Радиальные царапины от неудачных попыток заказчика самостоятельно вывести задранные головки.
Очередной заказ на восстановление информации, увы, из категории «безнадежный». Диск прибыл во вскрытом состоянии и с весьма плачевным состоянием поверхностей. Головки сорвало в парковочной зоне (скорее всего, упор позиционера деформировался, что привело к удару слайдерами об ось шпинделя). В парковочной области образовался концентрический запил.
Такие типы запилов (тем более, в парковке) можно обойти. Это не просто, но возможно (модифицируется программа старта накопителя, который, вместо того, чтобы проводить полный цикл запуска с рекалибровкой, просто позиционирует головки в нужное нам место). Если бы проблема была только с запилом в парковочной зоне, за данные можно было бы еще повоевать.
Но, увы, заказчик решил самостоятельно демонтировать блок магнитных головок (для чего, сформулировать не смог). Работал без защиты от пыли и грязи, на обычном письменном столе. Как результат: отпечатки пальцев на поверхностях (что в целом не страшно и может быть убрано) и (что намного хуже) несколько радиальных царапин неправильной формы.
Радиальные царапины полностью исключают возможность использования донорского блока магнитных головок, так как при каждом вращении головки неизбежно попадут в область турбулентности, генерируемую царапиной, очень быстро перегреются и выйдут из строя. Кроме того, неизбежны микротравмы поверхности выбиваемой из этих царапин пылью.
Вердикт: восстановление данных невозможно.
Отпечатки пальцев на поверхности. Заказчик работал без соблюдения элементарной чистоты.
Сегодня к нам в лабораторию поступил довольно любопытный диск. Нет, вначале мы подумали, что это будет рядовой, заурядный заказ — Western Digital на 500 Гбайт, ничего вроде бы особенного, но… При подключении диска к ПАК РС-3000, после вывода диска на интерфейс, оказалось, что его емкость 320 Гбайт, а серийный номер диска при идентификации отличается от того, который написан на этикетке.
Тщательный осмотр показал: гермоблок накопителя относится совсем к другому семейству. Судя по этикетке, диск должен быть Tahoe и иметь явственно выраженные ребра по краям крышки гермозоны. По факту же накопитель оказался из семейства Rider с соответствующим строением крышки.
Собственно, те, кто подделал накопитель, особенно и не скрывали своей активности. Торцевая этикетка накопителя, дублирующая серийный номер, даже не была отделена от печатной основы — мы легко удалили ее, и нашему взору предстала оригинальная, исходная этикетка с серийным номером.
Вполне логично спросить: а для чего наклеивать на накопитель емкостью 320 Гбайт этикетку, на которой указано 500? Кто знает… Судя по истории этого компьютера, был он куплен давно, в те времена, когда такая разница в емкости была существенной по деньгам. Поэтому, думается, меркантильный интерес тут самый оправданный.
Типичный представитель дисков с технологией SMR — Seagate Mobile HDD
Вместо предисловия
Когда-то давно (относительно, конечно) в индустрии производства накопителей на жестких магнитных дисках настал переломный момент: для того, чтобы увеличить емкость выпускаемых дисков, производители перешли от параллельной магнитной записи к записи перпендикулярной. Технология появилась 12 лет назад и ее единственной задачей было продлить век жесткого диска, сделать его конкурентноспособным за счет увеличения емкости и уменьшения цены. Надо сказать, что с задачей технология справилась на славу: емкость жестких дисков за эти годы выросла почти в 10 раз, а цена упала до смешного: за 1 Тбайт дискового пространства нынче просят меньше 50 долларов США.
Однако и технологии NAND, на которых строятся твердотельные диски, не стояли на месте. Появились ёмкие SSD (100 Тбайт) с очень высокой производительностью. Жесткие диски оказались позади аж по целым двум показателям: по емкости (потолок того, что можно сейчас купить на рынке — 18 Тбайт; производители обещают в скором времени диски емкостью 20 Тбайт, но по сравнению со 100 Тбайт это звучит, мягко говоря, не очень оптимистично) и по производительности (современный жесткий диск ограничен пропускной способностью интерфейса SATA или SAS, тогда как твердотельные диски последних поколений работают на скоростях шины PCI Express).
Единственный (и, надо сказать, пока еще определяющий выбор покупателя) плюс жестких дисков — их цена. Накопитель HDD на 1 Тбайт стоит в 3 — 5 раз дешевле твердотельного диска той же емкости, ну а повышение емкости SSD кратно одному Тбайту повышает его цену в некоторых случаях на порядок.
За то время, что развивалась технология перпендикулярной записи, ее возможности были практически исчерпаны, и перед производителем встала новая задача: как продолжать наращивать емкость? Для этого существует три пути: уменьшить толщину магнитных пластин и, как следствие, сделать возможным установить их в гермоблок жесткого диска больше (при этом по очевидным причинам страдает надежность); уменьшить величину записываемого участка (увеличить плотность на треке) и сделать возможным записать больше данных на трек (развиваются две технологии — MAMR и HAMR); изменить метод записи для более плотного расположения непосредственно треков. Вот об этом, последнем, пути увеличения емкости мы и поговорим.
Производители ведут разработки, естественно, во всех направлениях. Одним из революционных изобретений последних лет стала технология SMR — Shingled Magnetic Recording, черепичная магнитная запись. Про нее эта статья.
Что такое SMR
Черепичная запись — принцип организации записи треков так, чтобы они частично перекрывались. Соответственно, упаковка треков в этом случае максимальная — фактически они лежат так плотно, что головка чтения-записи уже не может работать с каким-то одним треком, ей приходится работать сразу с несколькими. Это заметно увеличивает скорость чтения и записи (пишем-то сразу несколько треков, как и читаем), но только в том случае, если запись или чтение производится последовательно. Если нам нужно работать с большим количеством мелких файлов, а тем более — начать перезапись данных внутри уже имеющихся (например, удалить один маленький файл и записать на его место другой), скорость записи и чтения может проваливаться всерьез и надолго — вплоть до значений, близких к единичным IOPS на несколько минут.
