Жесткий диск очень чувствительное к тряскам и ударам, и поэтому требует к себе очень внимательного отношения. Любой отказ или неисправность а накопителе может обернуться частичной или полной потерей очень важной и порой бесценной информации. Значительная доля неисправностей в накопителях является следствием непредусмотренных спецификациями механических воздействий на них.
Отказы, возникакицие при эксплуатации носителей информации на жестких дисках, могут быть вызваны очень многими причинами, в том числе и производственными дефекта ми. Внешние механические воздействия, жесткие удары, сотрясения, толчки, являются неявными причинами отказов жестких дисков в 50% случаев. Накопитель в 95% случаев получает ударные механические повреждения именно в тс моменты, когда он находится вне корпуса компьютера.
Одной из частых причин отказов является падение жесткого диска. Падение, даже с очень небольшой высоты, может вызвать внутренние повреждения в накопителе, причем внешне корпус винчестера будет выглядеть безупречно, и на нем не будет следов механического воздействия. Подобные неисправности опасны том, что они проявят себя позже, постепенно ухудшая параметры накопителя, они несут угрозу хранящимся на накопителе данным. Поэтому только спустя некоторое время пользователи видят на своем накопителе результаты удара, о котором даже и не подозревали. Больше всего жесткие диски уязвимы перед механическими воздействиями в тот момент, когда они извлечены из оригинальной упаковки изготовителя, которая специально разработана для защиты накопителя после того, как он покинул заводские пределы. Жесткий диск, установленный в корпус компьютера, в какой-то мере защищен от внешних воздействий, т. к. в большинстве случаев корпус PC поглощает энергию ударного воздействия. и степень воздействия на накопитель может быть значительно снижена. Чаще всего жесткие диски испытывают ударные воздействия в моменты транспортировок от поставщика к потребителю и в процессе установки в корпус PC недостаточно квалифицированным или плохо осведомленным персоналом. В России ситуация часто усугубляется тем. что партии винчестеров перевозят неподготовленным для этого транспортом, не предусматривая никаких дополни тельных мер защиты на случай столкновения автомобиля или просто резкого торможения. Обычно фирмы-продавцы комплектующих при продаже винчестеров передают их покупателю упакованными в одну единственную электростатическую оболочку. И нет гарантии, что сам продавец, не стукнул нечаянно этот диск, а это очень вероятно (достаточно посмотреть, как с винчестерами обращаются). Сильное ударное воздействие жесткий диск может испытать, если его случайно заденут монтажным инструментом, например, отверткой, или стукнут два винчестера между собой, или накопитель получит удар в результате усиленно) о проталкивания винчестера на его посадочное место в корпусе компьютера. Наиболее пагубными являются удары с большой энергетической силой и короткой длительностью воздействия (обычно это составляет сотни G за менее чем одну миллисекунду). Ударные воздействия выходящие за пределы ударостойкости стандартных накопителей могут вызвать внутри накопителей следующие нежелательные последствия:
– шлепок головок о поверхность диска;
– проскальзывание? и смещение дисков в пакете;
– появление люфта в подшипниках.
Шлепок головок
Чаще всего последствием удара в накопителе является “шлепок головок”. Он происходит, сели энергия удара направлена вертикально или под некоторым утлом к горизонтальной плоскости диска. В этом случае происходит отрыв магнитной головки от поверхности диска и затем сс резкое опускание на поверхность магнитного диска. Головка врезается в поверхность своей кромкой, положение головки выравнивается, и она с силой прижимается к поверхности всей плоскостью. В результате этого диск получает поверхностные повреждения, мельчайшие частички и осколки рассеиваются по поверхности магнитного диска. 11о причине магнитной природы диска и микроскопического размера осколки улететь за пределы диска не смогут (даже с учетом действия центробежных сил. возникающих при вращении диска с очень большой скоростью). Кроме того, после удара, сама головка может получить физическое повреждение, а се магнитные свойства резко ухудшаются. На практике данные повреждения проявляются в виде так называемых “битых клас теров”. Если просматривать такой диск в про граммах с визуальным интерфейсом типа Norton Speed Disk, то повреждения поверхности проявятся в виде одного или нескольких хаотично расположенных сбойных кластеров. Повреждения вызванные Дефектом ОДНОЙ из головок проявятся в виде гораздо большего количества дефектных кластеров, и в нх расположении будет четко отслеживаться некоторая закономерность. Но даже в том случае, если дефекты на диске нс проявились сразу после ударного воздействия на накопитель, эти дефекты дадут о себе знать позже – через месяц или Даже через год.
