home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Power Tools 1993 November - Disc 2 / Power Tools Plus (Disc 2 of 2)(November 1993)(HP).iso / hotlines / periph / wsdamtbf.txt < prev    next >
Text File  |  1993-07-23  |  7KB  |  191 lines
  1. Analysis of Workstation Disk Array High Availability Modes
  2. Steve Watt / Network Server Division
  3.  
  4.  
  5. In order to increase capacity and enhance performance in
  6. today's workstation environment, a disk storage system
  7. requires multiple disk mechanisms.  However, when
  8. configuring numerous disk mechanisms into a storage system,
  9. the combined Mean Time Between Failure (MTBF) decreases
  10. making users more vulnerable to downtime and data loss due
  11. to a disk mechanism failure.
  12.  
  13. To address this concern in critical environments, disk
  14. arrays offer protection from disk mechanism failures with
  15. several high availability modes.  With each of the high
  16. availability modes, if one of the disk mechanisms fail, user
  17. data remains accessible and the array can reconstruct
  18. missing information upon replacement of the failed
  19. mechanism.
  20.  
  21.  
  22.  
  23. HP WORKSTATION DISK ARRAY HIGH AVAILABILITY MODES:
  24.  
  25. RAID 0/1, Mirroring
  26. -------------------
  27. RAID 0/1 offers data protection through disk mirroring in
  28. which a disk array with six mechanisms uses three mechanisms
  29. for data storage and three for mirrored data.  This
  30. operating mode provides the highest level of data protection
  31. because each disk has a mirrored copy.
  32.  
  33. RAID 3, Byte Striping with Parity
  34. ---------------------------------
  35. RAID 3 configurations utilize five disk mechanisms.  User
  36. data is striped on a byte basis across four of the disks and
  37. the fifth disk is used to store parity information.  The
  38. disk array creates the parity on the fifth disk by using an
  39. "exclusive-or" encoding scheme.
  40.  
  41. RAID 5, Block Striping with Parity
  42. ----------------------------------
  43. RAID 5 also utilizes five disk mechanisms and the
  44. "exclusive-or" parity scheme.  However, with RAID 5 parity
  45. information is spread across all five disks.  As with
  46. RAID 3, RAID 5 makes 80% of the total storage capacity
  47. available for user data.
  48.  
  49.  
  50. High Availability modes enable customers to connect large
  51. capacitites (up to 228 Gbytes) to their S/700 workstation or
  52. server while reducing the risk of downtime and data loss due
  53. to a disk mechanism failure.  In fact, when configured in a
  54. high availability mode, HP workstation disk arrays provide
  55. FOUR to FIVE TIMES the protection from downtime, and even
  56. greater protection from data loss, when compared to an equal
  57. number of independent HP disk drives.
  58.  
  59.  
  60. MTBF / MTBDNA CALCULATIONS:
  61.  
  62. Component                     MTBF (hrs)
  63. ---------                     ----------
  64. 5.25" Mechanisms                 150,000 per mechanism
  65. 3.5"  Mechanisms                 150,000 per mechanism
  66. Power Supply                   1,000,000
  67. Fan                              300,000
  68. Controller                       300,000
  69. Misc. (Cable, chasis, etc.)    5,000,000
  70.  
  71.  
  72. The following calculations were used to determine the
  73. magnitude of protection from downtime.  Since Disk Arrays in
  74. a high availability mode provide access to data despite a
  75. disk mechansism failure, the measure of Mean Time Between
  76. Data Not Available (MTBDNA) is more relevant to users than
  77. Mean Time Between Failures (MTBF).  When a disk array is not
  78. in a high availability mode, MTBDNA for the array equals
  79. it's MTBF.
  80.  
  81. The MTBDNA calculations assume a 24 hour restoration time
  82. (replacement and rebuild of data) for a failed disk
  83. mechanism.
  84.  
  85.  
  86. Model 420SA (3.5" disk mechanisms, Qty 5;  1 cabinet)
  87. -----------------------------------------------------
  88. MTBF   = 1 / [5/150,000 + 1/1,000,000 + 1/300,000 +
  89.               1/300,000 +  1/5,000,000]
  90.  
  91. MTBF   =  24,271 hrs
  92.           ------
  93. RAID 3 or 5:
  94.  
