Le volume des données continue de croître de manière effrénée et les difficultés que rencontrent les entreprises et les utilisateurs privés concernant le stockage des données ne cessent d’augmenter. En termes d’efficacité, de sécurité et de coûts, il est essentiel d’utiliser les bons disques durs pour les différents cas d’utilisation. L’un des critères décisifs est la fiabilité du disque dur, qui repose sur plusieurs facteurs tels que les spécifications du produit, les conditions environnantes, la charge de travail ou l’application spécifique.

Des aspects tels que le temps de fonctionnement, la garantie du fabricant, la durée moyenne de fonctionnement avant défaillance (MTTF) et le taux de défaillance annualisé (AFR) doivent notamment être examinés de manière approfondie.

La capacité de fonctionnement, qui fait référence au nombre d’heures par jour pendant lesquelles le disque dur a été conçu pour être actif, est un critère majeur lié à la fiabilité lors du choix des composants de stockage. Les disques durs clients pour ordinateurs de bureau ou portables sont généralement conçus pour supporter un fonctionnement d’en moyenne 8 heures par jour. Il s’agit d’un cas type d’utilisation pour ce genre de machines.
D’autre part, les disques durs destinés aux applications d’entreprise sont optimisés pour une utilisation en continu – 24 heures par jour, 7 jours par semaine, 365 jours par an (24/7/365 ou 24/7).

On note également des différences en termes de garantie. La fiabilité d’un produit est garantie par le fabricant pendant une période de temps définie. Pour les composants destinés aux entreprises, cette garantie sera généralement de 5 ans. Les disques durs clients offriront une garantie allant de 1 à 3 ans. Néanmoins, cette garantie dépend de l’utilisation et du déploiement corrects, ce qui signifie que la durée de fonctionnement ainsi que les conditions environnementales doivent être respectées.

Par ailleurs, en ce qui concerne la fiabilité d’un disque dur, les informations du fabricant concernant la durée MTTF doivent également être prises en compte. La durée MTTF est une valeur statistique qui définit après combien de temps une première défaillance dans une population de machines peut survenir (mesurée en heures). Si la valeur MTTF indiquée est de 1 million d’heures, et que les disques durs sont utilisés selon les spécifications, une défaillance du disque dur par heure peut être prévue pour une population de 1 million de disques durs.
Pour la quantité plus réaliste de 1000 disques durs, un fournisseur de services d’infogérance (MSP) doit prévoir une défaillance toutes les 1000 heures (presque 42 jours).

Le taux de défaillance statistique attendu par an (taux de défaillance annualisé – AFR) des disques durs fonctionnant 24h/24 et 7j/7 peut être calculé à partir de la valeur MTTF en utilisant la formule suivante :

La réduction par un terme exponentiel est nécessaire car les disques durs ayant fait l’objet d’une défaillance pendant cette période de temps doivent être pris en compte dans les statistiques. Cependant, si le pourcentage de l’AFR est faible, le fait de refléter les disques durs ayant déjà subi une défaillance dans la formule a un impact minime, ce qui permet de calculer approximativement comme suit :

Cela signifie que 9 disques durs sur 1 000 par an peuvent faire l’objet d’une défaillance sur la période de garantie.

Conditions de fonctionnement et environnementales

Outre le critère de fiabilité d’un disque dur, les conditions spécifiques de fonctionnement et environnementales doivent également être prises en compte : cela concerne principalement la température de fonctionnement, la charge de travail nominale, les cycles de chargement/déchargement et les cycles marche/arrêt. Si un fabricant garantit une valeur MTTF concrète sur une certaine période de temps, il ne le fait qu’à la condition que le disque dur soit utilisé sous certaines conditions environnementales et charges de travail.

Température de fonctionnement

Pour offrir la période de garantie la plus longue possible et la valeur MTTF la plus élevée, la plage de températures de fonctionnement est définie pour correspondre au mieux à l’application visée. Pour les fournisseurs de services d’infogérance exploitant des centres de données réfrigérés, les disques durs d’entreprise sont généralement conçus pour une utilisation entre 5°C et 55°C.
Les disques durs destinés aux consommateurs ou aux clients sont conçus pour des températures entre 0°C et 60°C et les disques durs industriels spécifiques sont conçus pour une plage de températures étendue allant de – 40 ° C à 85 ° C.

La température spécifiée est généralement définie soit comme la température ambiante, Ta, soit comme la température du boîtier, Tc. La température ambiante est la température de l’air à proximité immédiate du disque dur, tandis que la température du boîtier est mesurée à la surface du disque dur lui-même. L’utilisation des disques durs en dehors des températures spécifiées augmentera l’usure des composants et réduira la valeur MTTF, impactant négativement l’AFR.

Charge de travail nominale

Avec leurs plateaux tournants et leurs têtes mobiles, les disques durs (HDD) sont composés d’un certain nombre d’éléments sujets à l’usure. On comprend dès lors que la charge de travail, c’est-à-dire la quantité de données écrites et lues, aura un impact sur la fiabilité. Les fabricants de disques durs définissent généralement une charge de travail maximum par an pour laquelle les valeurs MTTF et AFR sont valables.

