Własności dysku twardego

  25 lipiec 2010
Oceń ten artykuł
(0 głosów)

Aby podczas zakupu dysku twardego przeznaczonego do swojego systemu podjąć najlepszą decyzję lub aby poznać różnice pomiędzy różnymi markami dysków, należy wziąć pod uwagę kilka własności. W tym rozdziale opisze zagadnienia, jakie uwzględnić przy wyborze dysków.

  • pojemność,
  • wydajność,
  • niezawodność,
  • cena

Pojemność

Słynnego "prawa" Parkinsona odnoszą się również do dysków twardych: "Dane rosną tak szybko, że zapełniają całą pojemność przeznaczona na ich zapisanie". Oznacza to, że bez względu na wielkość dysku, na pewno znajdziesz sposób, aby go zapełnić.

Jeżeli brakuje miejsca na używanym właśnie dysku, być może się zastanawiasz "jak duży dysk będzie wystarczający?". Ponieważ najprawdopodobniej miejsca na dysku będzie zawsze za mało, a nie za dużo, powinieneś mierzyć wysoko i kupić największy dysk, jaki mieści się w założonym budżecie. Nowoczesne systemy są wykorzystywane do przechowywania bardzo obszernych typów plików, w tym zdjęć cyfrowych, muzyki, filmów, nowszych systemów operacyjnych i gier. Na przykład, według producenta dysków, firmy Western Digital, do zapisania 600 zdjęć o wysokiej rozdzielczości (po 500 kB), 12 godzin cyfrowej muzyki, 5 gier, 20 aplikacji i 90 minut filmu cyfrowego potrzebny jest dysk twardy o pojemności 43 GB.

W nowoczesnych systemach operacyjnych brak wolnego miejsca na dysku powoduje poważne problemy, głównie dlatego, że Windows, jak również wiele nowych aplikacji, wykorzystuje dużo miejsca na pliki tymczasowe i pamięć wirtualną. Gdy Windows nie ma wystarczająco dużo przestrzeni dyskowej, staje się niestabilny, występują błędy i często nieuchronna jest utrata danych.

Nie daj się oszukać prędkością przesyłu interfejsu, szczególnie ATA-133. Dużo ważniejsza dla wydajności dysku jest średnia prędkość przesyłu z nośnika, która jest znacznie niższa, niż prędkość przesyłu interfejsu równa 133 MB/s. Prędkość przesyłu z nośnika to średnia prędkość, z jaką dysk może odczytywać i zapisywać dane. Porównując, prędkość przesyłu interfejsu jedynie określa maksymalną prędkość, z jaką dane mogą być wymieniane między płytą główną a buforem dysku. Prędkość obrotowa ma duży wpływ na prawdziwą prędkość przesyłu; uogólniając, dyski z 7200 obr/min mają większe prędkości przesyłu niż dyski 5400 obr/min.

Jestem pewny, że wielu użytkowników zamieni napęd ATA-66 na ATA-100 lub ATA-133 (oraz potrzebną kartę adaptera lub unowocześnienie płyty głównej) tylko po to, aby stwierdzić, że dysk ATA-133 działa z prędkością podobną do starego dysku lub nawet działa wolniej niż poprzedni dysk! Aby zapobiec tym pomyłkom, zawsze należy sprawdzać średnią prędkość przesyłu z nośnika porównywanych dysków.

Ograniczenia pojemności

Maksymalna wielkość dysku, jaki można zastosować, zależy od rodzaju zastosowanego interfejsu. Najpopularniejszym typem interfejsu dla dysków twardych jest ATA, ale dostępne są również dyski z interfejsem SCSI. Każdy z nich ma inne ograniczenia, ale ograniczenia interfejsu ATA są zawsze większe niż interfejsu SCSI.

Gdy w roku 1986 powstał interfejs ATA, maksymalna pojemność dysków została ustalona na 137 GB (65 536 * 16 * 255 sektorów). W systemach produkowanych przed rokiem 1998 BIOS ograniczał dodatkowo tę pojemność do 8,4 GB, a w systemach produkowanych przed rokiem 1994 - nawet do 528 MB. Choć problemy z ograniczeniem BIOS-u zostały przezwyciężone, ograniczenie interfejsu ATA pozostało. Na szczęście, ograniczenie to zostało zniesione przez specyfikację ATA-6 opublikowaną w roku 2001. Specyfikacja ATA-6 zmieniła sposób adresowania, umożliwiając budowanie dysków o maksymalnej pojemności 144 PB (petabajtów lub kwadrylionów bajtów), czyli 248 sektorów. Pozwoliło to na rozpoczęcie produkcji dysków ATA o pojemnościach większych niż 137 GB. Oczywiście tak duże dyski muszą być zgodne ze specyfikacją ATA-6. Jeżeli jednak chcesz wykorzystać dysk większy niż 137 GB, sprawdź, czy BIOS płyty głównej za­pewnia obsługę ATA-6.