Отказы магнитно-резистивной (MR) головки
Наиболее опасны удары в рабочем состоянии для накопителей, использующих мап1иторгзис-тивные головки (MR), а большинство современных накопителей на жестких дисках используют при при чтении данных именно магнитно-резиспсв-ныс головки. Элемент чтения такой головки представляет собой очень топкую пленку специального материала, которая меняет’ свое сопротивление в соответствии с расположением магнитных доменов на поверхности вращающегося диска. Полярность этих доменов определяется записанной на диск информацией. Пришит работы мапштно-резистивной головки состоит в изменении сопротивления электрическому току в соответствии с изменением магнитного поля. Изменение сопротивления пленки регистрируется специальным каналом чтения и передается на дальнейшую обработку компаратору, окончательно определяющему. что было записало, ноль или единица MR-головки обладают еще одним опасным свойством конечное активное сопротивление пленки зависит от се температуры. При нормальных рабочих оборотах диска воздушный поток приподнимает головку над диском, и она “плывет** на расстоянии в несколько микрометров над гладкой поверхностью диска, не касаясь его. Мельчайшие частицы или неровности, сопоставимые по размерам е зазором между головкой и диском, проносясь с огромной скоростью под “плывущей” головкой, задевают ее. и трение мгновенно разогревает головку. Из за нагрева изменяется сопротивление пленочного покрытия головки (оно резко повышается). Канал чтения неверно интерпретирует’ изменение сопротивления головки, и правильное чтение данных в этом месте становится невозможным. По-стоя1шос воздействие температуры быстро старит головку, а проносящиеся под головкой частицы действуют как абразивная шкурка, царапая поверхность. Способность головки реагировать на изменение магнитного поля ухудшается. Со временем на диске появляются все новые и новые не читаемые сектора диска начинают “сыпаться”, и скоро головка окончательно выйдет из строя.
Проскальзывание и смещение дисков в пакете
Проскальзывание дисков в узле крепления пакета из-за уда|>а происходит достаточно редко. Диск бывает сдвинут от своего первоначального положения на какую-то величину, и при таком положении головок уже нс соответствует записанной на диск дорожке. Для автоматического устранения этого дефекта некоторые фирмы применяют специальные технологии OPR (once per revolution compensation)
Дефекты, возникающие в подшипнике
Дефекты. возникающие в подшипнике, ведут к повышенной шумности и вибрациям винчестера, к нагреву подшипника и двигателя, что. в конечном счете, может привести к отказу’ двигателя. Поэтому защите от ударов и прочности подшипников вращения дисков фирмы уделяют большое внимание.
Принимаемые меры защиты дисков
Уровень ударного воздействия, которому подвергнулся накопитель, измеряет в единицах кратных ускорению свободного падения G (9.8 м/с2).
Уда рентой кость в рабочем состоянии определяется стойкостью накопителя к ударам во время выполнения операций записи/чтения, при которых обеспечивается их безошибочность
Ударостойкость в отключенном состоянии определяет устойчивость накопителя к ударам в нерабочем (отключенном) состоянии, при которых накопитель нс получает внутренних повреждений. Ударные воздействия, полученные в этих случаях, могут исчисляться сотнями G за время в 1 -2 миллисекунды.
Ударостойкость достигает значений 10-15G у старых накопителей и до 70-150 у новейших, собранных с применением технологий защиты.
Осторожность и квалифицированность людей, обращающихся с накопителями. – одно из воз-можных решений проблемы. Но более 30% жестких дисков устанавливаются в компьютеры не подготовленным персоналом вне фирм производителей компьютеров. В России этот процент гораздо выше. Много случаев ударных воздействий являются следствием случайности, а не халатности.
В последнее время производи !ели накопителей разработали целый ряд недорогих и эффективных технологических решений по повышению ударной стойкости и надежности накопителей. Они представляют собой ряд улучшений и новых технологических решений в конструкции накопители. направленных. прежде всего, на поглощение и минимизацию отрицательного эффекта ударов с высокой энергией и коротким временем воздействия. Решения, примененные инженерами фирмы Quantum, исключают или значительно уменьшают высоту отрыва головки при ударе Основная энергия удара поглощается остальными конструкциями накопителя, что предотвращает шлепок и появление осколков, ведущих к преждевременному старению жесткого диска (технология SPSI).