Схема упаковки треков при PMR-записи
Схема упаковки треков при SMR-записи
На рисунках выше мы показали разницу между PMR (причем не важно, параллельной или перпендикулярной) и SMR записью.
Как видим, писать-читать SMR-головки могут только порциями треков, причем довольно солидными, на ширину головки. Эти порции треков называются лентами (ленты могут быть и шире однократного прохода головки, но всегда кратны ему). Если старый добрый жесткий диск с PMR-записью оперировал треками, то новый, с записью SMR, оперирует уже лентами (хотя треками, естественно, оперировать он тоже умеет — но об этом ниже).
Как работает SMR-диск
Давайте представим, как это работает. Пользователь решил записать на SMR-диск какой-то файл. Система передала его на интерфейс, из которого он загрузился в буфер диска. Здесь уже логика жесткого диска определила, на какую ленту (или на какие ленты) этот файл положить. Если лента до этого была пустая — прекрасно, значит просто кладем туда данные, и дело в шляпе. А вот если там уже что-то лежало, то диску предстоит целый набор нетривиальных действий: считать то, что уже лежит на ленте; загрузить считанное в буфер; объединить с тем, что добавляется на ленту; положить весь кусок (старое и новое) туда, куда требуется. Если же укладываются не последовательно большие порции данных, то процесс может реально занимать немало времени — именно поэтому у SMR-дисков большой объем буферного ОЗУ. Хоть как-то процесс ускорить.
При последовательной записи картина обратная. На скриншоте ниже показана запись 2 Тбайт данных на SMR-диск с интерфейсом USB 3.0 производства Western Digital емкостью 4 Тбайт. Как видим, скорость весьма приличная, хотя и не максимальная. Если бы пересылались большие файлы (в нашем примере идет передача огромного количества фотографий), скорость записи была бы еще больше.
Копирование 2 ТБайт данных на внешний накопитель (SMR, 4 Tбайт, Western Digital) с интерфейсом USB 3.0
Возникает вопрос: а как тогда работает такой диск, если требуется многократная перезапись небольших файлов в разных местах диска, ведь получается, что диску предстоит перелопатить кучу лент и это, естественно, займет немало времени?
Да, это сложная задача, с которой программисты прошивок SMR-дисков постарались справиться двумя способами. Первый — это наличие у диска стандартных PMR-областей, а второй — введение в микропрограмму фоновых процессов реорганизации лент, сходных с обычной дефрагментацией (собственно, в микропрограмме она так и называется — фоновая дефрагментация).
PMR-области используются в тех случаях, когда буферное ОЗУ переполняется, и требуется быстро освободить его под новые очереди задач; также эти области используются для процессов фоновой дефрагментации.
Фоновая дефрагментация: корень всех зол или благо?
Теперь немного подробнее о самой дефрагментации. В те моменты, когда SMR-диск не имеет задач от операционной системы, микропрограмма автоматически запускает процессы реорганизации лент. Диск сканирует ленты, определяет, где данные следует перенести для оптимизации скорости чтения, и производит перенос: считывается вся лента (или несколько лент), выкладывается в буфер (и дублируется на другой части диска, в SMR- или PMR-области), затем данные переставляются в нужном порядке, лишнее удаляется, и лента (или ленты) кладется обратно. И так в цикле, пока не будет реорганизован весь массив данных.
Соответственно, чем больше на диске данных (и чем больше их было записано недавно и, соответственно, беспорядочно), тем больше диску требуется времени на фоновую дефрагментацию. Поскольку довольно часто сейчас SMR-диски используются во внешних накопителях, может возникнуть ситуация, когда ваш внешний диск начинает жутко «тормозить». Если при этом он не издает посторонних звуков, не был замечен в падениях или ударах и является относительно свежекупленным, мы рекомендуем подождать. Почти наверняка в нем идут фоновые процессы реорганизации информации, и через некоторое время диск завершит их и перейдет в нормальный режим работы. Если же вы будете пытаться в это время записать в него новые данные, то это просто приведет к значительной потере времени: данные вы, конечно, запишете. Но заметно дольше, чем могли бы.
Логика работы SMR-дисков. Двойной транслятор, шифрование и TRIM
Логика SMR-диска устроена по-другому, не как PMR-диск. Если в стандартных PMR-дисках имеется только одна система трансляции (физическая адресация сектор — трек — головка в логическую адресацию LBA), то у SMR-дисков систем трансляции две. Это классический транслятор «сектор — трек -головка в LBA» и новый транслятор «сектор — трек — головка в ленте», причем оба этих транслятора взаимосвязаны. Потеря любого из них приведет к полной потере данных (на этом, кстати, построены технологии «быстрого стирания» SMR-дисков — обнуляем один из трансляторов и все, данных нет). Восстановление будет возможно лишь в том случае, если получится восстановить утерянный транслятор. Это уже задача для компаний по восстановлению информации, на текущий момент — достаточно сложная и дорогостоящая.
Кроме того, не стоит забывать и про шифрование. Оно уже давно и прочно обосновалось в устройствах хранения информации — ну а в SMR-дисках его использование время от времени преподносит пользователям своеобразные и далеко не всегда приятные сюрпризы.
Третья особенность SMR-дисков — TRIM. Гораздо проще и быстрее не перестраивать структуру лент, если это не требуется, а менять транслятор: удалили данные — ленты помечаются как пустые, и, соответственно, при запросе данных возвращают заполненные нулями сектора. Это, с одной стороны, удобно. А с другой — даже простой логический заказ (удаленные данные) после отработки TRIM может оказаться уже сложным, с необходимостью поднимать транслятор диска и извлекать данные из помеченных как очищенные лент. Поэтому прежде чем удалять информацию с SMR-диска — убедитесь, что эти данные вам больше не нужны. Иначе можно серьезно пострадать.
И как все это использовать?