Wydajność

Jedną z najważniejszych cech, na jakie należy zwrócić uwagę, wybierając dysk twardy, jest jego wydajność (szybkość). Dostępne są dyski o bardzo różnych parametrach wydajnościowych. Podobnie jak w przypadku wielu innych sytuacji, jednym z najlepszych wskaźników wydajności dysku jest jego cena. Powiedzenie pochodzące z wyścigów samochodowych jest prawdziwe również w tym przypadku: "Szybkość kosztuje. Jak szybko chcesz jeździć?".

Szybkość napędu jest zwykle mierzona na dwa sposoby:

  • prędkość przesyłu,
  • średni czas dostępu.

Prędkość przesyłu

Prędkość przesyłu jest prawdopodobnie najważniejszym czynnikiem wpływającym na ogólną wydajność systemu, ale jest ona również najmniej rozumianą wartością. Problem wynika z tego, że dla jednego dysku można podać kilka prędkości przesyłu, jednak najważniejsza z nich jest najczęściej pomijana.

Zamieszanie wynika z faktu, że producenci dysku mogą podać do siedmiu różnych prędkości przesyłu dla pojedynczego dysku. Prawdopodobnie najmniej ważną (ale niektórzy użytkownicy najbardziej się na niej skupiają) jest prędkość przesyłu interfejsu, która dla dysków wynosi 100 MB/s lub 133 MB/s. Niestety, niewielu z nich wie, że dzisiejsze dyski potrafią odczytywać i zapisywać dane z dużo mniejszą prędkością. O wiele ważniejsza jest prędkość przesyłu z nośnika, która określa szybkość odczytu i zapisu danych. Prędkości przesyłu mogą być wyrażane jako dane surowe maksimum, dane surowe minimum, dane sformatowane maksimum, dane sformatowane minimum oraz średnie z tych wartości. Jedynie niewielu producentów podaje wartości średnie, ale mogą być one łatwo obliczone.

Prędkość przesyłu z nośnika jest dużo ważniejsza niż prędkość interfejsu, ponieważ dane są faktycznie odczytywane z prędkością przesyłu z nośnika. Inaczej mówiąc, wskazuje, jak szybko dane są przesyłane z talerzy dysku (oraz na nie). Jest to prędkość, jaką może osiągnąć dowolny ciągły transfer. Najczęściej producenci podają minimalną i maksymalną prędkość tego przesyłu, choć niektórzy z nich podają jedynie maksymalną wartość.

Prędkość przesyłu z nośnika podawana jest jako wartość maksymalna i minimalna, ponieważ dyski korzystają z techniki zapisu strefowego, gdzie na wewnętrznych cylindrach zapisywane jest mniej sektorów niż na cylindrach zewnętrznych. Najczęściej dyski są dzielone na 16 lub więcej stref, gdzie cylindry strefy wewnętrznej mają o połowę mniej sektorów (i jednocześnie o połowę mniejszą prędkość przesyłu) niż cylindry strefy zewnętrznej. Ponieważ dysk obraca się ze stałą prędkością, dane z zewnętrznych cylindrów są odczytywane dwukrotnie szybciej niż z cylindrów wewnętrznych. Innym zagadnieniem jest porównanie prędkości surowego przesyłu i sformatowanego przesyłu. Prędkość surowego przesyłu określa rzeczywistą prędkość czytania bitów z nośnika. Ponieważ nie wszystkie bity reprezentują dane użytkownika (niektóre są bitami międzysektorowymi, serwa, ECC lub ID) i traci się nieco czasu na przesunięcie głowic ze ścieżki do ścieżki (opóźnienie), prędkość sformatowanego przesyłu jest prawdziwą prędkością, z jaką użytkownik może odczytywać lub zapisywać dane.