Les disques durs NAS sont généralement conçus jusqu’à 180 To/an. Cette valeur est inférieure aux disques durs d’entreprise (550 To/an) mais bien plus élevée que les disques durs clients (55 To/an). La différence entre la charge de travail en lecture et la charge de travail en écriture n’a pas d’impact sur la charge de travail nominale.

Cycles de chargement/déchargement

Les disques durs prennent en charge un mode veille. Dans ce mode, la tête de lecture/écriture est placée sur une rampe mécanique tandis que les plateaux tournants sont mis à l’arrêt. Lorsque l’accès au disque dur est à nouveau requis, les plateaux se mettent à tourner et la tête sort à nouveau de sa position d’attente. C’est ce que l’on appelle un cycle de chargement/déchargement. Mais les derniers modèles de disque dur peuvent supporter plusieurs centaines de milliers de cycles de chargement/déchargement. Il n’y a presque aucune restriction à cet égard.

Cycle marche/arrêt (disque dur)

Pour les disques durs non conçus pour une utilisation 24h/24 et 7j/7, le nombre maximum de cycles marche/arrêt du moteur d’axe sera défini. Celui-ci se situe habituellement entre 10 000 et 50 000 cycles marche/arrêt.

Les différentes catégories de disques durs en un coup d’œil

Les disques durs sont conçus en vue d’une application spécifique : performance de l’entreprise, capacité de l’entreprise, NAS, vidéo et surveillance, ainsi que pour le consommateur et le bureau.

Les disques durs entrant dans la catégorie performance de l’entreprise sont conçus pour des applications critiques et un fonctionnement 24h/24 et 7j/7. Les disques durs de 2,5 pouces avec une interface Serial Attached SCSI (SAS) offrent 10 000 à 15 000 rotations à la minute, 500 opérations d’entrée/sortie par seconde (IOPS) et une capacité de stockage jusqu’à 25 To. Les fabricants indiquent une valeur MTTF allant jusqu’à deux millions d’heures. Les disques durs sont conçus pour une charge de travail de 550 To par an. Avec un taux de transfert continu de données de 200 Mo/s sur la période de garantie de cinq ans, la charge de travail nominale est illimitée.

Les disques durs SAS ou Serial ATA (SATA) entrant dans la catégorie capacité de l’entreprise, également conçus pour une utilisation 24h/24 et 7j/7, offrent en 2019 une capacité de stockage jusqu’à 16 To. Ils sont principalement destinés aux applications de stockage de proximité comme les lecteurs partagés, l’archivage ou le stockage sur le cloud. Outre la charge de travail nominale de 550 To à l’année, ils sont caractérisés par une haute disponibilité. La valeur MTTF peut aller jusqu’à 2,5 millions d’heures.

Les disques durs NAS avec interface SATA et jusqu’à 14 To peuvent être utilisés sur des systèmes NAS privés. Les paramètres de base incluent un fonctionnement 24h/24 et 7j/7, une charge de travail nominale de 180 To par an sur la période de garantie de trois ans et une valeur MTTF de 1 million d’heures.

Les disques durs destinés aux caméras vidéo et aux systèmes de surveillance doivent fonctionner 24h/24 et 7j/7. Ils seront disponibles en 2019 jusqu’à 10 To. Les disques durs avec interfaces SATA sont conçus pour une charge de travail de 180 To par an (sur la base de la période de garantie de trois ans) et offrent une valeur MTTF de 1 million d’heures.
En général, les disques durs de cette catégorie sont conçus pour une plage de températures plus étendue, étant donné que les systèmes de surveillance sont souvent utilisés dans des endroits qui ne sont pas réfrigérés de manière aussi précise que pour les salles de serveurs dans les centres de données. Les principaux facteurs pour ce type de disques durs incluent les particularités du firmware qui prend en charge les exigences spécifiques à la vidéo et au streaming. Ainsi, par exemple, le délai maximum possible pour la correction d’erreur se limite à éviter les interruptions du flux vidéo.

La dernière catégorie comprend les disques durs pour le consommateur ou le bureau. Ils disposent d’une interface SATA et sont disponibles jusqu’à 10 To en 2019. Il s’agit de la catégorie de disques durs la moins onéreuse, avec en conséquence quelques restrictions. Ainsi, le temps de fonctionnement n’est que de 8 heures par jour, la charge de travail est de 55 To par an sur la période de garantie de deux ans et la valeur MTTF est de 600 000 heures.

De façon générale, on peut dire que les disques durs ne sont pas qu’une question de capacité et de prix. Au moment de stocker des données, les spécifications relatives à la fiabilité et aux conditions de fonctionnement et environnementales des disques durs devraient toujours jouer un rôle majeur. Si l’utilisateur choisit la « bonne » version, rien n’empêche un déploiement efficace et sûr des disques durs.

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