的备份和恢复，NAS驱动器针对每天24小时不间断使用的系统进行了优化，这些系统没有任何理由永远不会断电。
1.2保修
期限制造商在规定的时间内保证产品的可靠性。对于企业组件，这通常为5年，而对于NAS应用，这将为3年。客户端驱动器将提供1到3年的保修期。但是，此保修取决于正确的使用和部署，这意味着在运行期间需要遵守环境条件，如湿度和温度（参见第2章）。如果在超出这些限制的情况下使用驱动器，则不再期望制造商在保修期内更换故障驱动器。这也适用于保修期外可能发生的故障。
1.3平均故障时间（MTTF）
不幸的是，没有一个完美的设备。为了在驱动器的使用寿命期间提供一些故障风险的测量，制造商保证在一组设备中不会超过规定的故障率。如前所述，这确实需要驱动器在定义的约束内运行。为此值提供的度量是MTTF，以小时为单位。这是一个统计值，用于定义一组设备中的第一次故障可能发生多长时间。如果MTTF给定为100万小时，并且驱动器在规范内运行，则对于100万个驱动器的人口，预计每小时一个驱动器故障。对于更实际的1,000个驱动器数量，MSP应该计划每1000小时（几乎42天）发生故障。处于隔离状态，单个驱动器运行100万小时相当于114年。但是，必须记住，MTTF规范仅适用于驱动器的保修期。如果在5年的保修期结束时定期更换单个驱动器，则可在114年后更换驱动器，并在22个更换驱动器后进行统计预期。
1.4 AFR（年度失败率）
每年的预期统计失败率可以通过以下公式计算：AFR = 1-e（-8760h / MTTF [h]）（1年= 8760小时）。需要按指数项减少，因为必须在统计信息中考虑在此时间范围内出现故障的驱动器。但是，对于较小的AFR百分比，反映已在公式中失败的驱动器的影响可以忽略不计，允许公式近似为：
100万小时的MTTF意味着AFR为0.876％ - 或者1000个驱动器中的多达9个驱动器可能在一年内失效。MSP必须为这一数量的维修或更换驱动器预算。如果故障率超过每年9个驱动器，则有必要检查驱动器是否在为驱动器型号提供的温度，湿度，振动和其他规格限制内运行。有些产品提供MTBF作为统计指标而不是MTTF。但是，这表示在通过修复解决了第一次故障后从一次故障到下一次故障的时间。由于存储设备通常无法修复，只能更换，MTTF而不是MTBF仍然是驱动器的正确术语。
2.可靠性约束/操作条件
保修期内对指定MTTF的承诺是基于驱动器在产品规定的所有操作条件范围内运行的理解。第1.1章所述的操作职责只是可以定义的许多要素之一。在本章中，我们将回顾必须考虑的其他约束和条件。
2.1工作温度
加热，特别是过热，对储存产品非常不利。固定盘片的主轴依靠流体动力轴承来减少摩擦。升高温度的长期影响是轴承油的泄漏，最终导致失效的可能性增加。为了提供尽可能长的保修期和最高的MTTF，工作温度范围被定义为与目标应用最佳匹配。对于运行冷却数据中心的MSP，企业驱动器通常指定在5°C至55°C的温度范围内使用。消费者或客户端驱动器的额定温度为0°C至60°C，反映了笔记本电脑可以承受的室内和室外使用组合。NAS驱动器被指定为与企业驱动器相同的温度范围，因为通常情况下 这些位于凉爽和安全的位置。温度规格通常定义为环境温度Ta或壳体温度Tc。环境温度是驱动器附近的空气温度，而壳体温度是在驱动器本身的表面上测量的。超出温度规范的运行驱动器会增加元件磨损并降低MTTF值，从而对AFR产生负面影响。
2.2额定工作负载（HDD）