Вполне закономерный вопрос, между прочим. Если вы дочитали до этого места, то уже поняли: SMR-диски очевидно лучше использовать под определенные задачи — по крайней мере, пока технология не обкатается и не будут решены описанные выше сложности. Ведь не спроста производители вдруг начали делить диски по типу использования: Survellance (для систем видеонаблюдения, то есть — для непрерывной потоковой записи), NAS (для дисковых массивов, то есть — для постоянной случайной записи и чтения), Gaming (для игр, то есть — для быстрого чтения больших объемов данных и предчтения их в буфер), Computing (для обычных персональных компьютеров, то есть — для стандартного повседневного использования).
Выбирая диск, обращайте внимание на его назначение, и покупайте именно такой, который максимально отвечает планируемому его использованию. Микропрограммы и физическая организация дисков могут оказаться (и обычно оказываются) оптимизированы под целевое использование, и диск для систем видеонаблюдения может оказаться совсем не подходящим для использования в бытовом компьютере.
В целом можно констатировать, что на текущий момент наиболее оптимально использовать SMR-диски в задачах, где производится последовательная запись и стирание данных — особенно больших объемов. С такими задачами в силу механизмов функционирования эти диски будут справляться намного лучше и быстрее PMR-дисков. Например, диски в системах видеонаблюдения, архивирования данных (системы резервного копирования, которые записывают резервную копию в виде одного файла), внешние накопители для хранения информации, и т.п. SMR-диски нежелательно использовать под установку операционной системы, под работу ПО (особенно, связанную с многочисленными постоянными переносами данных — например, в системах видеомонтажа или верстки документов типографского качества) и пр. Для этих задач мы рекомендуем или SSD, или HDD в традиционном PMR-исполнении.
Год назад, 2 ноября 2018 года, на презентации в Лондоне (Tech Live Event) компания Seagate анонсировала развитие двух своих технологий: HAMR (Heat-Assisted Magnetic Recording: термо-магнитная запись; при записи данных участок поверхности локально нагревается до примерно 450 градусов Цельсия, что позволяет произвести запись более точечно, тем самым увеличив плотность записи) и MACH.2 (двойной актуатор; в теории позволяет в два раза увеличить производительность устройства за счет наличия в гермоблоке двух независимых актуаторов; в перспективе предполагается использовать больше двух актуаторов (multi-actuator)) уже не в виде опытных образцов, а в виде промышленных продуктов.
На слайдах с этой презентации, мгновенно просочившихся в Сеть, показан довольно любопытный график: планы Seagate по производству и отгрузке жестких дисков определенной емкости и технологии.
Фрагмент презентации компании Seagate о перспективах и планах по производству жестких дисков с технологией HAMR
Как видно из этого графика, планы компании Seagate пока сбываются: на текущий момент купить диск емкостью 16 Тбайт не представляет сложности. Ниже вы можете просмотреть презентационное видео о технологии HAMR (на английском языке).
Другая ипостась производства дисков высокой емкости — использование технологии MACH.2, относительно которой Seagate на упомянутой выше презентации представляла следующее:
Планы Seagate о производстве мультиактуаторных дисков (слайд из презентации на Tech Live Event в Лондоне)
Как мы видим из приведенного графика, производство первого поколения мультиактуаторных дисков (емкость 14 ТБайт) была намечена на текущий год.
Начнем с MACH.2. Не смотря на анонсы, массового производства этих дисков пока не наблюдается. Возможно, они появятся в ноябре (который, к слову, скоро уже перевалит за половину), или в декабре; но скорее всего, мы увидим их выпуск в следующем, 2020, году. Чтож, подождем.
Гораздо интереснее нам видится вопрос с увеличением емкости. Согласно первому графику, в 2019 году мы должны были увидеть в продаже жесткие диски емкостью 16 Тбайт. И действительно, такие диски можно легко купить в большинстве компьютерных магазинов — например, в российском интернет-магазине DNS.
Начало продаж дисков емкостью 18 Тбайт, построенных на архитектуре HAMR, ожидается в первой половине следующего года, а диски емкостью 20 Тбайт должны появиться уже во второй половине 2020. Эти планы выглядят гораздо более реалистичными, чем начало продаж дисков с двойными актуаторами хотя бы потому, что диски емкостью 16 Тбайт в продаже уже минимум полгода.
Известен закон увеличения емкости жестких дисков: ежегодно прирост емкости составляет от 40 до 60%. То есть, даже если предположить 40%-ный прирост емкости ежегодно, то есть движение по самому пессимистичному сценарию, в 2020 году относительно сегодняшних 16 ТБайт емкость дисков должна увеличиться минимум на 6 Тбайт, то есть предел, которого достигнут жесткие диски к концу 2020 года, теоретически составит 22 Тбайта. На этом фоне заявление корпорации Seagate о начале отгрузок 20-терабайтных монстров во второй половине 2020 года выглядит более чем реально.
Давайте примерим этот же алгоритм на 2026 год и подумаем, сбудется ли прогноз о дисках емкостью 50 Тбайт (заметим, что твердотельные диски емкостью 100 Тбайт уже давно есть в продаже, правда стоимость их не внушает оптимизма). Итак, 2020 год — максимальная емкость НЖМД составит 20 ТБ. Соответственно, в 2021 году — 28, в 2022 — около 40, а уже в 2023 — 50 и выше. Очевидно, корпорация Seagate не питает иллюзий в плане увеличения емкости своих изделий и берет пару лет на раскачку. Чтож, это разумно.
Какие выводы можно сделать из всего, сказанного выше? Нас еще очень долго ждет неравная борьба между SSD и HDD, и HDD в этой борьбе вовсе не будут сдаваться. Думаю, что мы еще увидим жесткие диски емкостью 100 Тбайт — и будут они намного дешевле, чем аналогичные SSD.