Niektórzy producenci raportują jedynie prędkość surowego przesyłu danych, ale najczęściej można obliczyć prędkość przesyłu sformatowanego jako trzy czwarte podawanej wartości. Średnio trzy czwarte z wszystkich danych zapisywanych na dysku przypada na dane użytkownika, resztę zajmują dane serwa, ECC, ID i inne nadmiarowe dane. Podobnie, niektórzy producenci udostępniają jedynie maksymalne prędkości przesyłu (surowego, sformatowanego lub obu). W takim przypadku można założyć, że minimalna prędkość przesyłu jest równa połowie wartości maksymalnej, natomiast średnia wynosi trzy czwarte maksimum.

Przyjrzymy się teraz konkretnemu modelowi dysku. Dysk IBM Deskstar 120GXP. Jego talerze obracają się z prędkością 7200 obr/min i obsługuje on prędkości przesyłu specyfikacji ATA/100 (tryb Ultra-DMA 5 o prędkości 100 MB/s pomiędzy kontrolerem dysku i adapterem hosta płyty głównej). Podobnie jak we wszystkich znanych mi dyskach, rzeczywista prędkość (z nośnika) jest dużo mniejsza.

Prawdziwa prędkość przesyłu mieści się pomiędzy 57,02 MB/s a 27,53 MB/s (średnio około 42,27 MB/s) - to mniej niż połowa prędkości przesyłu interfejsu. Jeżeli posiadasz ten model dysku, nie powinieneś być zmartwiony, ponieważ 42,27 MB/s to doskonały wynik. Tak naprawdę, jest to jeden z najszybszych dysków ATA na rynku. Wiele, o ile nie większość innych dysków ATA, osiąga o połowę mniejszą wydajność.

Bardzo często zadawane jest mi pytanie o możliwość ulepszenia interfejsu ATA w komputerze. Wielu użytkowników posiada jeszcze stare płyty główne obsługujące jedynie tryb ATA/33 (Ultra-DMA 2) lub ATA/66 (Ultra-DMA 4), nie mają one natomiast dostępnych szybszych trybów ATA/100 (Ultra-DMA 5) i ATA/133 (Ultra-DMA 6). Po zapoznaniu się z maksymalnymi prędkościami przesyłu sformatowanego w większości dysków będziesz wiedział, dlaczego zwykle nie zalecam montowania osobnych kart host adaptera ATA/100 lub ATA/133, chyba że ta karta jest potrzebna do podłączenia większej liczby dysków. Z punktu widzenia czystej wydajności osoba przeprowadzająca taką rozbudowę uzyska niewielki jej wzrost lub nie odnotuje żadnej poprawy. Dzieje się tak, ponieważ w większości przypadków wykorzystywane dyski mają średnią prędkość przesyłu niższą nawet od prędkości interfejsu ATA/33, a na pewno znacznie niższą niż prędkości interfejsów ATA/66, ATA/100 czy ATA/133.

Na wydajność przesyłu mają wpływ dwa czynniki: prędkość obrotowa i liniowa gęstość zapisu, czyli liczba sektorów na ścieżkę. Porównując dwa dyski o tej samej liczbie sektorów na ścieżkę, dysk obracający się szybciej przesyła dane z większą prędkością. Podobnie, porównując dwa dyski z identycznymi prędkościami obrotowymi, szybszy będzie dysk z większą gęstością zapisu (więcej sektorów na ścieżkę). Napęd o wyższej gęstości zapisu może być szybszy niż napęd o większej prędkości obrotowej - należy wziąć pod uwagę oba parametry.

Przeanalizujmy inny przykład. Podobnie jak dysk IBM 120GXP. Maxtor DiamondMax D540X-4G120J6 jest również dyskiem ATA 120 GB. Ma on prędkość obrotową 5400 obr/min i obsługuje prędkości interfejsu ATA/133 (Ultra-DMA 6, o prędkości 133 MB/s pomiędzy kontrolerem dysku a host adapterem na płycie głównej). Dysk z szybszym interfejsem (133 MB/s w porównaniu do 100 MB/s) jest wyraźnie wolniejszy (około 37%). Ponieważ dyski mają podobną liczbę sektorów na ścieżkę, różnica w prędkości przesyłu jest spowodowana głównie przez 33% różnicę prędkości obrotowej obu dysków.

Jeżeli chcesz kupić dysk 120 GB i szukasz możliwie dużej wydajności, ten przykład pokazuje, że mądrze jest wybrać model z większą prędkością przesyłu z nośnika. Nawet, jeżeli będzie on działał z mniejszą prędkością interfejsu 100 MB/s (ATA-100), i tak odczytuje oraz zapisuje dane 37% szybciej niż jego konkurent, pomimo że drugi dysk wykorzystuje interfejs o prędkości przesyłu 133 MB/s (ATA-133).

