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普及硬盘寿命的科学知识
新闻来源:宁夏科普作家协会     作者:     发表时间:2023-03-18     阅读次数:    


作为数据载体的硬盘,其可靠性和寿命一直都是用户非常关注的问题。尤其是大容量硬盘非常普及化的当今,动辄8TB以上的容量,一旦硬盘出现问题确实是非常恼火的一件事。

但是大容量硬盘贵啊,很多用户都把目光投向二手硬盘,毕竟价格相对便宜嘛。有道是用户需求就是奸商使命。有买卖就有伤害,各式各样不明来历的硬盘就出现在市场上了。

但是用户不知情也不懂,看着便宜就买吧,很多人都为此付出了惨重代价。

对于硬盘的寿命其实并非玄学。排除外界因素和运气成分的制约,若本着就事论事的态度来讲是有规律可循的。为直观反应出一款硬盘的设计寿命,硬盘制造商给出了一个叫做平均无故障运行时间” MTBF

它反映了硬盘的时间质量,是体现硬盘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。同时也规定硬盘在总的使用阶段累计工作时间与故障次数的比值为MTBF

计算公式:硬盘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,MTBF=1/λ

像常见的大容量企业级硬盘,MTBF=250万小时。很多人就不太明白,难道这款硬盘能用200多年?

当然不可能,那该如何去理解呢?

举个简单的例子:

假设你有100块硬盘,一直都很可靠,然后过了半年全部坏掉,那年故障率应该是多少?这时候你每年得两次全部换新,也就是需要200块新硬盘,因此年故障率为200%。

如果我们用上述公式去计算MTFB250万小时,那么得到年故障率≈0.36%。更简单的说,假设有1000个硬盘运行,那么每年出问题的大概只有3.6个。

有朋友可能会疑惑,这么低的故障率为什么我的硬盘不到一年就坏了?

从理论上来说,如果预算允许的情况下买全新正品是没错的。但是!买全新正品并不意味着这块硬盘的寿命就一定会很长。任何硬盘厂家在制造硬盘的时候,不论QC做的多到位,也做不到合格率100%。出厂的产品必定有好有坏,这是无法避免的问题。

在电子产品行业始终遵循一个浴盆曲线的规则,表示硬盘预期故障率随时间的变化情况。

具体是指硬盘从使用到报废为止的整个寿命周期内,其可靠性的变化呈现一定的规律,实践证明大多数设备的故障率符合浴盆曲线。

曲线的形状呈两头高,中间低,具有明显的阶段性,可划分为三个阶段:早期故障期,偶然故障期,严重故障期。浴盆曲线是指产品从投入到报废为止的整个寿命周期内,其可靠性的变化呈现一定的规律。

硬盘故障来自三个方面:1、出厂缺陷,几乎很快就会导致产品坏掉;2、随机故障,基本上是稳定的;3、零部件磨损故障,使用时间越长越容易出现。

三者综合,就会形成一条浴盆曲线。

那么我们在选购硬盘的时候,如果你预算充足没有可靠的选择的情况下,考虑购入全新正品是非常恰当的行为。

虽然没有人敢承诺这个硬盘一定能用多久,至少在售后服务方面是有保障的,若不幸很快损坏,那么厂家会负责给你换新。

如果是购买来源可靠的拆机硬盘,那这个曲线的开头一部分已经被过滤掉了。意思就是该硬盘的高故障期已经渡过,能挺到现在都是品质稳定的硬盘,出现故障的概率并不大。

Backblaze用四年时间对手头硬盘的统计:

最初18个月(六个季度),故障率一直在5%上下,之后一年大幅降低,然后在进入第三个年头的时候急剧增加,达到了10-15%。这说明,硬盘如果连续使用,有很大的几率在三年后出问题。

这些硬盘都是消费级24×7RAID状态下运行,因此本文中的统计情况都代表了持续运行下的硬盘表现,普通用户手中的至少得延伸3(那也是每天跑8个小时)

有的朋友惊奇的说,我这块硬盘用了一二万小时了现在状态非常好,完全没有任何故障的迹象。

其中的奥秘就在于此。

很多朋友购买二手硬盘的时候总是很在意使用时间,觉得这个时间越低越好巴不得是0。这是因为不懂硬盘质量规律产生的一种思维的误区。

正因为这些思维误区,致使一些奸商大肆篡改相关参数,让用户永远看不到真实的数据,大大干扰了判断条件,增加了购买风险。

PS:不知道本文一出,市场上会不会出现N多平稳期硬盘?

