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MTBF


MTBF,MTTR,MTTF 三个指标的区别
1. MTBF——全称是 Mean Time Between Failure,即平均无故障工作 时间。就是从新的产品在规定的工作环境条件下开始工作到出现第一个故 障的时间的平均值。MTBF 越长表示可靠性越高正确工作能力越强 。 2. MTTR——全称是 Mean Time To Repair,即平均修复时间。是指可 修复产

品的平均修复时间,就是从出现故障到修复中间的这段时间。MTTR 越短表示易恢复性越好。 3. MTTF——全称是 Mean Time To Failure,即平均失效时间。系统平 均能够正常运行多长时间,才发生一次故障。系统的可靠性越高,平均无 故障时间越长。 可靠性是最初是确定一个系统在一个特定的运行时间内有效运行的概 率的一个标准。可靠性的衡量需要系统在某段时间内保持正常的运行。 目前,使用最为广泛的一个衡量可靠性的参数是,MTTF(mean time to failure,平均失效前时间),定义为随机变量、出错时间等的"期望值"。 但是,MTTF 经常被错误地理解为,"能保证的最短的生命周期"。MTTF 的长 短,通常与使用周期中的产品有关,其中不包括老化失效。 MTTR(Mean Time To Repair , 平均恢复前时间),源自于 IEC 61508 中的平均维护时间(mean time to repair),目的是为了清楚界定术语中 的时间的概念,MTTR 是随机变量恢复时间得期望值。它包括确认失效发生 所必需的时间,以及维护所需要的时间。MTTR 也必须包含获得配件的时间, 维修团队的响应时间,记录所有任务的时间,还有将设备重新投入使用的 时间。 MTBF(Mean Time Between Failures ,平均故障间隔时间)定义为, 失效或维护中所需要的平均时间,包括故障时间以及检测和维护设备的时 间。对于一个简单的可维护的元件,MTBF = MTTF + MTTR。因为 MTTR 通常 远小于 MTTF,所以 MTBF 近似等于 MTTF,通常由 MTTF 替代。MTBF 用于可维 护性和不可维护的系统。

MTBF
MTBF,即平均无故障时间,英文全称是“Mean Time Between Failure”。是衡量 一个产品(尤其是电器产品)的可靠性指标。单位为“小时”。它反映了产品的 时间质量,是体现产品在规定时间内保持功能的一种能力。具体来说,是指相邻 两次故障之间的平均工作时间,也称为平均故障间隔。它仅适用于可维修产品。 同时也规定产品在总的使用阶段累计工作时间与故障次数的比值为 MTBF。磁盘 阵列产品一般 MTBF 不能低于 50000 小时。 MTBF 是平均故障间隔时间
随着伺服器的广泛应用,对伺服器的可靠性提出了更高的要求。所谓 “可靠性”, 就是产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力;反之,产品或其一部分不 能或将不能完成规定的功能是出故障。概括地说,产品故障少的就是可靠性高,产品 的故障总数与寿命单位总数之比叫“故障率”(Failure rate) ,常用 λ 表示。例如正在运 行中的 100 只硬碟,一年之内出了 2 次故障,则每个硬碟的故障率为 0.02 次/年。当 产品的寿命服从指数分布时,其故障率的倒数就叫做平均故障间隔时间(Mean Time Between Failures) ,简称 MTBF。即: MTBF=1/λ 笔者最近看到一款可用于伺服器的 WD Caviar RE2 7200 RPM 硬碟, MTBF 高达 120 万小时, 保修 5 年。 120 万小时约为 137 年, 并不是说该种硬碟每只均能工作 137 年不出故障。由 MTBF=1/λ 可知 λ=1/MTBF=1/137 年,即该硬碟的平均年故障率约为 0.7%,一年内,平均 1000 只硬碟有 7 只会出故障。 上图所示为著名的浴盆曲线,左边斜线部分为早期故障率,其故障率一般较高且 随着时间推移很快下降。曲线中部为使用寿命期,其故障率一般很低且基本固定。最 右部为耗损期,失效率急速升高。电子产品制造商一般通过测试、老炼、筛选等手段 将早期故障尽量剔除,然后提供给客户使用。当使用寿命期将尽,产品也即将进入故 障高发期,需要报废或更新换代了。

