Основные метрики надежности для дисковых подсистем

- Среднее время до сбоя (MTTF, MTBF)

- Среднее время восстановления (MTTR)

- Среднее время до потери данных (MTTDL)

- Среднее время до потери доступа к данным (MTTLDA, MTDA)

Оценка надежности дисковых массивов с использованием Марковских цепей

Допущения:

- Интенсивности перехода из одного состояния в другое константы

- В упрощенном случае рассматриваются только дисковые компоненты системы хранения данных

- Массив состоит из N+1 дисков, используется уровень RAID 1-5

- MTTF>>MTTR

Марковская модель системы с восстановлением:

Постановка задачи: Система ур-ий Колмогорова Среднее время до потери данных

Среднее время до потери данных в групповом уровне RAID:

постановка задачи

- Двухуровневый RAID

- Первый из уровней RAID 0, второй позволяет восстановить данные при отказе 1 диска

- N+1-дисков в массиве

- G+1-дисков в группе четности

Марковская цепь, результат

Усиление модели: вероятность повторного сбоя

Усиление модели: вероятность невосстановимой ошибки при чтении

, p - вероятность успешного чтения всех данных с HDD

Усиление модели: вероятность программного сбоя

Аппаратная реализация RAID с энергонезависимым КЭШ

Программная реализация RAID

Среднее время до потери данных в RAID 6: Марковская цепь

Недостатки подхода основанного на Марковских цепях

- Частота сбоев является функцией времени

- Частота сбоев зависит от модели компонент

- Время восстановления после сбоя не постоянно, но имеет нижнюю границу

- Невосстановимые ошибки могут случаться в любое время

- В модель необходимо включить наличие скрытых ошибок

Модель сбоев HDD Пример скрытой ошибки

Метод Элиреса для оценки надежности дисковых систем

Используются 4 распределения:

-D(Op) – время до функционального сбоя

-D(Ld) – время до появления скрытой ошибки

-D(Rest) – время восстановления после функционального сбоя

-D(Scrub)-время обнаружения и исправления скрытой ошибки

Диаграмма состояний RAID массива из N+1 дисков

Последовательное моделирование методом Монте-Карло

11. RAID-массивы. Оценка производительности дисковых подсистем. Расчет необходимого количества HDD в дисковой подсистеме. Эффективность использования адресного пространства. Рекомендации по применению RAID-уровней. Проблемы при использовании RAID систем. Системы хранения без RAID.

Оценка производительности уровней RAID:

а) 4 типа операций: короткое чтение, длинное чтение, короткая запись, длинная запись

б) 2 режима работы: штатный, вырожденный (режим деградации)

в) Зависит от:

--Архитектуры внутренней шины

--Архитектуры внешней шины

--Режимов оптимизации

--Алгоритмов кэширования

г) Подходы к оценке: теоретические, моделирование, тестирование