Заметим, что другой гигант индустрии устройств для хранения данных, Western Digital, анонсировал, что диски емкостью 20 Тбайт будут выпущены им еще до конца 2020 года. Toshiba тоже самое обещает про диски емкостью 18 Тбайт. Гиганты наступают друг другу на пятки, а мы запасаемся попкорном и ожидаем, кто же в итоге первым перешагнет порог в 50 Тбайт.
Часто задают вопрос: при каких повреждениях головка жесткого диска неспособна читать данные? Ответ на этот вопрос прост: часто достаточно минимальных повреждений. На фото выше и ниже вы видите исправную головку из накопителя Western Digital емкостью 2 Тб. На этой головке нет никаких повреждений.
Исправная головка диска Western Digital 2 TB, крупнее
А вот на фото ниже — головка из того же накопителя, имеющая крайне незначительные повреждения. Буквально это несколько царапин (на самом последнем фото они выделены стрелками). И вот этих повреждений оказалось достаточно, чтобы головки полностью перестали работать. А какой из этого вывод? Достаточно крайне незначительного физического воздействия, чтобы вывести накопитель на жестких магнитных дисках из строя, с такими устройствами нужно быть предельно аккуратным.
Неисправная головка накопителя Western Digital 2 TB в фронтальной проекции
Неисправная головка диска Western Digital 2 TB, фронто-латеральня проекция
Неисправная головка диска Western Digital 2 TB, стрелками выделены повреждения головки
SAS-диск Seagate Savvio из сервера НР: кастомная прошивка и даже модель диска, своя этикетка.
Апгрейд как ключ к пониманию кастомности
Современный рынок услуг в области IT весьма многообразен, и одна из его основных доходных статей — апгрейд. Апгрейд (upgrade) — как следует из перевода — «повышение уровня» устройства. Скажем, вы купили ноутбук. В стоковой комплектации в нем 320 Гб жесткий диск, 2 Гб оперативной памяти и не самый шустрый процессор поколения i3. Какое-то время этот компьютер вас вполне удовлетворял, но наступил момент, когда вы поняли: тормозит.
Да так тормозит, что и работать-то уже тяжело. Что делать? Звоните в сервис, и вам предлагают две опции: чистка операционной системы (но честно предупреждают — если фирма ответственная, конечно — что это решение временное, и скоро все начнет тормозить снова) или тот самый волшебный апгрейд.
Обычно апгрейд — это увеличение объема жесткого диска или/и оперативной памяти. Реже меняется процессор. Еще реже — видеокарта. Ну а если требуется замена материнской платы (чтобы посадить новый процессор и ОЗУ), то это апгрейд уже чисто условный — ведь по сути меняется уже практически весь компьютер. Но в этот вопрос мы погружаться не будем.
Что такое кастомная прошивка и для чего она нужна
Накопитель Seagate, перемаркированный для использования в серверах DELL, с соответствующей кастомной прошивкой и собственной этикеткой
Часть устройств (дорогие игровые ноутбуки, продукция Apple, некоторые типы NAS, сервера и пр.) оборудуются жесткими дисками, имеющими собственную (кастомную) прошивку. И замена таких жестких дисков на что-то другое лишает эти устройства гарантии. В таком случае я рекомендую задуматься: так ли необходим апгрейд устройства хранения информации, нельзя ли увеличить объем storage по-другому — например, используя внешний жесткий диск или сетевое хранилище?
Вы спросите — почему — и я отвечу.
Хороший производитель, причем не важно — чего (жесткий диск, автомобиль, магнитола) рассчитывает узлы и агрегаты устройства так, чтобы обеспечить устройству правильную работу на протяжении всего срока гарантии (ну и, соответственно, послегарантийного срока тоже). При этом каждый узел проходит определенные тесты, каждому узлу «назначается» срок жизни — по истечении которого узел требуется заменить или отремонтировать.
Тоже самое касается и жесткого диска. Давайте вообразим игровой ноутбук внутри. Прежде всего, это усиленная система охлаждения — а значит, сильные и постоянные вибрации. Кроме того, аудиосистема такого ноутбука обычно мощнее, чем у офисного лаптопа — а значит, при ее работе получается еще больше вибраций. В итоге вибрации работающих вентиляторов охлаждения и колонок ноутбука могут складываться, входить в резонанс, увеличивая вибронагрузку на ноутбук в целом. Соответственно, жесткий диск будет работать в условиях повышенных вибраций, и с этим надо как-то бороться!
А как? Самый простой и очевидный способ — изменить ААМ диска (Automatic Acoustic Management), заставить его гасить вибрации системы встречными вибрациями диска. Это делается на уровне прошивки — производитель устройства вносит в микропрограмму накопителя свои изменения, направленные на отработку системы ААМ так, чтобы в случае повышения вибрационных нагрузок сам диск их начал гасить.
Естественно, для оптимизации работы жесткого диска внутри такого устройства используется не только ААМ. И естественно, производитель вряд ли будет раскрывать все модификации, которые он произвел с микропрограммой диска. Достаточно того, что устройство работает, и производитель гарантирует его работу на весь срок гарантии (масло масляное, но что делать).
Прошивки дисков, имеющих изменения производителя устройства, маркируются уже этим производителем. Часто и стоковая этикетка диска заменяется на этикетку производителя устройства — например, черные этикетки на жестких дисках из устройств Apple, или этикетки серверных дисков с крупно напечатанным DELL, HP или IBM. Как правило, на таких этикетках указываются все необходимые производителю устройства сведения, которые могут полностью отличаться от того, что было наклеено на диск исходно (вплоть до названия модели — вместо, скажем, ST1000LM002 может стоять Apple HDD1000LM002). Единственное, что всегда остается неизменным — это серийный номер диска. Ведь по нему производитель устройства в случае необходимости получит замену у производителя непосредственно жесткого диска.