  95. MTBDNA = 1 / [(4*5*24/150,000*150,000) + 1/1,000,000 +
  96.               1/300,000 + 1/300,000 + 1/5,000,000]
  97.  
  98. MTBDNA = 126,775 hrs
  99.          -----------
  100.  
  101.  
  102. Model 420SA (3.5" disk mechanisms, Qty 6;  1 cabinet)
  103. -----------------------------------------------------
  104. MTBF   = 1 / [6/150,000 + 1/1,000,000 + 1/300,000 +
  105.               1/300,000 +  1/5,000,000]
  106.  
  107. MTBF   =  20,891 hrs
  108.           ----------
  109.  
  110. RAID 0/1:
  111.  
  112. MTBDNA = 1 / [(3*2*24/150,000*150,000) + 1/1,000,000 +
  113.               1/300,000 + 1/300,000 + 1/5,000,000]
  114.  
  115. MTBDNA = 127,015 hrs
  116.          -----------
  117.  
  118.  
  119. Model 1350SA (5.25" disk mechanisms, Qty 5;  2 cabinets)
  120. --------------------------------------------------------
  121. MTBF   = 1 / [5/150,000 + 2/1,000,000 + 2/300,000 +
  122.               1/300,000 +  1/5,000,000]
  123.  
  124. MTBF   =  21,962 hrs
  125.           ----------
  126. RAID 3 or 5:
  127.  
  128. MTBDNA = 1 / [(4*5*24/150,000*150,000) + 2/1,000,000 +
  129.               2/300,000 + 1/300,000 + 1/5,000,000]
  130.  
  131. MTBDNA =  81,824 hrs
  132.           ----------
  133.  
  134.  
  135. Model 1350SA (5.25" disk mechanisms, Qty 6;  2 cabinets)
  136. -------------------------------------------------------
  137. MTBF   = 1 / [6/150,000 + 2/1,000,000 + 2/300,000 +
  138.               1/300,000 +  1/5,000,000]
  139.  
  140. MTBF   =  19,157 hrs
  141.           ----------
  142. RAID 0/1:
  143.  
  144. MTBDNA = 1 / [(3*2*24/150,000*150,000) + 2/1,000,000 +
  145.               2/300,000 + 1/300,000 + 1/5,000,000]
  146.  
  147. MTBDNA =  81,924 hrs
  148.           ----------
  149.  
  150. The calculations show that when in a high availability mode,
  151. chances of downtime due to a disk mechanisms failure are
  152. nearly eliminated.  Downtime becomes a function of the
  153. failure rates of the power supply, fan, controller and
  154. miscellaneous components.  Since disk mechanisms failures
  155. typically account for 75-80% of all disk storage system
  156. failures for configurations this size, the high availability
  157. modes increase protection from downtime due to disk failure
  158. by FOUR to FIVE times!!
  159.  
  160.  
  161.  
  162.  
  163. PROTECTION FROM DATA LOSS:
  164.  
  165. In addition to increasing the availability of data, disk
  166. arrays also provide protection from data loss caused by a
  167. failure.  It is dificult to estimate the magnitude of the
  168. protection from data loss provided by an array, however,
  169. since the most probable type of failure to cause data loss
  170. is a disk mechanism failure, it follows that a high
  171. availability mode will offer at least FOUR to FIVE times the
  172. protection from data loss.  If a system has the ability to
  173. identify and avoid data loss in the event of a power supply,
  174. fan or controller failure, the increased protection from
  175. data loss with a disk array in a high availability mode will
  176. be even greater.
  177.  
  178.  
  179. SUMMARY OF WORKSTATION DISK ARRAY HIGH AVAILABILITY MODES
  180.  
  181. RAID            DATA STORAGE  TOTAL STORAGE   MTBF    MTBDNA
  182. LEVEL    MODEL     (GB)           (GB)        (hrs)    (hrs)
  183. ------   -----    -------       -------      -------  ------
  184. 0/1      1350SA*    4.05          8.10       19,157   81,924
  185. 0/1       420SA*    1.27          2.53       20,891  127,015
  186.  
  187. 3 or 5   1350SA     5.40          6.75       21,962   81,824
  188. 3 or 5    420SA     1.69          2.11       24,271  126,775
  189.  
  190. * - customer must purchase a 6th disk mechanism for RAID 0/1
  191.