[发明专利]一种基于SSD故障概率模型的故障注入方法

说明书

本发明涉及一种基于SSD故障概率模型的故障注入方法，具体包括以下步骤：建立一种基于一元六次多项式的SSD故障概率数学模型；确定数学模型的各参数；根据已建立的数学模型与Linux内核机制编写Systemtap脚本，实现故障注入工具；确定故障相关参数如故障位置、SSD生命周期、总测试时间；使用故障注入工具与故障相关参数，当对目标SSD产生相关IO操作时，根据故障概率数学模型判断是否对目标SSD注入故障。从而能在短时间内真实有效地模拟出高效固态硬盘SSD长期运行的故障产生情况。

技术领域

本发明属于计算机领域，涉及计算机可靠性评测技术，特别涉及一种简单有效的基于一元六次多项式的SSD故障概率数学模型的建立，数学模型参数的确定以及根据故障概率模型判断是否进行SSD故障注入的方法。

背景技术

随着高速固态硬盘SSD的不断发展，它在存储方面的性能不断突出。由于其具有快速读写、质量轻、能耗低等优点，越来越多的服务器已使用高性能的SSD取代传统的机械硬盘HDD来存储重要的数据。然而在实际应用场景如数据中心尤其是面向高端、关键业务的应用场景越来越多，固态硬盘SSD可靠性问题变得日益突出。在现代企业中，基于闪存的SSD故障能够导致服务器节点宕机，更糟糕的情况下会引起数据丢失。由此可见，对于可靠性要求较高的数据存储服务，掌握与分析固态硬盘SSD的可靠性十分重要，如何真实有效地评价高效固态硬盘SSD的可靠性也成为了国内外研究的重点。

在专利CN 102270173，《刘宏伟,周海鹰,左德承,等.基于scsi驱动层的故障注入工具》中，该工具在SCSI协议中间层截获SCSI上层命令，修改命令之后能够实现多种暂态和永久性的SCSI磁盘有关的故障注入,但是该工具在进行故障注入时没有考虑存储器的故障概率模型，因此不能在短时间内有效模拟存储器长期运行的情况。

在专利CN 102789416，《徐萍,徐军,高小鹏,等.面向bit软件测试的存储器故障注入方法及其模拟器》中，它通过建立故障模式库，编写并解析XML故障序列文件为模拟器可识别的故障序列，在处理器访问存储器时查找相应故障并注入，当触发故障时进行故障模拟，能产生各类较多的故障注入。但是该故障注入方法依然缺乏对存储器故障概率随时间变化的考虑，也不能在短时间内有效模拟存储器长期运行的情况。

在论文《Kumar S,Kumar S,Kumar S,et al.A Large-Scale Study of FlashMemory Failures in the Field[C]//ACM SIGMETRICS International Conference onMeasurement and Modeling of Computer Systems.ACM,2015:177-190.》中，作者对Facebook公司4年来几百万小时的SSD全天候运行情况进行了研究，得出了SSD的故障率随时间变化的曲线，如图2所示，但是对于该故障率曲线没有合适的数学表达模型，从而不能利用该故障率曲线来模拟高效固态硬盘SSD在长期运行中的实际故障情况，也就不能在短时间内确切有效地对使用SSD作为主要存储介质的存储系统的可靠性进行测试评价。

由此可见，目前有关固态硬盘SSD可靠性的研究主要通过故障注入来实现，但现有的故障注入方法缺乏对SSD故障概率数学模型的研究与应用。因此不能在短时间内确切有效地模拟高效固态硬盘SSD长期运行的情况。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种确切有效的基于SSD故障概率模型的故障注入方法。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现：

一种基于SSD故障概率模型的故障注入方法，包括下述步骤：