Замена диска с кастомной прошивкой: «за» и «против»
Но вернемся к заменам дисков внутри устройств, где эти диски сам производитель разрешает менять только на свои (лишая гарантии в случае замены на что-то левое). Многие фирмы меняют диски и при этом гарантируют их прекрасную работу, но срок гарантии на свою работу всегда дают меньше официального. Почему? Потому, что такой заменой они лишили устройство его официальной гарантии, а гарантировать работу устройства стоимостью как минимум в тысячу долларов на весь срок его официальной гарантии для таких компаний рискованно.
Но потеря гарантии — не самое страшное. Самое страшное — то, что устройства со стоковой прошивкой не имеют тех улучшений и изменений работы микропрограммы, которые заложены в устройствах от производителя. Это означает, что в случае, если устройство, скажем, будет постоянно продуцировать повышенный вибрационный шум, жесткий диск, поставленный вместо кастомного, будет работать хуже, проваливаться по производительности или, что еще печальнее — терять данные. Это все очень легко отследить в SMART диска: некоторые его атрибуты, такие как количество переназначенных секторов, количество попыток исправления ошибок, и пр. — эти атрибуты начнут расти. И рост их будет виден ежедневно.
Ну а рост количества ошибок — это деградация диска, ведь он имеет ограниченный ресурс для их исправления. Поэтому уверенно заявляем: диски со стоковой прошивкой в устройствах, где предусмотрено использование прошивки кастомной, будут жить меньше, чем аналогичные диски с кастомной микропрограммой. Более того — всегда есть риск, что при очередной виброперегрузке такой диск выйдет из строя и похоронит ваши данные.
Нет, мы не говорим, что это случится обязательно. Но даже наличие вероятности того, что это может случиться, должно побуждать задуматься: а на самом ли деле так велики бенефиты от того, что будут добавлены несколько сотен гигабайт к основному файловому хранилищу? Не проще ли и не безопаснее ли поставить, например, сетевой диск?
Выбирая
себе жесткий диск, многие обращают внимание только на три характеристики:
объем, стоимость и производительность, при этом стараясь выбирать диски с
наименьшим соотношением цена/объем. Вполне очевидно, что реселлеры, ощущая
потребность пользователя в недорогих и емких устройствах, стараются максимально
заполнить эту нишу; при этом более дорогие жесткие диски той же емкости либо не
предлагаются вообще, либо предлагаются в ограниченном числе моделей и часто –
на заказ.
Между
тем дешево – далеко не всегда означает «хорошо», и уж тем более не означает
«долговечно». Покупая жесткий диск из нижнего ценового сегмента, мало кто
обращает внимание на то, что его гарантия – всего лишь 1 год (при этом более
дорогие диски продаются с гарантией 3 – 5 лет); ожидать от диска с гарантией 12
месяцев долгих лет безупречной работы довольно наивно.
Производители
жестких дисков уже давно выпускают их нескольких основных типов – по степени
надежности и, соответственно, по цене. Это: диски начального уровня, или
бюджетные (low cost drives); диски среднего уровня (стандартные диски, regular drives), диски высокого
уровня (корпоративные, enterprise drives), и диски наивысшего уровня (диски для систем
хранения данных, data center drives). Чем они
отличаются?
Логично
предположить, что основное их отличие – это количество использованных для
производства дисков материалов и, как следствие, разная износостойкость и
надежность.
Разберем
это на примерах.
Пример первый.
Бюджетный жесткий диск. ToshibaDT01ACA100
Первое,
что бросается в глаза – это вес. Диск емкостью 1 Тбайт очень легкий,
Откроем
диск. Что сразу привлекает внимание? Необычная форма магнита – первое. Она
действительно нехарактерна, магнит прямой и очень маленький. Далее –
пластиковый ограничитель хода актуатора. Ну и вишенка на торте – весьма аскетичный
дизайн головок и дикий минимализм использованных деталей. Да, на материалах
явно сэкономили: там, где можно поставить пластик – поставили пластик. Там, где
можно сделать металл потоньше – сделали потоньше. Результат: накопитель
получился легким, дешевым и не слишком долговечным. Первым износится
ограничитель актуатора, который получает ежедневно сотни и тысячи ударов упора
позиционера. В принципе, этого будет достаточно: лишенный ограничителя, блок
магнитных головок начнет неприлично стучать, оповещая владельца такого диска о
необходимости посетить офис компании по восстановлению данных.
Toshiba DT01ACA100. Вся аскетичность внутреннего дизайна в одном фото.
Думаете,
это утопия? Увы, такие диски – частые гости в нашем офисе. Пользователь
покупает самый дешевый диск и наивно полагает, что купил диск как минимум лет
на пять. Однако бюджетные диски не часто доживают до столь почтенного возраста:
если такой накопитель проживет 3 года, это уже будет очень хорошо.
Пример второй.
Средний, или стандартный, жесткий диск. Hitachi HTS541616J9SA00
Стандартные
жесткие диски – огромный пласт устройств, находящихся по уровню качества между
бюджетными и корпоративными накопителями. Их отличают два момента:
относительная (относительно enterprise устройств,
конечно) дешевизна и весьма неплохое (относительно уже бюджетных) качество
сборки и материалов. Давайте рассмотрим такой диск на примере ноутбучного
накопителя Hitachi HTS541616J9SA00.
Почему
для демонстрации накопителей этого класса мы выбрали именно диск форм-фактора
2.5 дюйма? Все просто. Ноутбук – пожалуй, наиболее распространенный тип
персонального компьютера на сегодняшний день, и подавляющее большинство жестких
дисков для ноутбуков относятся именно к среднему классу. Эти диски, если их не
беспокоить сильными вибрациями или ударами, могут легко «прожить» 3 – 5 лет
(нередко и десяток), их отличает высокая надежность.
Hitachi HTS541616J9SA00. Внешний вид накопителя среднего уровня.
Диск Hitachi HTS541616J9SA00 внутри.
Если
заглянуть внутрь такого накопителя, то мы увидим, что в нем, как и в бюджетном
диске, нет ничего лишнего. Однако магнит имеет полукруглую форму, перекрывая
полностью актуатор, головки лишены аскетичности в своем дизайне, экономии на
шурупах нет, да и металла в корпусе явно больше, чем в бюджетном диске
(конечно, относительно, ведь мы сравниваем диски форм-фактора 2.5 и 3.5 дюйма).