Jak wykazaliśmy w poprzednim przykładzie, prędkość przesyłu interfejsu jest niemal bez znaczenia. Ponieważ żaden dysk obecnie nie potrafi przesyłać danych z prędkością większą niż 66 MB/s (nawet z zewnętrznego cylindra), użycie interfejsu o większej prędkości przesyłu nie wpływa na całkowitą wydajność. Jeżeli więc myślisz o kupieniu nowej płyty głównej lub osobnej karty host adaptera wyłącznie w celu zwiększenia wydajności dysku, możesz zaoszczędzić te pieniądze. Aby być uczciwym, muszę powiedzieć, że można jednak zauważyć niewielki wzrost wydajności, ponieważ dane z bufora w kontrolerze dysku są przesyłane do płyty głównej z prędkością interfejsu, a nie z prędkością odczytu z nośnika. Bufor ten ma zwykle wielkość 2 MB i pomaga jedynie w przypadku powtarzających się przesyłów małej ilości danych.

Jeżeli pozostałe parametry są takie same, szybciej przesyła dane dysk obracający się z większą prędkością. Niestety, rzadko kiedy parametry są dokładnie takie same, więc zawsze należy przestudiować specyfikację dysku zamieszczoną w tabeli danych lub podręczniku dołączonym do dysku.

Jednym z najszybciej obracających się dysków jest Seagate Cheetah X l5, który pracuje z prędkością obroto­wą 15 000 obr/min.

Choć dysk 15 000 obr/min obraca się z prędkością o 50% większą, przesyła on dane jedynie około 7% szybciej, a kosztuje około 38% więcej przy tej samej pojemności. Zwróćmy uwagę, że żaden z tych dysków nie zbliża się nawet do maksymalnej przepustowości magistrali Ultra 4 SCSI (320 MB/s). Jedyną różnicą pomiędzy ATA i SCSI jest lepsze współdzielenie dostępnego kanału dyskowego przez dyski SCSI. Porównanie to jest zamieszczone jako ostrzeżenie. Nie można porównywać jedynie jednego parametru, na przykład prędkości interfejsu lub prędkości obrotowej, ponieważ może być to mylące. Prędkość interfejsu jest właściwie bez znaczenia i choć prędkość obrotowa jest o wiele ważniejsza, niektóre napędy mogą osiągać niższe prędkości przesyłu z nośnika od dysków obracających się z niższymi prędkościami. Należy unikać uproszczonych porównań. W przypadku dysków twardych prędkość transferu jest prawdopodobnie najważniejszym parametrem dysku - im większa tym lepiej.

Aby sprawdzić specyfikację prędkości przesyłu, należy odszukać tabelę z danymi lub dokumentację dysku. Można je zazwyczaj ściągnąć z witryny WWW producenta. W dokumentacji często podawane są wartości maksymalnej i minimalnej liczby sektorów na ścieżkę, co połączone z prędkością obrotową może być wykorzystane do obliczenia prędkości przesyłu danych sformatowanych z nośnika. Powinieneś odszukać prawdziwą liczbę fizycznych sektorów na ścieżkach strefy wewnętrznej i wewnętrznej. Powinieneś wiedzieć, że wiele dysków (szczególnie stosujących strefowy zapis danych) korzysta z translacji sektorów, co oznacza, że liczba sektorów na ścieżkę raportowaną przez BIOS ma niewiele wspólnego z fizyczna organizacją dysku. Trzeba odszukać prawdziwe parametry fizyczne, a nie wartości wykorzystywane przez BIOS.

Znając liczbę sektorów na ścieżkę (SPT) i prędkość obrotową, do obliczenia prędkości przesyłu z nośnika w milionach bajtów na sekundę (MB/s) można skorzystać z poniższego równania:

  • Prędkość przesytu z nośnika (MB/s) = SPT * 512 bajtów * obr/min / 60 sekund / 1000000
  • Na przykład, dysk IBM Deskstar 120GXP obraca się z prędkością 7200 obr/min i ma średnio 688 sektorów na ścieżkę. Średnia prędkość przesyłu z nośnika jest wyliczana w sposób następujący:
  • 688 * 512 * (7200/60) / 1000000 = 42,27 MB/s

Korzystając z tego równania, można obliczyć prędkość przesyłu z nośnika dowolnego dysku, znając jego prędkość obrotową i średnią liczbę sektorów na ścieżkę.

