浪潮存储产品经理：宗岗岗
浪潮SSD架构师：殷军博
MTBF(Mean time between failures,平均无故障时间)作为SSD闪存盘一个非常重要的可靠性参数指标，当前市场主流企业级产品指标值基本在200万小时，浪潮自研SSD经过一系列内置创新算法加持，MTBF可以达到260万小时以上，比业界标准提升30%以上。
什么是MTBF？
在解读MTBF之前，我们先了解下浴盆曲线概念，浴盆曲线又称失效率曲线，指产品从投入到报废为止的整个生命周期内的可靠性变化规律，左边斜线部分为早期失效期，其故障率一般较高且随着时间推移很快下降。曲线中部为随机失效期，其故障率一般很低且基本固定。最右部为磨损失效期，失效率急速升高。
电子产品的寿命一般都符合浴盆曲线，可分为三个阶段：
其一早期失效期，失效率迅速递减并趋于稳定，由于设计，原材料，生产等原因导致的高失效率阶段，可通过环境应力筛选加以剔除。
其二，随机失效期，失效率近似一个常数，只有随机失效产生，MTBF即是这一阶段的寿命。
其三磨损失效期，硬件故障期，产品已达设计寿命，进入报废阶段。
MTBF，即平均故障间隔时间，英文全称是“Mean Time Between Failure”,是指相邻两次故障之间的平均工作时间，是衡量一个产品的可靠性指标，单位为“小时”。MTBF越长表示可靠性越高，保持正确工作能力越强。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。它仅适用于可维修产品,当产品的寿命服从指数分布时，失效率的倒数表示两个失效之间的时间间隔（λ=1/MTBF）。
MTBF测算方法
MTBF主要通过实证法采用加速应力方式来证明产品长期可靠度，RDT(Reliability Demonstration Test，可靠度验证测试)测试主要通过高温加速测试计算评估，从测试深度、广度、持久度三个方向进行测验。
深度测试是Endurance测试，使用JEDEC标准固态硬盘耐久性工作负载，PE（Program/Erase,擦写）值从开始到预允许最大值验证耐久度，即从生命周期开始到生命周期结束，浪潮自研SSD投入上百块数量持续测试时间达到1600小时以上。
广度测试是Quality测试，主要通过读、写、数据校验、Trim、Format以及正常和异常上下电等所有用户可能的操作，验证各种操作Case下的稳定性，浪潮自研SSD共计投入上千块样品持续测试时间高达1600小时以上。
持久度测试是Retention测试，在SSD闪存盘生命末期，寿命PE次数达到允许的最大值之后，投入上百块SSD进行Power loss retention测试以验证掉电后的数据保持能力。
MTBF数学公式表示为MTBF=∑(downtime-uptime)/failure times,公式中的失效时间是指上一次设备恢复正常状态（公式中的up time）起，到设备此次失效那一刻（公式中的down time）之间间隔的时间。浪潮自研SSD经第三方机构测评计算MTBF可以达到260万小时以上，PE可达到10K级别，寿命和可靠性都得到了大幅提升。
核心技术引擎
浪潮自研SSD凭借NAND特性算法、SRR(Smart Read Retry,智能重读算法)、LDPC（Low-Density Parity-Check Codes,低密度奇偶校验）、可变条带RAID5四大核心算法技术引擎支撑，使得MTBF轻松达到260万小时。
第一，NAND特性自学习算法模型。
基于浪潮自研NAND测试平台精准获取最佳NAND特性数据，创新设计NAND特性自学习算法模型，针对擦除次数、读计数、温度、保持时间不同场景下获取NAND最佳读电压，使得PE提升40%，固态盘可靠性和Qos大幅提高。
第二，智能重读算法SRR。
受限NAND闪存特性会出现正常读发生错误的现象，为了能够读取到正确数据，浪潮SSD内部使用了智能重读算法，当读取数据错误时，会自动触发智能重读，根据不同page状态，选择合适的shift电压，全生命周期内保证正确读取和优质的Qos。
第三，低密度奇偶校验LDPC。
目前市场主流SSD主要采用3D eTLC NAND 闪存作为主要存储介质，受限NAND闪存物理结构会存在读写干扰、高温、辐射、寿命减少等问题，RBER（原始比特出错率）会随着磨损次数、Retention和读干扰增加而逐渐变大。为了保证数据准确性，浪潮自研SSD采用软硬协同的LDPC作为纠错方案，凭借增强型LLR（Log Likelihood Ratio，对数似然率） table，能够显著降低UBER（Uncorrectable Bit Error Rate,不可修复比特率），增强 ECC（Error Correction Code，纠错码）码的纠错能力。
第四，可变条带RAID5。
浪潮自研SSD设计了针对Block的健康状况进行严密的监控和记录的可变条带RAID5保护机制，采用N+1个Block组成RAID条带，其中N用于存放用户数据，1个Block用于存放校验值。当出现坏块时，RAID条带在下次写入时将自动将为（N-1）-1，这种优化大大提升了RAID保护的灵活性，增强了数据保护的可靠性。
浪潮自研SSD通过底层一些关键核心算法的创新，产品可靠性和安全性不断实现突破。未来，浪潮存储将持续秉承“云存智用 运筹新数据”理念，加速推进底层存储介质研发和创新，掌握底层硬件关键核心技术，以领先技术助力关键行业实现突破应用，全面释放数据价值，加速数字化转型。
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稿源：美通社