温度与器件的寿命
明白了 MTBF 和“浴盆”曲线的基本概念, 我们对评估产品的使用寿命有了一定的 掌握。在合适工作条件下器件使用寿命期内的故障率很低。广大电子爱好者都知道电 子元器件的寿命,与工作温度是有密切关系的。以电脑主板上常用的也常出故障的电 解电容器为例,其寿命会受到温度的影响。因此,应尽可能使电容器在较低的温度之 下工作,如果电容器的实际工作温度超过了其规格范围,不仅其寿命会缩短,而且电 容器会受到严重的损毁(例如电解液泄漏) 。因此,在分析电脑主板上电容器的工作 温度时,不仅要考虑机箱内整体环境温度及电容器自身的发热,还要考虑机箱内其他

发热元件的热辐射(特别是 CPU、稳压器、电源供应器等) 。 根据测试,通常 2.0G 的 CPU 消耗功率达 56.7W,生成温度达 70℃;而当频率提 高至 3.0G 时, CPU 温度往往超过 90℃。在这样的高温烘烤下,主板上的电容器寿 命会发生什么变化? 为简化起见,不考虑纹波、频率、ESR 等因素,电容器的估计寿命可用下述公式 表示: 其中,L0 表示最高工作温度下的寿命,Tmax 表示最高工作温度,Ta 表示实际环 境温度。由此可见,如果环境温度每升高 10℃,电容器寿命将下降一倍! 由上图右面的曲线可明显看出,随着电容器工作环境温度的上升,其有效寿命急 剧缩短。其中有效寿命(Useful life)是指该种电容器达到给定故障率的时间。

MTBF 与电脑的关系

温度与电脑的可靠性
电源供应器对电脑来说,重要性不言而喻。影响电源供应器寿命的因素很多,如 负载大小、振动和周边的环境温度等。其中,环境温度很重要,所以选择合适的风扇, 排放出由电源供应器内部的热量非常关键。电源供应器的 MTBF,在很大程度上是由 其内部的电解电容器 MTBF 值所决定的。 因随着温度的上升, 电容器的寿命急剧缩短, 所以电源供应器的工作温度如能得到降低,其寿命就会更长一些。 当评价电源供应器所标称寿命时,电源供应器是否运行在额定的满负载状况是另 一重要考虑因素。如果电源供应器装有合适的散热器而散热风扇风量足够大,在低于 满负载的情况下连续工作,电源供应器就能有更长的寿命。一般电脑电源供应器寿命 按照 3-5 年计算元件的可能失效周期,MTBF 在 80,000-100,000 小时之间。 不同的电源供应器厂家,其产品设计、用料也往往差别很大,工作 寿命自然不同。 在 DIY 1U 伺服器时,优质的电源供应器选择不多,台湾新巨 Zippy 是一个不错的选 择。中国内地一些名牌伺服器例如著名的曙光也采用该品牌电源供应器,在一些 DIY 市场可购到的 P1H-6400P 400W 电源供应器,随着双核心 CPU 推出,400W 电源供应 器可能不够用,推介使用 H1H-6507P 、M1G-6500P 500W。 如上图所示, HG2-6400P 采用了主动 PFC, 虽然增加了成本, 但具有更高的效率, 能够在 90V-260V 的任何电压环境下稳定工作。该电源供应器大量部采用稳定性和寿 命是普通电容器的 3 倍以上的日本电容器。在一些劣质的电源供应器产品中,EMI 电路往往是重点的省略对象。从这款 HG2-6400P 的 EMI 电路上可以看出,用料十分 充足,符合电磁兼容标准,稳定的表现当然是情理之中。 除电源供应器外,硬碟的温度也不可小视。现在的硬碟动不动就 7200rpm-15000rpm,想想看硬碟内的马达每天转 24 小时,平均工作温度在四、五十 度的高热是免不了。笔者曾测量过一台散热不够好的伺服器硬碟,温度超过 40℃。对 硬碟来说,如果机壳内部的温度降低了,这将意味着减少主轴马达液态轴承的轴承润