Кроме того, бросается в глаза качество материалов: относительно бюджетных
дисков в гермоблоке средних материалы отшлифованы явно лучше, используется
хромирование и никелирование, и другие методы продления жизни металла.
Пример третий.
Накопитель enterpriseуровня. Seagate Barracuda 7200.12
Да,
не удивляйтесь. Когда этот диск выпускался серийно и продавался в магазинах, он
был дороже своих терабайтных коллег. Это сейчас такой диск стоит немного, да и
слава «мухи це-це» производства Seagate заметно снижает его
ценность. Однако – повторюсь – эти диски относятся к корпоративному сегменту.
Если
взять такой диск в руки, то вы ощутите вес. Но самое интересное в том, что этот
вес примерно на 30% составлен массой узлов, отсутствующих в дисках двух
предыдущих классов.
Прежде
всего, это заметно увеличенный магнит, который не просто закрывает актуатор, а
закрывает его с хорошим запасом. Стабильность магнитного поля увеличивает
точность позиционирования, а значит – скорость работы диска и время его жизни.
Жесткий диск Seagate Barracuda 7200.12 внутри. Как видим, материалов производители не пожалели.
Дизайн
головок относительно простой, но кронштейны достаточно толстые. Справа от блока
магнитных головок расположен большой пластиковый футляр, внутри которого
находится дыхательный фильтр диска и кусочки силикагеля. Таким образом при
фильтрации воздуха, поступающего снаружи, в диске поддерживается одна и та же
влажность, что очень важно как для производительности устройства, так и для
сохранения его внутренних частей.
Рассекатель воздуха накопителя Seagate Barracuda 7200.12
Ну
и, наконец, пакет магнитных пластин. Бросаются в глаза расположенные над каждой
пластиной металлические полоски округлой формы – рассекатели. Их основная
функция – обеспечение внутри гермоблока, в зоне действия каждой головки,
стабильного потока воздуха определенного направления и силы. Организация такой
сложной аэродинамики заметно повышает надежность механической части, а также
позволяет нарастить производительность диска.
Пример четвертый.
Накопитель наивысшего уровня. DELL MBE2073RC
Самые
надежные диски производятся для систем хранения информации и дата-центров. Эти
диски отличают три основных момента: очень высокая производительность, очень
высокая надежность и очень высокая цена. Обычно накопители enterprise-уровня делаются высокоскоростных
стандартов SCSI/SAS, но могут быть и SATA.
Все
три характеристики дисков наивысшего уровня напрямую зависят от качества их исполнения.
Если заглянуть внутрь такого диска, то мы увидим, что там почти нет свободного
места: огромный магнит закрывает все пространство вокруг актуатора, справа от
него – не менее огромный фильтр с силикагелевой закладкой, весьма приличной
толщины кронштейны головок и в целом довольно сложно устроенный блок магнитных
головок. Фильтры-уловители пыли с обеих сторон от пакета магнитных пластин, уже
обязательные для дорогостоящих конструкций рассекатели (кстати, в дисках
форм-фактора 3.5 дюйма (а мы рассматриваем в качестве примера 2.5-дюймовый
диск) пакет магнитных пластин имеет размер 2.5 дюймовых, что дополнительно
повышает надежность и увеличивает стабильность системы). Абсолютно никакой
экономии на шурупах, все соединения крепки и надежны. Металла в корпусе очень
много, диск по настоящему тяжелый.
Жесткий диск SAS форм-фактора 2.5 дюйма DELL MBE2073RC
Жесткий диск DELL MBE2073RC внутри
При
такой конструкции допуски и погрешности в работе устройства очень невелики, а
значит – устройство работает надежнее, быстрее и дольше. Не даром на такие
диски гарантия производителя составляет 5 лет, а время их наработки на отказ
исчисляется миллионами часов.
Так что же
выбрать?
Вот
этот вопрос – самый важный. Исходить надо из того, что с повышением уровня
диска повышается и его надежность, однако абсолютно надежных дисков не бывает.
Поэтому: если вы собираете устройство невысокой стоимости для домашнего
использования и не планируете хранить на нем важных данных, то можно выбрать
бюджетный диск. Задумываясь о компьютере для работы (на котором будут храниться
важные данные), следует выбирать диск среднего или даже корпоративного уровня.
Диски наивысшего уровня обычно не ставят в персональные компьютеры, но это не
значит, что их туда ставить нельзя. Я наблюдал офисные машины, работающие на SAS-дисках.
Подбирая
диски для системы хранения (NAS-бокс или сервер),
нельзя ни в коем случае ставить диски бюджетного уровня. Эти диски не
рассчитаны на серьезные нагрузки и начнут сбоить очень быстро, ну а выход их из
строя произойдет задолго до окончания их гарантии. Для систем хранения данных
лучше всего выбрать диски высокого уровня – тем более, что сейчас с этим
абсолютно нет проблем. Все без исключения производители в настоящее время
разделяют диски по типам их использования. Например, корпорация Seagate выпускает диски для ПК и игр (Barracuda и Firecuda,
отличаются максимальным объемом; Barracuda выпускаются
объемом до 14 ТБ, Firecuda – до 2), для NAS (то есть для устройств хранения данных) (IronWolf) и для систем видеонаблюдения (SkyHawk). Надо заметить, что среди современных
дисков этого производителя нет устройств бюджетного класса. Отказ от
производства такого продукта я считаю абсолютно правильным, ведь для устройств
хранения информации надежность все же является определяющим фактором.
Конечно,
как потратить ваши деньги при покупке такого важного устройства, как жесткий
диск, решать вам. Однако учитывая назначение диска и степень риска выхода его
из строя, лучше строить систему так, чтобы отказ накопителя не привел к фатальным
или серьезным последствиям. Выбирая диск, исходите из описанных выше
конструктивных особенностей. Безопасного хранения вашим данным и долгих лет
жизни вашим дискам!