Разработчики аппаратуры жестких дисков принимают и дополнительные меры, защищающие работающий накопитель от выполнения операций записи /чтения в моменты удара и тряски, которые возникают при толчках системного блока работающего компьютера. В этом случае вместо записи на диск данные кэшируются и будут записаны на диск позже, когда энергия толчка будет поглощена и диск будет находится в спокойном состоянии (технология SPS II)
Некоторые фирмы-производители внедрили ряд технологических решений, направленных на улучшение нерабочей ударостойкости носителей. Технология GFP (G-force protection) компании Seagate обеспечивает большую степень защиты таких компонентов жестких дисков, как двигатель. подшипники вращения дисков, головки, гибкие держатели головок и дисков.
Уменьшив маету и размеры головок, а также увеличив величину клиренса между держателем и диском, разработчики заметно уменьшили кинетическую энергию этих компонентов, приобретаемую ими в процессе удара. Вероятность шлепка головок но диску в момент внешнего воздействия становится меньше. Особое внимание уделяется защите и прочности подшипников вращения дисков и узлу крепления дисков в пакете. Дефекты, возникающие н подшипнике ведут к повышешюй шумности и вибрациям винчестера, что может привести к отказу двигателя.
Проскальзывание дисков в узле крепления пакета из-за удара происход ит достаточно редко. но жесткие лиски семейства Barracuda и Cheetah (благодаря встроенной системе коррекции головок на каждый оборот диска – once per revolution compensation OPR) имеют возможность работать с проскользнувшим диском. Сервосистема диска использует OPR для определения величины, насколько сдвинут диск от своего первоначально го положения, и в соответствии с этим корректирует положение головок т ак. чтобы положение головки соответствовало записанной на диск дорожке. В технологии GPS сейчас исполызуется улучшенная система OPR. что вдвое увеличивает способность сервосистемы обслуживать сдвину
мнению производителя, увеличить сопротивляемость ударным воздействиям на 30% для дисков Barracuda и на 40% для семейства Cheetah.
Разработчики жестких дисков фирмы Maxtor, укрепив покрытие магнитного диска в landing zone, заметно уменьшили вероятность появления мелких частиц и ос колков в случае, когда головка вес же ударялась о диск накопителя в отключен ном состоянии (в нерабочем состоянии головки винчестера разме1цаются в так называемой landing zone – в зоне, куда запись информации никогда не производится). Кроме того, у дисков Maxtor держатели сделаны гораздо более упругими, но в связи с этим разработчикам компании, увеличившим упругость де ржателя пришлось дополнительно принять меры для обеспечения прежнего “парения” головок над диском во bjx-мя его вращения.
В с вязи с тем. что наиболее опасным эс|к|х.ктом является не столько сам шлепок, а в основном частицы и осколки на диске, появившиеся в результате шлепка, то были приняты меры, делающие появление осколков менее вероятным. Для этого инженеры компании изменили конструкцию крепления головки к держа телю таким образом, чтобы даже во время шлепка, головка ударялась о диск равномерно всей поверхностью (это в несколько раз уменьшает вероятность появления осколков и частиц после удара головки).
Некоторые- фирмы в целях удешевления нако пителей не применяют специальных мер защиты, надеясь па очень осторожное и бережное отношг ние к накопителям со стороны эксплуатационного персонала (к таким фирмам относится например известная компания Samsung).
При покупке жесткого диска желательно приобретать диски. выпущенные в 1999 2000 годах, так как диски, произведенные полтора или два го да назад, имеют не очень большую удароустойчивость (60-70G против 150G у новейших, собранных с применением технологий защиты). Эксплуатируя новый винчестер, обратите внимание на появившиеся сбойные кластеры в течение гарантийного срока и. если появился хотя бы один, лучше срочно поменяйте диск по гарантии. Утверждения продавцов, что допустимы один или дна дефектных кластера не соответствуют нормам безотказной работы жестких дисков. Современные диски с интеллектуальными контроллерами автоматически заменяют- обнаруженные дефектные блоки на блоки, расположенные на резервных цилиндрах. и. если появились дефектные кластеры, это означает, что резервные цилиндры полностью использованы для подмены дефектных. Появление. бит ых кластеров неизбежно приведет к появлению новых и новых, вплоть до выхода винчестера из строя.
Article Tags:
HDD