滑剂以及磁碟润滑剂的蒸发,这将大大降低其损坏的机率。据 Seagate 公司公开的某 型号硬碟数据,在 34℃时的 MTBF 为 150,000 小时,但在 25℃时,会达到 230,000 小时。

风扇与散热效果
为降低硬碟温度,可增加散热风扇。市面上是有卖硬碟专用的散热模组,有的则 是一颗风扇再加上一块硬碟大小的铝制散热片,其实没有必要这么复杂。 笔者采用北京生产千际牌“暴风雪”十风机 1U 机箱 1U 进行过散热改造,使用 Sanyo1.5 万转 4cm 电流 0.55A 风量 20.83CFM 及新推出 9CRA0412J502 1.58 万转 4x5.6CM 风量 31.8CFM 放在硬碟前、硬碟后增加散热,测量其温度约只有 28℃,已 经很接近室温了。 笔者也将广州五舟 SF5100 双至强的准机箱将原装台达牌 2700 转小风鼓作 CPU 散热更换成三洋(Sanyo)9BAM12GA2 5800 转的小风鼓后, CPU 在占有率 100%的情况 下,温度由 66℃下降到 55℃!该风扇的使用寿命很高,在 60℃环境下工作 40,000 小 时,残存率仍有 90%。要知道 Intel 原装 CPU 风扇,都大部份采用 Sanyo 的产品。 如采用小型风鼓(BLOWER),风量增加,散热效果更好。但是,增加风扇或风鼓 一定要考虑振动的问题。要知道风扇较高的转速才能达到一定的风量,但如采用较劣 质的风扇,转速虽高,但寿命短且振动厉害,对硬碟寿命会带来不利影响,安装硬碟 时加吸震软垫、机箱机壳底部的吸震片都有一定效用。 优质的电源供应器当然要搭配高品质的风扇, HG2-6400P 选用的是 NMB 钢珠 如 轴承风扇,比传统油封轴承风扇寿命高出 2 倍。这款电源供应器还加入了风扇转速控 制线路,可以根据电源内部的温度调节风扇转速,在延长使用寿命的同时,也更好的 控制了风扇噪音和震动。

灰尘对伺服器的影响
如何保养和维护好伺服器,最大限度的延长其使用寿命,是大家都非常关心的话 题。灰尘对伺服器构成的威胁不容忽视。按笔者的电子产品维修经验,在灰尘比较大 的环境中工作,由于 PCB 吸附灰尘,而灰尘的沉积会影响电子元器件的热量散发, 这将导致元件温度上升,进而出现热稳定性下降甚至产生漏电,严重时导致烧毁。另 外,灰尘也会吸收水分,腐蚀电子线路,造成一些莫名其妙的短路问题。所以灰尘体 积虽小,但对伺服器的危害不可低估。 尽管伺服器机房有相对较好的环境,但灰尘仍会不断累积。所以,有必要定期进 行清理,可使用上图美国生产 CRC 牌防尘喷剂、也可用有防静电(ESD)功能的小 毛刷小心进行清扫,或使用吹风球清洁灰尘,减少出故障的机率。在清理机箱内部的 灰尘时,切记断开电源,小心操作,特别是面板进风口和电源(排风口)的附近,以 及板卡的插接部位灰尘最多。 清理电源里的灰尘最好将电源供应器拆下, 用防尘喷剂、

吹气球仔细清扫干净后再装回。

MTTR
MTTR(mean time to restoration, 平均恢复前时间),源自于 IEC 61508 中 的平均维护时间(mean time to repair),目的是为了清楚界定术语中的时间 的概念,MTTR 是随机变量恢复时间得期望值。 概述
MTTR(mean time to restoration, 平均恢复前时间) ,源自于 IEC 61508 中的平 均维护时间(mean time to repair) ,目的是为了清楚界定术语中的时间的概念,MTTR 是随机变量恢复时间的期望值。它包括确认失效发生所必需的时间,以及维护所需要 的时间。MTTR 也必须包含获得配件的时间,维修团队的响应时间,记录所有任务的 时间,还有将设备重新投入使用的时间。