Последнее время участились случаи обращения за
восстановлением данных с внешних жестких дисков, которым откровенно досталось
на орехи: стукнутые, падавшие, попавшие под машину, утопленные, заваленные
бытовым мусором и т.п. Пользователь свято верит в написанное на коробке: RESISTANT! Чего там он resistant? О, ну конечно! Schock-resistant – сопротивляется шоку. Press-resistant – сопротивляется сжатию. Rain-resistant – сопротивляется дождю. И так
далее и тому подобное.
Хорошо, скажете вы. Ведь производитель не просто так пишет
на коробке со своим товаром, что он может сопротивляться тому, о чем он пишет.
Хе-хе, конечно же не просто так. Основная цель проста, как летний зной:
привлечь покупателя. Можно капнуть на корпус диска пару капель воды? Все, он
уже rain-resistant. Никто же не
обещает, что диск выдержит тропический тайфун, но легкий летний дождичек –
вполне. Хотя и тут надо быть настороже – пара капель воды в разъеме вполне
могут привести к неприятным и даже фатальным последствиям. Поэтому дождичком
диск желательно все-таки не тестировать.
Или вот сжатие. На коробочке написано, что на диск можно
давить сверху аж до 1 тонны, только возникает вопрос: как? Поставленный на
грань, или лежащий плашмя? На бетонном полу или на песочке? Наехать медленно
или быстро? Все это важно. Конечно, наезд автомобиля на большой скорости на
асфальте диск не переживет. Скорее всего, после такого наезда мы увидим в
результате небольшой плоский блин, которым до этого был ваш внешний жесткий
диск. Ну или многочисленные кусочки оного, разбросанные в радиусе наезда. А вот
если положить диск на мягкий песок, да проехать по нему аккуратно на мягкой
зимней резине, то, скорее всего, такой диск останется в прекрасном состоянии и
будет работать и дальше. Но при этом если наступить на него ногой – то может и
не выдержать. Такая вот физика.
Продолжим. Сопротивление ударам (shock-resistant). О да, это самая веселая часть марлезонского балета.
Тут масса условностей, гораздо больше, чем с давлением: и состояние диска
(включен и читает, включен но запаркован, выключен, переведен в состояние сна,
и т.п.), и положение диска во время удара (боком, плашмя, углом и т.п.), и был
ли во время удара подключен кабель (он заметно снижает скорость падения,
особенно если его пытаться судорожно поймать), и так далее. При каких условиях
тестировалось сопротивление удару именно вашей модели диска – неведомо, но
практически наверняка эти условия были совершенно щадящими.
Так что, совсем не верить производителю – спросите вы? Нет,
ну отчего же… Верить, но относиться скептически и думать логически. Скептически
вообще нужно относиться ко всему, что может идти вразрез с очевидностью. В
нашем случае – это ударостойкость жестких дисков. Десятилетиями нас учили, что
жесткий диск – хрупкое и очень ранимое устройство. И вдруг нам ломают
стереотипы – оказывается, жесткому диску никакие удары нипочем, его можно бить,
кидать и вообще под танк подкладывать. Где-то тут явно что-то не так.
Не, ну а может там, внутри коробки внешнего жесткого диска,
супер-пупер хитрые системы поглощения ударов, титановые ребра и генератор
антигравитации? Ага, точно. И смазка из жира единорога. Увы, но практика
показывает, что вся антишоковая защита внутри коробки рядового внешнего
жесткого диска – это две прокладки из вовсе не абсорбирующего шок материала
(обычно это простая фольга пополам с полиэтиленом) снизу и сверху да резиновые
нашлепки на головках болтов, которые вкручены в монтажные отверстия жесткого
диска. Такая «защита» обеспечит легкое поглощение слабого удара – и не более
того.
А с чем приходится встречаться диску? Из моего опыта: диск
выпал из окна автомобиля на полном ходу во время копирования данных (для чего
его было нужно держать прям у окна? хотя о чем это я…); диск кинули на диван,
но слегка промахнулись и он улетел немного дальше (в окно); диск упал со стола,
снесенный во время уборки/перемещения/работы; и т.п. Разнообразие ситуаций, при
которых диску может достаться по полной программе, весьма велико. Но наиболее
странными лично для меня выглядят вот эти: кинуть диск на диван/стол/стул;
сесть/встать/прыгнуть на диск; подвесить диск за USB-кабель с последующим выскакиванием
разъема из гнезда и падением диска (бывает, что и с весьма не хилой высоты);
таскание диска в кармане с ударами по карману; перекидывание и перекладывание
диска во время работы. Ну и всякие другие физические воздействия, которые хозяин
производит со своим внешним жестким диском, находясь в трезвом рассудке и
доброй памяти, а то и в нетрезвом состоянии.
Давайте расставим над «ё» все точки. Внешний жесткий диск –
не то устройство, которое легко и непринужденно выдерживает падения и удары.
Внутри в общем-то тесной (для обеспечения компактности, вестимо) коробочки – не
важно, из какого материала она сделана – в 99.9% случаев находится обычный
ноутбучный жесткий диск. Не специально спроектированный для того, чтобы
выдерживать удары и вибрации, как в компьютерах некоторых автомобилей, а именно
обычный ноутбучный жесткий диск. Почему не специально спроектированный? Это
тема отдельной статьи, и я обязательно ее как-нибудь коснусь.
Так вот. Обычный ноутбучный жесткий диск – это простое
устройство с двумя движущимися узлами: пакетом магнитных пластин (в свою
очередь, состоящим из собственно пластин и шпиндельного двигателя, на который
они надеты) и блоком магнитных головок (тут структура еще сложнее: кроме
собственно головок, крепящихся на кронштейны посредством слайдеров, на оси
блока магнитных головок крепятся микросхема коммутатора-предусилителя,
выполняющая функции подключения магнитных головок к схемотехнике жесткого диска
и предварительного усиления сигналов головок, и звуковая катушка, или катушка
актуатора, обеспечивающая вкупе с магнитами движение и позиционирование блока
магнитных головок).
