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　　MTBF,即平均故障間隔時間，英文全稱是"Mean Time Between Failure"。是衡量一個產(chǎn)品(尤其是電器產(chǎn)品)的可靠性指標。單位為"小時"。它反映了產(chǎn)品的時間質(zhì)量，是體現(xiàn)產(chǎn)品在規(guī)定時間內(nèi)保持功能的一種能力。具體來說，是指相鄰兩次故障之間的平均工作時間，也稱為平均故障間隔。概括地說，產(chǎn)品故障少的就是可靠性高，產(chǎn)品的故障總數(shù)與壽命單位總數(shù)之比叫"故障率"(Failure rate)。它僅適用于可維修產(chǎn)品。同時也規(guī)定產(chǎn)品在總的使用階段累計工作時間與故障次數(shù)的比值為MTBF。磁盤陣列產(chǎn)品一般MTBF不能低于50000小時。

　　計算方法

　　失效時間是指上一次設備恢復正常狀態(tài)(圖中的up time)起，到設備此次失效那一刻(圖中的down time)之間間隔的時間。

　　MTBF值是產(chǎn)品設計時要考慮的重要參數(shù)，可靠度工程師或設計師經(jīng)常使用各種不同的方法與標準來估計產(chǎn)品的MTBF值。相關標準包括MIL-HDBK-217F、Telcordia SR332、Siemens Norm、Fides或UTE C 80-810(RDF2000)等。不過這些方法估計到的值和實際的平均故障間隔仍有相當?shù)牟罹唷Ｓ嬎闫骄收祥g隔的目的是為了找出設計中的薄弱環(huán)節(jié)。

　　MTBF的數(shù)學式表達

　　另外，在工程學上，常用希臘字母θ來表示MTBF，既有:

　　在概率論中，可用?(t)形式的概率密度方程表示MTBF，既有:

　　此處?指的是直到下次失效經(jīng)過時長的概率密度方程--滿足標準概率密度方程--

　　故障時間

　　隨著服務器的廣泛應用，對服務器的可靠性提出了更高的要求。所謂"可靠性"，就是產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力;反之，產(chǎn)品或其一部分不能或?qū)⒉荒芡瓿梢?guī)定的功能是出故障。概括地說，產(chǎn)品故障少的就是可靠性高，產(chǎn)品的故障總數(shù)與壽命單位總數(shù)之比叫"故障率"(Failure rate)，常用λ表示。例如正在運行中的100只硬盤，一年之內(nèi)出了2次故障，則每個硬盤的故障率為0.02次/年。當產(chǎn)品的壽命服從指數(shù)分布時，其故障率的倒數(shù)就叫做平均故障間隔時間(Mean Time Between Failures)，簡稱MTBF。即:

　　MTBF=1/λ

　　筆者看到一款可用于服務器的WD Caviar RE2 7200 RPM 硬盤，MTBF 高達 120萬小時，保修 5年。120萬小時約為137年，并不是說該種硬盤每只均能工作137年不出故障。由MTBF=1/λ可知λ=1/MTBF=1/137年，即該硬盤的平均年故障率約為0.7，一年內(nèi)，平均1000只硬盤有7只會出故障。

　　下圖所示為的浴盆曲線，左邊斜線部分為早期故障率，其故障率一般較高且隨著時間推移很快下降。曲線中部為使用壽命期，其故障率一般很低且基本固定。最右部為耗損期，失效率急速升高。電子產(chǎn)品制造商一般通過測試、老煉、篩選等手段將早期故障盡量剔除，然后提供給客戶使用。當使用壽命期將盡，產(chǎn)品也即將進入故障高發(fā)期，需要報廢或更新?lián)Q代了。

　　壽命

　　明白了MTBF和"浴盆"曲線的基本概念，我們對產(chǎn)品的使用壽命有了一定的掌握。在合適工作條件下器件使用壽命期內(nèi)的故障率很低。廣大電子愛好者都知道電子元器件的壽命，與工作溫度是有密切關系的。以電腦主板上常用的也常出故障的電解電容器為例，其壽命會受到溫度的影響。因此，應盡可能使電容器在較低的溫度之下工作，如果電容器的實際工作溫度超過了其規(guī)格范圍，不僅其壽命會縮短，而且電容器會受到嚴重的損毀(例如電解液泄漏)。因此，在分析電腦主板上電容器的工作溫度時，不僅要考慮機箱內(nèi)整體環(huán)境溫度及電容器自身的發(fā)熱，還要考慮機箱內(nèi)其他發(fā)熱元件的熱輻射(特別是CPU、穩(wěn)壓器、電源供應器等)。

　　根據(jù)測試，通常2.0G的CPU消耗功率達56.7W，生成溫度達70℃;而當頻率提高至3.0G時， CPU溫度往往超過90℃。在這樣的高溫烘烤下，主板上的電容器壽命會發(fā)生什么變化?

　　為簡化起見，不考慮紋波、頻率、ESR等因素，電容器的估計壽命可用下述公式表示:

　　其中，L0表示工作溫度下的壽命，Tmax表示工作溫度，Ta表示實際環(huán)境溫度。由此可見，如果環(huán)境溫度每升高10℃，電容器壽命將下降一倍!

　　由上圖右面的曲線可明顯看出，隨著電容器工作環(huán)境溫度的上升，其有效壽命急劇縮短。其中有效壽命(Useful life)是指該種電容器達到給定故障率的時間。

　　可靠性

　　電源供應器對電腦來說，重要性不言而喻。影響電源供應器壽命的因素很多，如負載大小、振動和周邊的環(huán)境溫度等。其中，環(huán)境溫度很重要，所以選擇合適的風扇，排放出由電源供應器內(nèi)部的熱量非常關鍵。電源供應器的MTBF，在很大程度上是由其內(nèi)部的電解電容器MTBF值所決定的。因隨著溫度的上升，電容器的壽命急劇縮短，所以電源供應器的工作溫度如能得到降低，其壽命就會更長一些。

　　當評價電源供應器所標稱壽命時，電源供應器是否運行在額定的滿負載狀況是另一重要考慮因素。如果電源供應器裝有合適的散熱器而散熱風扇風量足夠大，在低于滿負載的情況下連續(xù)工作，電源供應器就能有更長的壽命。一般電腦電源供應器壽命按照3-5年計算元件的可能失效周期，MTBF在80,000-100,000小時之間。

　　不同的電源供應器廠家，其產(chǎn)品設計、用料也往往差別很大，工作壽命自然不同。

　　除電源供應器外，硬碟的溫度也不可小視。硬碟動不動就7200rpm-15000rpm，想想看硬碟內(nèi)的馬達每天轉(zhuǎn)24小時，平均工作溫度在四、五十度的高熱是免不了。筆者曾測量過一臺散熱不夠好的伺服器硬碟，溫度超過40℃。對硬碟來說，如果機殼內(nèi)部的溫度降低了，這將意味著減少主軸馬達液態(tài)軸承的軸承潤滑劑以及磁碟潤滑劑的蒸發(fā)，這將大大降低其損壞的機率。據(jù)Seagate公司公開的某型號硬碟數(shù)據(jù)，在34℃時的MTBF為150,000小時，但在25℃時，會達到230,000小時。