凭借其旋转盘片和移动头，HDD具有许多可能遭受磨损的组件。应该清楚的是，工作量，即写入和读取的数据量，将对可靠性产生影响。驱动器制造商通常定义MTTF和AFR值保持有效的每年最大工作负载。NAS驱动器的额定速度通常高达180TB /年。这比企业驱动器（550TB /年）少，但比客户端驱动器（55TB /年）更多。读写工作负载之间的差异之间的差异对额定工作负载没有影响。
2.3加载/卸载周期（HDD）
节能是所有电子设备的重要方面，尤其是在诸如NAS的应用中，其中许多驱动器可以构建在单个系统中。为支持绿色计划，HDD支持空闲模式。在此模式下，R / W磁头停在机械斜坡上，同时旋转盘片处于静止状态。当再次需要访问驱动器时，盘片旋转并且头部再次从其停放位置退出。这称为加载/卸载循环。由于此功能会进一步降低HDD的机械性能，因此加载/卸载周期的数量有限。高质量驱动器可支持超过10万次加载/卸载循环。对于驱动器在其保修期内24/7运行，这相当于每分钟10次加载/卸载循环。将盘片旋转到所需速度并使头部返回到位（加载/卸载循环时间）所花费的时间曾是驱动器选择期间的关键因素。然而，今天的驱动器提供20秒或更短的加载/卸载周期时间，这在硬盘可靠性方面基本上无关紧要。
2.4启动/停止循环（HDD）
对于未指定24/7运行的驱动器，将定义主轴电机的最大启动/停止循环次数。这通常位于或约为50k周期。对于NAS系统，作为24/7操作设备，这是不相关的。
3.不同HDD类的可靠性规格
HDD的设计考虑了特定的应用。该应用的要求会影响所提供的保修期，以及温度范围，额定工作负载和规范中包含的其他方面。强烈建议仔细阅读这些信息，并与其他硬盘类别进行比较。这里将NAS驱动器的可靠性规范与企业和客户端选项进行比较。
3.1与其他硬盘类相比，NAS驱动器的可靠性规范为NAS选择硬盘
时，可能很容易让价格不公平地影响所选择的驱动器。实际上，客户端硬盘驱动器通常是NAS解决方案的选择，可以平衡降低耐久性与RAID阵列架构提供的冗余的风险。但是，如下表所示，由于操作任务和额定工作负载导致的次优耐久性，使基本和重要数据存储在风险中：
开发用于NAS系统的HDD在其3年保修期内提供100万小时的MTTF。工作温度范围限制在5°C - 55°C，就像企业驱动器一样，因为它们通常安装在具有受控环境的房间中。他们的额定工作负载反映了他们的主要目的，即备份和恢复文件。将它们与所示的替代方案进行对比，它们介于企业驱动器的规格之间，这些规格超过了NAS，而客户端硬盘驱动器显然不适合预期的24/7运行和工作负载需求。值得注意的是，高端19英寸机架式NAS系统正在逐渐取代传统的SAN存储系统。用于此类业务关键型应用程序的NAS系统应继续配备企业级硬盘驱动器。这是因为他们的操作环境和工作负载与传统的企业存储系统相当。这种机架式NAS解决方案通常配备SAS背板连接器。即使具有SATA接口的典型NAS驱动器也能在这样的系统中运行，具有SAS接口的近线企业驱动器可提供更好的性能和可靠性。
4.结论
针对NAS应用程序的HDD的可用性强调了该应用程序部分的重要性。在本文中，我们清楚地列出并解释了选择驱动器时需要考虑的关键规范，以确保其耐用性和可靠性与目标用例的匹配。显然，对NAS内置存储驱动器的要求不如企业应用程序那么高。然而，即使RAID阵列提供冗余，客户端驱动器的较低耐久性和可靠性，尤其是8小时/天的操作任务，对于NAS来说显然也不令人满意。专用的NAS驱动器，提供最佳的性价比平衡，确保组织的关键数据在需要时仍然可访问和可用。
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