Średni czas wyszukiwania

Średni czas wyszukiwania, zwykle mierzony w milisekundach, to średni czas potrzebny na przesunięcie głowic z jednego cylindra do innego, losowo wybranego. Jedynym sposobem zmierzenia tego czasu jest wykonanie wielu losowych operacji wyszukiwania ścieżki i podzielenie wynikowego czasu przez ilość wykonanych operacji wyszukiwania. Metoda ta pozwala na wyliczenie średniego czasu jednej operacji wyszukiwania.

Standardową metodą mierzenia średniego czasu wyszukiwania, wykorzystywaną przez wielu producentów, jest zmierzenie czasu potrzebnego na przesunięcie głowic o jedną trzecią całkowitej liczby cylindrów. Średni czas wyszukiwania zależy jedynie od dysku; typ interfejsu kontrolera ma niewielki wpływ na wynik. Średni czas wyszukiwania określa możliwości mechanizmu pozycjonera głowicy.

Opóźnienie

Opóźnienie to średni czas (w milisekundach), jaki trzeba odczekać po ustawieniu głowicy na cylindrze, na dotarcie wybranego jego sektora. Średnio jest to połowa czasu jednokrotnego obrotu dysku. Dyski obracające się z prędkością dwukrotnie większą mają dwa razy mniejsze opóźnienie.

Opóźnienie jest czynnikiem wpływającym na prędkość odczytu i zapisu dysku. Zmniejszenie tej prędkości zwiększa szybkość dostępu do danych i jest to osiągane jedynie przez zwiększenie prędkości obrotowej dysku.

Wiele sprzedawanych dziś dysków ma prędkość obrotową 7200 obr/min, co daje średnie opóźnienie tylko 4,17 ms. natomiast modele obracające się z prędkością 10 000 lub nawet 15 000 obr/min osiągają niewiarygodnie niskie wartości opóźnień 3 i 2 ms. Oprócz zwiększania szybkości dostępu do danych, dyski o większej prędkości obrotowej mają również większą prędkość przesyłu danych po ustawieniu głowicy na potrzebnym sektorze.

Średni czas dostępu

Wartość średniego czasu dostępu to suma średniego czasu wyszukiwania i opóźnienia. Średni czas dostępu jest podawany w milisekundach.

Wartość średniego czasu dostępu (średni czas wyszukiwania i opóźnienie) określa średni czas, jaki dysk po­trzebuje na odszukanie losowo wybranego sektora.

Programy i kontrolery buforujące

Największy wpływ na wydajność dysku mają programy buforujące (ang. cache), takie jak SMARTDRV (DOS) i VCACHE (Windows). Programy te monitorują przerwania BIOS-u dysku twardego i przechwytują wywołania odczytu i zapisu z uruchomionych aplikacji i sterowników urządzeń.

Gdy aplikacja chce odczytać dane z dysku twardego, program buforujący przechwytuje żądanie odczytu, przekazuje je do kontrolera, zapisuje dane odczytane z dysku w buforze znajdującym się w pamięci operacyjnej i na koniec przekazuje te dane do aplikacji. W zależności od wielkości bufora dysku, w pamięci można zapi­sać dane z określonej liczby sektorów.

Gdy aplikacja chce odczytać kolejne dane, program buforujący znów przechwytuje żądanie odczytu i szuka żądanych w swoim buforze. Jeżeli dane te zostaną odnalezione, program przekazuje je bezpośrednio z pamięci do aplikacji, nie wykonując żadnej operacji dyskowej. Ponieważ buforowane dane znajdują się w pa­mięci, metoda ta pozwala znacznie zwiększyć prędkość dostępu do danych i świetnie wpływa na ogólną wydajność pracy.

Większość obecnie sprzedawanych kontrolerów posiada wbudowane bufory, które jednak nie przechwytują przerwań BIOS-u. Zamiast tego, napęd buforuje dane na poziomie sprzętowym, co jest niezauważalne dla programów mierzących wydajność. Producenci najczęściej umieszczają bufory odczytu wyprzedzającego ścieżki, co pozwala na stosowanie przeplotu 1:2. Niektórzy producenci zwiększają obecnie wielkość tych buforów, natomiast inni, zamiast stosowania prostych buforów, umieszczają układy inteligentnego sterowania pamięcią podręczną.

Wiele dysków ATA i SCSI posiada pamięć podręczną wbudowaną bezpośrednio w kontroler dysku. Większość nowych dysków ATA ma pomiędzy 512 kB a 2 MB pamięci buforującej, natomiast w dyskach SCSI stosuje się do 16 MB pamięci. Pamiętam, gdy 1 MB lub 2 MB pamięci RAM było nadmiarowe dla całego systemu. Teraz niektóre dyski 3,5 cala mają wbudowane 16 MB pamięci!