一般来说,硬盘的寿命如果按小时计算是4万小时左右,按年算的话大约是10年左右,按读写次数来说是10W次以上。当然这只是正常使用,如果你的硬盘一直24小时持续工作,可能也就3年左右就废掉了。你可以参考一下监控的硬盘寿命,监控的硬盘是特殊的监控级硬盘,他基本就是在24小时工作的。还有一种就是服务器级的键盘,服务器键盘正常情况下也是24小时工作的。因为储存在服务器上的硬盘数据是最宝贵的,因此硬盘的可靠性是非常重要的。同普通PC机的硬盘相比他有很好的特点,这里我们就不详细说了。

至于有些朋友问的云盘和在线视频会不会比较省硬盘,从而达到硬盘寿命延长的功效?这个问题,我想说的是其实在线看电影和下载看其实都是有下载的过程,在线看其实就是把电影下载过程中让你边下边看。所以在线看视频和下载是一样的,没有任何保护硬盘的功效。其实这样的正常操作都不会影响硬盘的寿命。下面给大家说一下几个容易伤硬盘事情。大家可以一起了解一下。

1.突然断电

我们都知道,一般机械硬盘的转速是7200,在进行读写的时候,整个盘片处于高速旋转状态中,如果忽然切断电源,将使得磁头与盘片猛烈磨擦,从而导致硬盘出现坏道甚至损坏。就像是我们的汽车在高速行驶突然刹车一样。这个可以说是对硬盘最大的损伤了,防止突然断电十分重要。如果条件允许,我们可以给电脑配一个UPS,为电脑提供一段时间的断电保护。

2.硬盘要平放防止震动

硬盘比较精密。磁盘在工作的时候,磁头与盘片是非常近的(见下图),所以我们机箱的震动都会对磁头与盘片造成破坏。当然,也不会有人在用电脑的时候无故的去搬动电脑机箱,如果你要搬动,一定要先关机再去操作。

3.定期整理磁盘碎片

硬盘工作时会频繁地进行读写操作,同时程序的增加、删除也会产生大量的不连续的磁盘空间与磁盘碎片。当不连续磁盘空间与磁盘碎片数量不断增多时,就会影响到硬盘的读取效能。我们可以用第三方工具经常进行碎片整理。良好的电脑使用习惯可以让我们的数据更安全长久。

理论上来说,硬盘的寿命是35,使用时间应该不超过2万小时

通常的说法是,机械硬盘的理论寿命大概有3万小时以上,一般硬盘一直开机工作(例如网站服务器的硬盘),3年就会寿终正寝,如果正常使用,67年应该没有问题。不过,并没有人对硬盘的寿命进行过理论性的分析,也没人公布类似的研究成果,直到最近,一个名为Backblaze的公司发布了一项报告,通过大量数据来分析硬盘的使用寿命,Backblaze是一家在线备份服务提供商,成立已经超过五年,现在手里有超过2.5万块硬盘正在运行,因此有了足够的数据可以统计出硬盘的寿命。

需要指出的是,这些硬盘都是24×7不间断运行的,还组建了RAID阵列,但使用的都是普通消费级产品,而不是企业级的、监控级的,只是使用软件冗余来保护数据,因此本文中的统计情况都代表了持续运行下的硬盘表现,普通用户手中的至少得延伸3(那也是每天跑8个小时)

在具体展开之前,先解释一下故障率。你可能会觉得100%的故障率就是最糟糕的,那可大错特错了。假设你有100块硬盘,一直都很可靠,然后过了半年突然全部挂掉了,那年故障率应该是多少?这时候你每年得两次全部换新,也就是需要200块新硬盘,因此年故障率为200%。

要是每小时坏一块硬盘呢?年故障率就是876000%!