详解
MTTR 也必须包含获得配件的时间, 维修团队的响应时间, 记录所有任务的时间, 还有将设备重新投入使用的时间。是一个缩写的平均时间恢复或平均修复时间代表的 平均时间将有缺陷的部件或系统恢复工作秩序。 它是衡量一个系统的可维护性和可 预测的平均所需的时间让系统工作的情况下再次出现系统故障。 MTTR 可以从几个 毫秒,如不间断电源(UPS)的许多数小时甚至数天的情况下的应用软件或复杂的机 制。 所需要的时间来恢复系统恢复正常,包括期间的诊断中的问题以及其整改。 当 失败率是可预见的和有据可查的 MTTR 可以大大减少。 另一方面, 如果系统没有意外, 所需要的时间来诊断问题本身可能是相当高的首要原因。有时不适当的诊断会导致错 误的修理,可以使问题复杂化,延长恢复期。 所有这些可有助于提高 MTTR 系统。 有些系统有内置冗余,所以,当一个子系统出现故障,另一国的地位,保持整个 系统的运行。 虽然整体系统具有零 MTTR ,故障子系统仍然需要修理或更换,因此 子系统只有一个非零 MTTR 。 当 MTTR 是建成维修合同,降低 MTTR 通常会导致更高的成本,因为服务提供 商,以确保该系统得到恢复的更短的时间内。 因此,服务的买方必须支付更多的这 加快了周转时间。 系统的可靠性是一个重要事项,以范围广泛的行业。无论是生产汽车,航空飞机 和火箭或建立复杂的软件的顺利运行的一个主要业务公司,系统的可靠性是一个十分

关注的创作者,以及用户的系统。 因此, MTTR 是一个至关重要的参数,表明事情 会很快恢复正常有很大影响整体系统的稳定性。

MTBF,MTTR,MTTF 三个指标的区别
1. MTBF——全称是 Mean Time Between Failure,即平均无故障工作时间。就是 从新的产品在规 定的工 作环境条件下开 始工作 到出现第一个故 障的时 间 的平均值。 MTBF 越长表示可靠性越高正确工作能力越强 。 2. MTTR——全称是 Mean Time To Repair,即平均修复时间。是指可修复产品的 平均修复时间,就是从出现故障到修复中间的这段时间。MTTR 越短表示易恢复性越 好。 3. MTTF——全称是 Mean Time To Failure,即平均失效时间。系统平均能够正常 运行多长时间,才发生一次故障。系统的可靠性越高,平均无故障时间越长。 可靠性是最 初是确 定一个系统在一 个特定 的运行时间内有 效运行 的概率的一个 标准。可靠性的衡量需要系统在某段时间内保持正常的运行。 目前,使用最为广泛的一个衡量可靠性的参数是,MTTF(mean time to failure,平 均失效前时间),定义为随机变量、出错时间等的"期望值"。但是,MTTF 经常被错误 地理解为,"能保证的最短的生命周期"。MTTF 的长短,通常与使用周期中的产品有 关,其中不包括老化失效。 MTTR(Mean Time To Repair , 平均恢复前时间) ,源自于 IEC 61508 中的平均 维护时间(mean time to repair) ,目的是为了清楚界定术语中的时 间的概念,MTTR 是随机变量恢复时间得期望值。它包括确认失效发生所必需的时间,以及维护所需要 的时间。MTTR 也必须包含获得配件的时间,维修团队的响应时间,记录所有任务的 时间,还有将设备重新投入使用的时间。 MTBF(Mean Time Between Failures ,平均故障间隔时间)定义为,失效或维护 中所需要的平均时间,包括故障时间以及检测和维护设备的时间。对于一个简单的可 维护的元件,MTBF = MTTF + MTTR。因为 MTTR 通常远小于 MTTF,所以 MTBF 近似等于 MTTF,通常由 MTTF 替代。MTBF 用于可维护性和不可维护的系统。

MTTF
目前,使用最为广泛的一个衡量可靠性的参数是,MTTF(mean time to failure, 平均失效前时间),定义为随机变量、出错时间等的"期望值"。但是,MTTF 经常被错 误地理解为,"能保证的最短的生命周期"。MTTF 的长短,通常与使用周期中的产品 有关,其中不包括老化失效。


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