Choć buforowanie sprzętowe i programowe pozwala przyspieszyć dysk podczas wykonywania rutynowych lub powtarzających się operacji przesyłu danych, to nie wpływa na maksymalną prędkość przesyłu, jaką może osiągnąć urządzenie.

Niezawodność

Podczas zakupu dysku można zwrócić uwagę na wartość statystyczną nazywaną przeciętnym czasem między awariami (MTBF) umieszczoną w specyfikacji dysku. MTBF ma wartość od 300 000 do 1 000 000 godzin lub nawet więcej. Najczęściej ignoruję ten parametr, ponieważ jego pochodzenie jest czysto teoretyczne.

Aby zrozumieć, co to jest MTBF, trzeba wiedzieć, w jaki sposób producenci wyliczają ten czas i co on oznacza. Większość producentów ma bogate doświadczenie w budowaniu dysków i ich urządzenia przepracowały w sumie już miliony godzin. Aby obliczyć częstotliwość awarii nowego dysku, wykorzystywane są statystyki awarii poprzednich modeli składających się z tych samych komponentów. Dla układów elektronicznych istnieją również standardowe metody przewidywania awarii układów scalonych. Pozwala to na wyliczenie przewidywanej częstotliwości awarii dla całkowicie nowego urządzenia.

Trzeba wiedzieć, że MTBF odnosi się do całego zbioru dysków, a nie do konkretnego urządzenia. Oznacza to, że jeżeli dla dysku zadeklarowany jest MFBF równy 500 000 godzin, w ciągu tego czasu można spodziewać się awarii w całym zbiorze dysków. Jeżeli w sprzedaży jest 1 000 000 egzemplarzy danego modelu i wszystkie jednocześnie pracują, można się spodziewać, że jeden z nich ulegnie awarii w ciągu pół godziny. Statystyka MTBF nie jest przydatna do przewidywania awarii poszczególnych dysków i małych ich zbiorów.

Należy również wiedzieć, co oznacza słowo awaria. W tym sensie awarią jest uszkodzenie, które powoduje odesłanie dysku do producenta w celu naprawy, a nie okresowe kłopoty z prawidłowym odczytem lub zapisem pliku.

Czas MTBF powinien być właściwie określany jako czas do pierwszej awarii. Określenie między awariami wskazuje, że gdy dysk ulegnie uszkodzeniu, to jest wysyłany do naprawy, a następnie w którymś momencie znów ulega uszkodzeniu. Czas pomiędzy naprawą a drugim uszkodzeniem powinien być właśnie czasem MTBF. Ponieważ w większości przypadków dysk, który ulega uszkodzeniu, jest zastępowany nowym, a nie naprawiany, cała koncepcja MTBF jest nieprawidłowo nazwana.

Z wymienionych powyżej powodów nie kładę zbyt dużego nacisku na ten wskaźnik. Dla poszczególnych dysków nie ma dokładnych prognoz niezawodności. Jednak jeżeli jesteś szefem działu informatyki rozważającym zakup tysięcy komputerów lub dysków rocznie i musisz oszacować koszty obsługi tysięcy systemów, warto poznać te liczby i przestudiować metody ich obliczania stosowane przez producenta. Jeżeli będziesz wiedział, jak powstają te liczby, i będziesz mógł je porównać do niezawodności dużej liczby dysków, to będziesz mógł podjąć decyzję o zakupie bardziej niezawodnego sprzętu, co zaoszczędzi nieco czasu i pieniędzy przeznaczonych na ich serwisowanie.

S.M.A.R.T.

Technologia S.M.A.R.T, (ang. Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology - technologia monitorowania, analizy i raportowania) to standard przemysłowy pozwalający na przewidywanie awarii dysków twardych. Gdy dla danego dysku uaktywniony jest system S.M.A.R.T., napęd monitoruje kilka atrybutów, na których podstawie można podejrzewać lub które wskazują na uszkodzenia dysku. W oparciu o zmiany w monitorowanych atrybutach można przewidywać uszkodzenia. Jeżeli da się wywnioskować, że może wystąpić uszkodzenie, S.M.A.R.T, tworzy raport stanu dysku dostępny dla BIOS-u systemu lub programu sterownika, a użytkownik jest powiadamiany o nadchodzących problemach, dzięki czemu można wykonać kopie ważnych danych przed wystąpieniem problemów.