Backblaze历年使用的硬盘数量

浴盆曲线(Bathtub Curve):工程师用这个名词表示产品预期故障率随时间的变化情况。浴盆曲线是指产品从投入到报废为止的整个寿命周期内,其可靠性的变化呈现一定的规律。实践证明大多数设备的故障率符合浴盆曲线,曲线的形状呈两头高,中间低,具有明显的阶段性,可划分为三个阶段:早期故障期,偶然故障期,严重故障期。浴盆曲线是指产品从投入到报废为止的整个寿命周期内,其可靠性的变化呈现一定的规律。

一般来说,产品故障来自三个方面:1、出厂缺陷,几乎很快就会导致产品坏掉;2、随机故障,基本上是稳定的;3、零部件磨损故障,使用时间越长越容易出现。

三者综合,就会形成一条浴盆曲线。

硬盘驱动器故障符合浴盆曲线

理论和事实符合得非常好。以下就是Backblaze硬盘每个季度的硬盘故障率统计:

前四年硬盘驱动器的故障率

最初18个月(六个季度),故障率一直在5%上下,之后一年大幅降低,然后在进入第三个年头的时候急剧增加,达到了10-15%。

这说明,硬盘如果连续使用,有很大的几率在三年后出问题。

平均预期寿命:

人的平均预期寿命这个说法大家经常会听到,但你可能并不清楚它到底代表什么。假如说2010年全球新生儿的平均寿命为67.2岁,那么等大概一个世纪这些人全部去世之后,他们的平均死亡年龄就是67.2岁。当然,可能有些人出生没多久就夭折了,也有些人活到了130岁。

硬盘也是如此。

硬盘存活率:

Backblaze对自己的硬盘统计后发现:

头一年半内,每年有5.1%的硬盘挂掉。

接下来的一年半里,这个比例降至仅仅大约1.4%。

再往后的三年中,故障率窜升至11.8%。

减去这些牺牲的,剩下的在总量中的比例就是硬盘存活率。

硬盘的寿命究竟有多长?固态硬盘和机械硬盘谁更耐用?

硬盘的寿命究竟是多长?机械硬盘的寿命比固态硬盘长吗?很多人都关心硬盘的寿命问题,特别是固态硬盘,那么今天就给大家讲讲关于硬盘寿命的那些事。

机械比固态更长寿?

机械硬盘没有读写次数限制,但机械结构有使用寿命年限。固态硬盘理论上寿命确实短于机械硬盘,但实际使用上可达5-10年,并且因为没有机械结构,不怕碰撞,摔落、断电等问题。

机械硬盘像封闭的光驱

机械硬盘更像光驱的工作原理,通过磁头来寻找高速旋转盘片上的信息,来完成数据交换工作,完全就是封闭的光驱。而机械结构如果不保养就容易出问题,但是机械硬盘可不是那么容易说保养就保养的,几乎没多少人会冒着损坏的风险拆开机械硬盘,因此用久了就会出现噪声,寻道时间变长等问题。

固态硬盘像U

固态硬盘更像U盘的工作原理,由闪存介质存储数据以及主控芯片来控制工作。因为没有机械结构,也不需要寻道,所以读写速度比机械硬盘快。但由于闪存芯片的充放电次数有限,每一次读写,都是一次充放电的过程,因此影响固态硬盘的寿命主要是读写次数、容量。

机械/固态硬盘寿命一般多长?

机械硬盘寿命一般按年算,在3年或5年以上。当然超过使用寿命并不是不能用,而是性能下降,有噪声。

固态硬盘的寿命标准是写入次数或写入容量,计算写入容量一般按TBPB单位来计算的,专业人士和发烧友看写入容量。至于写入次数,根据闪存芯片类型,可达到1-10万次,专业级可达百万次。

写入次数说使用多少次后就坏了,而是每个存储单元可达1-10万次,一个闪存芯片有很多存储单元,而主控芯片会自动给不同的存储单元分配数据,以便分担寿命风险。固态硬盘寿命减少一般指的是出现多次读写后坏掉的闪存单元,其他可以正常使用。

总结:不用担心固态硬盘寿命

如果你担心硬盘寿命那么我可以给出一个明确的答复,固态硬盘的寿命已经可以达到5-10年,而机械硬盘,只要不是物理损坏,寿命甚至可以伴随计算机终生,根本不用担心其寿命问题。总之,只要不是人为损坏或者质量问题,不管是什么硬盘,一直能用到你换电脑为止文章内容来源于AI音乐库


 
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