张文昌，刘海鹏，于功山，范志超

（1.浪潮电子信息产业股份有限公司，山东 济南 250101；2.军委装备发展部军事代表局驻天津地区军代室，天津 300000；3.山东天岳晶体材料有限公司，山东 济南 250101）

0 引 言

Intel M4平台CPU服务器的平均无故障间隔时间为 26 280 h（MTBF≥ 26 280 h），而 Intel M5平台CPU服务器的MTBF不低于43 800 h。可见，Intel M4平台CPU服务器的MTBF值不能满足设计要求。因此，对服务器的可靠性增长进行研究，对于通信系统服务器设备的设计、生产和运维具有重要意义。

1 可靠性指标

服务器设计要求：MTBF不低于43 800 h。

2 可靠性分析

服务器系统可靠性模型为串联模型，如图1所示。

2.1 可靠性数字模型

常用的评价可靠性指标的参数是平均无故障间隔时间，即用MTBF。

若服务器的累计观测工作时间为T，观测期间累计故障数为r，则服务器的MTBF可采用式（1）进行预计：

服务器的寿命服从指数分布，故MTBF与故障率λ有如下关系[1]：

2.2 可靠性分配计算

服务器可靠性技术要求MTBF≥43 800 h，由MTBF=1/λs可知，服务器故障率为λs=2.28×10-5次 /h。

图1 服务器系统可靠性框图

2.2.1 CPU

CPU是服务器的关键部件之一，由数量众多的晶体管组成的超大规模集成电路，控制着服务器系统的运行。Intel推出的M5平台CPU环境适应性强，工作可靠。厂商硬件工程师提供M5平台CPU平均无故障间隔时间不低于2 000 000 h，由式（2）可知λ1=0.05×10-5次 /h。

2.2.2 MEM（内存）

选取Intel公司推出的M5系列处理器搭配的DDR4内存，每个时钟的上升/下降沿进行8 bit数据存取操作，16 bit预取技术，有效提高了内存的可靠性。厂商硬件工程师提供内存平均无故障间隔时间不低于6 100 000 h，由式（2）可知，λ2=0.016 39×10-5次 /h。

2.2.3 硬盘

硬盘是服务器的存储部件，设计时采用了降额设计，选用企业级品质硬盘。厂商硬件工程师提供硬盘平均无故障间隔时间不低于2 000 000 h，由式（2）可知，λ3=0.05×10-5次 /h。

2.2.4 硬盘背板

硬盘背板是连接硬盘和数据线缆的部件，设计时采用了降额设计，选用企业级元器件，并经高温老化筛选和三防处理。硬件工程师预计硬盘背板平均无故障间隔时间不低于500 000 h，由式（2）可知，λ4=0.2×10-5次 /h。

2.2.5 PSU（电源）

PSU为服务器供电，设计时采用了降额设计，选用企业级元器件，并经高温老化筛选和三防处理。硬件工程师预计PSU平均无故障间隔时间不低于350 000 h，由式（2）可知，λ5=0.285 7×10-5次/h。

2.2.6 风扇

风扇是服务器散热的动力源，设计时采用了N+1冗余设计，选用企业级品质风扇。硬件工程师预计风扇平均无故障间隔时间不低于187 125 h，由式（2）可知，λ6=0.534 4×10-5次 /h。

2.2.7 RAID卡

RAID卡是存储模块的控制核心部件，设计时采用降额设计，选用企业级元器件，并经高温老化筛选和三防处理。硬件工程师预计RAID卡平均无故障间隔时间不低于873 402 h，由式（2）可知，λ7=0.114 5×10-5次/h。

2.2.8 MB（主板）

主板是服务器的关键部件之一，设计时采用了降额设计，选用企业级元器件，并经高温老化筛选和三防处理。硬件工程师预计主板平均无故障间隔时间不低于200 000 h，由式（2）可知，λ8=0.5×10-5次/h。

3 可靠性预计

服务器总故障率=λ1+λ2+λ3+λ4+λ5+λ6+λ7+λ8=1.750 99×10-5次/h；服务器平均无故障间隔时间MTBF'=1=571 11 h，是上限值43 800 h的1.3倍。服务器可靠性预计值比设计要求有一定的余量，完全满足设计要求。

4 结 论

通过分析可知Intel M5平台CPU服务器的可靠性水平较高，能够满足质保5年的要求。