В жестком диске движущиеся узлы – наиболее уязвимы. Давайте
на секунду представим, что падает жесткий диск. В момент удара все его части
испытывают определенную перегрузку, прямо пропорциональную его массе – то есть
чем диск тяжелее, тем перегрузка больше. Определенные перегрузки диск может
выдержать без последствий, так как он на них рассчитан. Но перегрузки больше
расчетных – уже проблема. А ведь удар может быть очень сильным – общеизвестно,
что сила удара будет зависеть не только от массы предмета, но и от высоты, с
которой он упал. Упал с сантиметра – почти и не ударился. Упал с метра –
переломал половину узлов.
Итак, падает жесткий диск. Магнитные пластины, которые
находятся на шпинделе, сделаны в современных НЖМД из стекла, а значит –
тяжелые. При падении они обязательно окажут воздействие на ось шпинделя – и чем
сильнее удар, тем больше будет это воздействие. У них тоже есть инерция, и они
будут воздействовать на ось самостоятельно, несмотря на то, что являются частью
общей конструкции. Чем это грозит? Искривлением оси шпинделя или даже
повреждением мотора. В исключительных случаях, когда сила удара исключительно
велика, магнитные пластины разрушаются – мы ведь помним. что они сделаны из
стекла.
Да, но это не единственная беда. Блок магнитных головок хотя
и не такой тяжелый, но все же тоже обладает массой, к тому же – имеет эластичные
слайдеры с расположенными на концах средоточиями массы
(пластиково-керамическими MR-элементами
головок). При ударе эти части также пострадают. Нам приходилось видеть всякое,
от полного разрушения MR-элементов
в результате соударения или перескакивания головок из одного парковочного паза
в соседний, до деформации слайдера и его поводков.
Ну а уж говорить о том, что от удара может отколоться часть
платы электроники; отвалиться плохо припаянный электронный компонент (да-да,
мы такое видали), появиться микротрещины
в корпусе или на плате, и тому подобная экзотика – вообще не приходится. Это
все происходит, и происходит регулярно.
Поэтому мы очень настойчиво рекомендуем: с внешним жестким диском надо обращаться нежно, как с первой любовью. Он раним и хрупок, как майская роза, и для того, чтобы его не повредить – а уж тем более, не убить – требуется соблюдение двух простых правил: не бросать и не ронять.
Задача. Восстановить данные с жесткого диска Western Digital, побывавшего до нас в нескольких других сервисах
Описание проблемы. Накопитель поступил в очень плохом состоянии: этикетка отсутствует, плата электроники активно паяная, внутри гермоблока нет верхнего магнита и блока магнитных головок, мусор и пыль.
Результаты диагностики. В результате визуальной диагностики выяснено, что отсутствует часть узлов и агрегатов жесткого диска; для точной диагностики требуется их подбор и установка в носитель с последующим анализом.
Необходимые для восстановления информации процедуры.
1) Определение семейства и модели жесткого диска.
2) Подбор и адаптация платы электроники, анализ содержимого прошивки платы.
3) Подбор и установка блока магнитных головок.
4) Запуск накопителя в безопасном режиме, определение потенциальных рисков.
5) Устранение рисков, подготовка накопителя к копированию данных.
6) Копирование накопителя (посекторный клон), извлечение данных пользователя из полученной копии.
Результат.
Данные восстановлены c потерями около 15%.
Особенности заказа.
Сложность восстановлений данных, приходящих с дисками, которые пробовали восстанавливать в других сервисах, зависит от уровня их повреждений. В нашем случае повреждены оказались все важные элементы жесткого диска (пластины, плата электроники), а часть узлов просто отсутствовала (верхний магнит актуатора, блок магнитных головок). В таких условиях работы всегда начинаются с определения семейства и модели жесткого диска.
В нашем случае это не составило особого труда: не смотря на то, что плата электроники была неисправна и на ней имелись следы активных попыток ремонта в виде пайки и остатков флюса, содержимое микросхемы ПЗУ не пострадало. Считав его, мы узнали семейство жесткого диска, после чего из базы донорских устройств были подобраны подходящие запчасти. После установки на накопитель исправной ПЗУ и исправного блока магнитных головок с магнитом, нам удалось добраться до служебной зоны по одной из системных головок и считать ее. Дальнейшая инициализация диска производилась посредством процедуры hot swap для того, чтобы не подвергать стрессу жесткий диск при запуске.
Дело в том, что при запуске жесткий диск не только производит чтение модулей системной области, но также и записывает или даже перезаписывает часть из них. Естественно, что не оригинальные головки могут делать это хуже, медленнее, или даже просто неправильно, что приводит к дополнительным разрушениям системной области — которых, конечно же, мы должны избежать. Поэтому из диска вычитываются только те модули служебной зоны, которые непосредственно необходимы для вычитывания с него данных; остальные модули берутся с исправного диска. После подготовки служебной зоны исправного накопителя он превращается по служебной зоне, транслятору и паспорту в полный клон нашего больного; этот клон запускается в штатном режиме, помещается в состояние sleep, после чего его плата электроники монтируется на неисправный диск, производится его безопасная инициализация, и мы приступаем к вычитыванию информации. Это и есть hot swap.
Логично предположить, что после многочисленных вмешательств поверхность нашего пациента не может быть идеальной. Так это и оказалось. На верхней поврхности диска оказалось много мусора и пыли, следы стертых отпечатков пальцев и прочее. Пластину пришлось отмывать специальными химикатами. После мытья поверхность хотя и стала чистой, но микроповреждения поверхности никуда не делись. Вычитать данные из этих областей с микроповреждениями, увы, не удалось. Общий процент файлов, которые не удалось восстановить благодаря вмешательству до нас, составил 15%.