System S.M.A.R.T, może wykrywać jedynie przewidywalne typy awarii. Wynikają one z postępującego obniżania jakości dysku. Zgodnie z danymi firmy Seagate 60% uszkodzeń dysku to uszkodzenia mechaniczne, które mogą być przewidywane przez system S.M.A.R.T.

Oczywiście nie wszystkie uszkodzenia są przewidywalne i w takich przypadkach S.M.A.R.T. nie jest w stanie pomóc. Mogą być one skutkiem statycznych pól elektrycznych, nieprawidłowego przenoszenia, silnych uderzeń lub awarii układów elektronicznych związanych, na przykład, z uszkodzeniem układów.

System S.M.A.R.T, został zaprojektowany przez firmę IBM w roku 1992. Wtedy właśnie IBM rozpoczął sprzedaż dysku 3,5 calowego wyposażonego w system Predictive Failure Analysis (PFA), który okresowo mierzył wybrane parametry dysku i wysyłał ostrzeżenia, gdy przekroczone zostały ustalone poziomy. IBM przestawił tę technologię organizacji ANSI i stała się ona po niedługim czasie standaryzowanym przez ANSI protokołem S.M.A.R.T. dla dysków SCSI i została opisana w dokumencie ANSI-SCSI Informational Exception Control (IEC) X3T10/94-190.

Dążenie do zaadaptowania tej technologii dla dysków ATA spowodowało zawiązanie w roku 1995 S.M.A.R.T. Working Group. Oprócz firmy IBM w skład grupy weszli reprezentanci innych firm: Seagate Technology, Conner Peripherials (teraz część Seagate), Fujitsu, Hewlett-Packard. Maxtor, Quantum i Western Digital. Specyfikacja S.M.A.R.T. opracowana wspólnie przez tę grupę i udostępniona publicznie obejmuje dyski ATA i SCSI; jest stosowana w większości produkowanych obecnie dysków twardych.

Parametry i wartości progowe w S.M.A.R.T. są podobne dla dysków ATA i SCSI, różnice występują tylko w sposobie raportowania.

W urządzeniach ATA sterownik w systemie operacyjnym interpretuje sygnały alarmowe z dysku generowane przez polecenie S.M.A.R.T. Report Status. Sterownik regularnie sprawdza status tego polecenia i, jeżeli odpowiedź wskazuje na uszkodzenie, wysyła informację do systemu operacyjnego, która jest przekazywana użytkownikowi poprzez okno z komunikatem błędu. Struktura taka pozwala wprowadzić w przyszłości rozszerzenia, które mogłyby pozwolić na raportowanie nie tylko informacji o uszkodzeniach. Oprócz standardowego polecenia Report Status, system może sam odczytywać i oceniać wartości atrybutów i raportowanych alarmów.

Dyski SCSI z systemem SMART przesyłają komunikaty o niezawodności jedynie w postaci dwustanowej - dobry lub awaria. W systemach SCSI decyzja o raportowaniu uszkodzenia jest podejmowana przez dysk i również tutaj użytkownik jest powiadamiany o awarii. Specyfikacja SCSI określa pewien znacznik, który jest ustawiany, gdy napęd wykryje problem z niezawodnością. Następnie system informuje użytkownika o uszkodzeniu.

Podstawowym warunkiem prawidłowego działania systemu S.M.A.R.T. jest posiadanie dysku z systemem S.M.A.R.T. oraz BIOS-u komputera z jego obsługą lub analogicznego sterownika dysku twardego dla systemu operacyjnego. Jeżeli BIOS komputera nie obsługuje S.M.A.R.T., dostępne są odpowiednie programy narzędziowe to zapewniające. Są to na przykład: Norton Disk Doctor firmy Symantec, EZ Drive firmy Storage-Soft i Data Advisor firmy Ontrack Data International.

Trzeba wiedzieć, że tradycyjne programy diagnostyczne dysku, takie jak Scandisk lub Norton Disk Doctor operują tylko na sektorach danych na powierzchni dysku i nie monitorują wszystkich jego funkcji monitorowanych przez S.M.A.R.T. Większość nowoczesnych dysków posiada zapasowe sektory, które mogą być użyte w zastępstwie sektorów posiadających błędy. Gdy jeden z tych zapasowych sektorów zostanie realokowany, dysk raportuje tę czynność do systemu S.M.A.R.T., ale dysk nadal wygląda na całkowicie pozbawiony błędów w czasie analizy sektorów wykonywanej przez program Scandisk.

