第3章 數據中心的可靠性/可用度模型

在日常生活中，人們在購買一種商品或對一種商品進行評價時，總會有這樣的問題：這商品能用多長時間？是否容易損壞？這就是可靠性問題，就是人們對可靠性的一般認識。可見，可靠性的問題早已是人們生活中的一部分。隨著科學技術的發展，特別是近十幾年來各種技術取得了突破性進展，使得如今的系統越來越復雜，功能也越來越強大。由于系統功能的強大和復雜程度的提高，隨之產生的系統可靠性問題便日益突出。

如今的系統承載著大量的信息，一旦發生崩潰，所帶來的損失是無法估量的。特別是計算機網絡和通信網絡技術的飛速發展，引發人類社會第三次技術革命“信息革命”，從根本上改變了人們的生活方式，人們越來越多地依賴于網絡、信息的存在，使得人們對信息系統可靠性的要求也越來越高，日益向著高可靠性和高可用性的趨勢發展。

如何設計具有高可靠性和高可用性系統的數據中心一直以來是全球數據中心行業的研究熱點。本書將對數據中心的可靠性模型進行研究和分析，為數據中心規劃、設計、建設、評估等提供有效的可靠性分析方法。

3.1 可靠性研究的發展

可靠性問題涉及社會的各個方面，其概念的歷史幾乎與人類社會一樣的漫長。但是，可靠性作為一種概念最早是在第二次世界大戰期間提出的，當時的武器系統遠沒有現在的武器系統可靠性高，許多武器還未運送到戰場就已經癱瘓，更不用說在戰場上發揮作用，因此造成了很大的損失。據統計，當時由于故障而損失的飛機是被擊落的飛機的2.5倍，這一結果引起了軍方的高度重視，從此促進了可靠性的提出、研究與發展。

可靠性問題提出至今已經60多年了，它的發展可以分為下列三個階段。

（1）第一階段：20世紀30—40年代的初期發展階段。這一時期經歷了兩次世界大戰。戰爭中，運輸工具和武器裝備因大比例“意外故障”而失效，使得人們注意到并開始研究這些“意外故障”發生的規律，這就是可靠性問題的提出。

第二次世界大戰末期，德國火箭專家R.Lussen首次把V-II火箭誘導裝置作為串聯系統，利用概率乘法，求出其可靠度為75%，標志對系統可靠性研究的開始。

（2）第二階段：50—60年代可靠性技術發展形成階段。在這一時期，世界不少發達國家都注意到產品可靠性問題，并對可靠性問題進行了深入的研究。

1952年，美國國防部成立了一個電子設備可靠性常設顧問團（Advisory Group on Relia-bility of Electronic Equipment，AGREE），專門對電子設備的可靠性進行研究。它成為世界上第一個主要的可靠性研究組織，并在1957年發表了第一份報告，包括可靠性的一些定義、可靠性測試要求等。

此后，日本、英國、法國、前蘇聯等相繼成立了許多新的可靠性研究組織。到20世紀60年代，可靠性已經發展成為一門獨立的工程基礎研究。

（3）第三階段：70年代以后可靠性的國際化發展階段。這一階段隨著電子產品大量運用，可靠性問題得到了全球各國重視，一些國際學術組織開始處理專門委員會推動可靠性研究的國際化。

1977年，國際電子技術委員會（International Electrotechnical Commission，IEC）設立了可靠性與可維修性技術委員會，負責協調各國的可靠性用語與定義、可靠性管理、數據收集等。可靠性研究已經由電子、航空、宇航、核能等尖端工業部門擴展到電動機與電力系統、機械、動力、土木等一般產業部門，擴展到工業產品的各個領域。

根據世界發展趨勢，只有高可靠性的產品和企業才能在日趨激烈的競爭中生存下來。全球的企業把對可靠性的研究工作提高到節約資源和能源高度，力求通過可靠性研究來延長使用期限，通過有效的可靠性分析、設計達到有效利用材料、減小勞動投入和提高產品質量目的。