[發(fā)明專利]一種基于變點(diǎn)小波法的硬盤失效分析方法

有效

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• 申請日: 2021-04-18
• 公開（公告）號: CN113157506B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李肖堅(jiān);王海蘭;張佳佳;楊昊澎;廖富;梁煌
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西師范大學(xué)
• 主分類號: G06F11/22
• 分類號: G06F11/22
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 冀學(xué)軍

本發(fā)明公開了一種用于提取硬盤運(yùn)行狀況的變點(diǎn)小波方法，首先時(shí)序化硬盤運(yùn)行狀況并剔除常量，生成硬盤SMART時(shí)序特征；其次用線性內(nèi)插法填充時(shí)序特征的空缺值；其二用歸一化方式等值化時(shí)序特征；其三分解出硬盤SMART時(shí)序特征的小波；其四并以可視化方式呈現(xiàn)小波形態(tài)的不同頻率；最后用卷積網(wǎng)絡(luò)與長短記憶網(wǎng)絡(luò)驗(yàn)證變點(diǎn)小波具有表征硬盤失效的有效性。該方法不僅能處理含缺失值的硬盤運(yùn)行狀況日志還能提取出具有指示硬盤失效的變點(diǎn)小波特征。從而實(shí)現(xiàn)從硬盤運(yùn)行狀況日志中提取小波，用小波預(yù)測硬盤的健康狀況，獲得了提高預(yù)測準(zhǔn)確率和精準(zhǔn)率的技術(shù)效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于提取云服務(wù)器中硬盤運(yùn)行狀況的變點(diǎn)小波方法，該方法屬于大數(shù)據(jù)挖掘的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

硬盤運(yùn)行狀況日志是記錄硬盤從啟用到死亡的運(yùn)行狀態(tài)的信息，用SMART(Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology，簡稱SMART)特征值表示硬盤運(yùn)行的狀態(tài)。而硬盤運(yùn)行狀況日志中的SMART特征信息主要是由制造商提供，當(dāng)前尚不能直接從SMART特征中了解硬盤失效前表現(xiàn)出的突變癥狀。

硬盤失效給供應(yīng)商和用戶帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，硬盤失效不僅會(huì)導(dǎo)致用戶的數(shù)據(jù)不可用，甚至永久性的丟失數(shù)據(jù)，還會(huì)導(dǎo)致服務(wù)器宕機(jī)，且已有研究指出硬盤失效是導(dǎo)致服務(wù)器失效的主要原因。硬盤失效有兩種情況，一種是突然失效，另一種是隨著時(shí)間的增長逐漸失效。

變點(diǎn)是指樣本序列在某特性上的觀察值發(fā)生異常變化的樣本位置，這種突然變化往往反映事物的某種質(zhì)的變化。目前分析變點(diǎn)特性的硬盤失效特征方法，主要有兩種，第一種是基于統(tǒng)計(jì)方法分析硬盤運(yùn)行狀況，如用貝葉斯變點(diǎn)檢測、參數(shù)估計(jì)等來揭示硬盤運(yùn)行狀況數(shù)據(jù)集中的均值、方差、趨勢、概率等突變；第二種是用機(jī)器學(xué)習(xí)方法建立回歸模型，擬合硬盤失效特征的衰退過程。

然而在不同的時(shí)間維度和空間維度上硬盤的失效特征值都是非均勻隨機(jī)分布，雖然用傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)方法從均值、方差、趨勢、概率等角度分析變點(diǎn)特征，取得一定效果，但由于傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)方法主要依靠假設(shè)檢驗(yàn)理論，若假設(shè)不成立，則很難用傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)方法對失效特征建模。

且硬盤運(yùn)行狀況日志中存在嚴(yán)重的數(shù)據(jù)不平衡和空缺值問題，數(shù)據(jù)不平衡是指失效硬盤數(shù)量與正常硬盤數(shù)量的比例嚴(yán)重失衡；空缺值是指日志記錄中含有空值。因此現(xiàn)有的分析變點(diǎn)特性方法尚不能直接處理含空缺值的硬盤運(yùn)行狀況日志。

如何從硬盤運(yùn)行狀況日志中提取硬盤失效的重要特征，是本發(fā)明有待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提取具有指示性的變點(diǎn)小波特征來表征硬盤失效。為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提出一種基于變點(diǎn)小波法的硬盤失效分析方法。具體步驟有：

解讀硬盤運(yùn)行狀況日志，明確硬盤運(yùn)行狀況日志的每一個(gè)記錄的各字段含義的步驟；

剔除硬盤運(yùn)行狀況日志中的常量，并將硬盤運(yùn)行狀況SMART特征值按其采樣的時(shí)間，先后順序排列，生成可用的時(shí)序特征的處理步驟；

填充空缺值，計(jì)算空缺值的前后兩個(gè)位置上值的平均值，作為空缺位的值的處理步驟；

用最大－最小值的歸一化方法，等值化時(shí)序特征的處理步驟；

用小波變換方法，提取時(shí)序特征的變點(diǎn)小波的處理步驟；

以可視化方式呈現(xiàn)不同頻率下的變點(diǎn)小波的形態(tài)的處理步驟；

驗(yàn)證變點(diǎn)小波具有預(yù)示硬盤失效的顯著性。

本發(fā)明基于變點(diǎn)小波法的硬盤失效分析方法的優(yōu)點(diǎn)在于：

①將硬盤運(yùn)行狀況SMART特征值按其采樣的時(shí)間先后順序排列，生成可用的時(shí)序特征。

②用線性內(nèi)插法填充時(shí)序特征的空缺值，插入的值更接近時(shí)序特征的常態(tài)。