Dyski różnych producentów z systemem S.M.A.R.T., monitorują różne parametry. Parametry te są wybierane przez producenta w oparciu o możliwość przewidywania zużycia lub sytuacji błędnych dla określonego modelu dysku. Wielu producentów wypracowało specyficzny zbiór monitorowanych parametrów i uważają ten zbiór za charakterystyczny dla producenta i prawnie zastrzeżony.

Niektóre dyski monitorują wysokość unoszenia się głowicy nad nośnikiem. Jeżeli wysokość ta zmieni się w stosunku do pierwotnej wartości, dysk może ulec uszkodzeniu. Inne dyski monitorują atrybuty takie jak układy ECC, co pozwala wykrywać błędy podczas odczytu lub zapisu danych. Niektóre z niżej wymienionych parametrów są monitorowane przez większość dysków:

  • wysokość unoszenia się głowicy,
  • wydajność przesyłu danych,
  • czas rozpędzania talerzy,
  • licznik realokowanych sektorów,
  • częstotliwość błędów wyszukiwania,
  • wartość czasu wyszukiwania,
  • licznik powtórzeń rozpędzania talerzy,
  • licznik powtarzania kalibracji dysku.

Każdy z tych atrybutów posiada własny poziom graniczny wykorzystywany do wykrywania zużycia lub sytuacji awaryjnych. Poziomy te są ustalane przez producenta i nie mogą być modyfikowane. Gdy w monitorowanych atrybutach zajdą odpowiednio duże zmiany, system S.M.A.R.T. tworzy ostrzeżenie, przesyłane następnie poprzez polecenie ATA lub SCSI (w zależności od typu dysku) do sterownika dysku twardego w BlOS-ie, który przesyła to ostrzeżenie do systemu operacyjnego. System operacyjny wyświetla komunikat ostrzegawczy:

Natychmiast utwórz kopię danych i wymień twardy dysk. Może wystąpić awaria.

Komunikat może zawierać dodatkowe dane, takie jak informacja o fizycznym urządzeniu podnoszącym alarm; listę partycji założonych na dysku lub nawet typ, producenta i numer seryjny urządzenia.

Po otrzymaniu takiego ostrzeżenia należy postąpić zgodnie z instrukcją i utworzyć kopię danych. Powinieneś również zachować wcześniejsze kopie na wypadek, gdyby awaria nastąpiła w czasie tworzenia najnowszej.

Co można zrobić po zabezpieczeniu danych? Ostrzeżenia S.M.A.R.T. mogą być powodowane przez zewnętrzne czynniki i nie muszą koniecznie oznaczać nadchodzącej awarii dysku. Na przykład, zmiany w środowisku, jak wysoka lub niska temperatura otoczenia, mogą spowodować wygenerowanie ostrzeżenia S.M.A.R.T., podobnie jak znaczne wibracje dysku powodowane przez źródła zewnętrzne. Dodatkowo, ostrzeżenia takie mogą być powodowane przez zakłócenia elektryczne pochodzące od silników i innych urządzeń zasilanych z tego samego źródła co PC.

Jeżeli ostrzeżenie nie jest spowodowane przez zewnętrzne źródło zakłóceń, wskazuje to na konieczność wymiany dysku. Jeżeli dysk jest na gwarancji, skontaktuj się z dostawcą i zapytaj, czy zostanie on wymieniony. Jeżeli nie będą generowane kolejne ostrzeżenia, to być może problem był anomalią i nie ma potrzeby wymiany dysku. Jeżeli jednak generowane są kolejne ostrzeżenia, zalecana jest wymiana. Można skopiować całą zawartość używanego dysku na nowy, podłączając oba dyski do tego samego systemu, zaoszczędzając czas potrzebny na instalację systemu i aplikacji oraz przywrócenie danych z kopii zapasowej.

Cena

Ceny dysków twardych stale spadają. Nowy dysk ATA 60 GB można kupić za około 400 zł, co stanowi 0,6 grosza za megabajt.

Oczywiście ceny dysków zmniejszają się stale i z tego powodu producentom nie opłaca się już produkować dysków 3,5 cala o pojemnościach mniejszych niż 30 GB.

Więcej w tej kategorii: « Formatowanie dysku

Skomentuj

Popularne Artykuły

Pomagaj z nami

Warto zobaczyć

Reklama

Nowości

Bestsellery książkowe

  • Autor:
  • Cena:
  • Status:

Książka chwilowo niedostępna.

Szukaj

Newsletter

Kupuj najtaniej

Społeczność