5. Возникновение отказов винчестера

Сложная конструкция винчестера имеет много «узких» мест, которые могут стать причиной возникновения различных неполадок. В основном они связаны с естественным износом механических узлов и старением электронных компонентов накопителей в силу их ограниченной надежности. Обычно декларируемое производителями среднее время безотказной работы от 0,5 до 1 млн часов (непрерывная работа винчестера от 57 до 114 лет) является характеристикой скорее теоретической, чем практической.

С течением времени намагниченность рабочего слоя постепенно ослабевает. Качество записи файлов пользователя практически не ухудшается, т.к. они обычно периодически перезаписываются, но сервометки, служебные метки секторов, данные в инженерной зоне записываются изготовителем один раз и навсегда. Поэтому спустя несколько лет могут возникнуть проблемы с доступом к данным, вызванные магнитным затуханием служебной информации.

В процессе эксплуатации происходит также постепенное разрушение магнитной поверхности диска, начинают появляться новые сбойные секторы, что приводит к так называемому вырождению магнитной среды. О неполадках такого рода свидетельствуют периодически возникающие ошибки чтения/записи.

В условиях сервисного центра можно перезаписать инженерную зону и восстановить таблицы дефектов без потери данных пользователя, но восстановить сервометки без разрушения данных не сможет даже изготовитель диска.

Износ или повреждение подшипников шпиндельного двигателя приводит к тому, что пластины начинают слегка покачиваться. Это вызывает попеременное увеличение/уменьшение расстояния между головками и поверхностями дисков, что является причиной роста числа «мягких» ошибок и увеличения вероятности падения головок на поверхности дисков.

Если двигатель винчестера начал шуметь или прослушиваются периодические удары механизма позиционирования головок об ограничители – значит, довольно скоро можно ожидать лавинообразных отказов в работе винчестера.

Информацию при таких авариях в большинстве случаев удается спасти, но о ремонте самого винчестера и его дальнейшей эксплуатации не может быть и речи.

Влияние параметров питания. Нестабильность напряжения питания может привести к сбою работы электроники контроллера винчестера и вызвать магнитный «удар», воздействующий на рабочую поверхность дисков. Нередки также случаи «выгорания» контроллеров винчестеров, что приводит к еще более тяжелым последствиям – не срабатывает электронный механизм автопарковки (возвратные пружины на позиционерах – большая редкость), и головки приземляются на поверхность диска не в зоне парковки, а в рабочей зоне, что приводит к повреждению как рабочих поверхностей диска, так и самих головок.

Колебания (броски) питающих напряжений – это еще одна причина потери информации и даже работоспособности винчестеров. Такие поломки могут быть предупреждены самим пользователем посредством использования источника бесперебойного питания со стабилизацией напряжения.

Влияние температуры. Нередко причиной выхода винчестеров из строя является нарушение их температурного режима работы. Скорость вращения пакетов дисков достигает 15 000 об/мин, а для улучшения динамических характеристик применяются достаточно мощные шпиндельные двигатели и приводы позиционирования, которые выделяют значительное количество тепла. Кроме того, тепло выделяет опорный подшипник.

Если винчестер размещен в корпусе вплотную к другим накопителям или приводам CD-ROM, то он не имеет эффективного охлаждения, что приводит к его перегреву. Последствия этого могут быть самыми тяжелыми – заклинивание шпиндельного двигателя с одновременным выходом из строя силовых элементов контроллера, повреждение рабочего слоя дисков накопителя, прилипание головок к поверхности в зоне парковки при остывании винчестера после его выключения и последующий их обрыв при включении.

Влияние механических воздействий. Как показывает многолетний опыт восстановления информации с различных типов носителей, основная группа факторов, ведущих к выходу из строя жесткого диска и потере записанной на нем информации, связана с некорректными действиями самих пользователей. Например, вследствие ударов, встрясок и вибраций нарушается балансировка и центровка дисков. Даже если накопитель сохранил работоспособность после механического воздействия, то нарушение балансировки дисков приводит к появлению вибрации, ускоренному износу опорных подшипников, перегреву камеры накопителя и в конечном итоге к преждевременному выходу его из строя.

В нерабочем состоянии для накопителя особенно опасны радиальные удары. Как правило, такие удары приводят к полной потере работоспособности накопителя и исключению возможности его дальнейшей эксплуатации. В отдельных случаях возможно восстановление информации с такого накопителя, однако его дальнейшая эксплуатация практически исключается.

Для накопителя, находящегося в рабочем состоянии, одинаково опасны как радиальные, так и осевые механические воздействия. Последние могут возникнуть даже из-за таких, казалось бы, незначительных причин, как случайный толчок корпуса компьютера, падение на стол папки с документами или удар кулаком по столу.

Головки «летят» над диском на высоте всего лишь 0,1...0,12 мкм – при сильном ударе это расстояние сокращается до нуля. Дорожка движется под магнитной головкой со скоростью 90...125 км/час: представили силу удара при столкновении? 1 мм дорожки – это около 2 Кб данных: ощутили потери?

Даже если повреждение невелико, выбитые при ударе частицы магнитной среды еще долго будут летать внутри корпуса диска, создавая опасность новой аварии, причем большая часть мелких частиц вообще не улетает с диска, оставаясь «примагниченной» к его поверхности и приводя к дальнейшему разрушению рабочей поверхности (рис. 9).

Рис. 9. Головка в зоне парковки

Кроме того, при соприкосновении головки с поверхностью диска происходит мгновенный перегрев головки. Совместно с радиальным механическим воздействием на головку это, как правило, приводит к обрыву головки.

К таким же фатальным последствиям может привести и разгерметизация камеры (рис. 10). Герметизация камер некоторых моделей накопителей (например, фирм Western Digital, Seagate, Quantum) обеспечивается с помощью специальной липкой ленты, наклеиваемой по периметру корпуса камеры винчестера.

Такие накопители требуют особенно бережного отношения при хранении, транспортировке и особенно при монтаже накопителя в корпусе компьютера, т.к. при установке таких дисков в узкие карманы некоторых корпусов компьютеров или при неправильном их закреплении возможна непреднамеренная разгерметизация камеры.

Рис. 10. Типичное место повреждения герметизации

Некоторые модели накопителей имеют технологические отверстия, закрываемые специальными наклейками, которые могут быть повреждены при невнимательном и небрежном обращении с накопителем.

В случае разгерметизации камеры воздействие обычной пыли может иметь фатальные последствия – постепенное разрушение рабочего слоя поверхности дисков и обрыв головок. Диски с разгерметизированной камерой практически не пригодны для дальнейшей эксплуатации.

Восстановление информации. Максимально корректное и полное восстановление информации с поврежденного накопителя лучше всего выполнят в оснащенном специальным технологическим оборудованием сервисном центре, где есть все условия для проведения такого рода работ.

В скрытие камеры жесткого диска осуществляется в специально оборудованной «чистой комнате». «Чистая комната» – сложное инженерное сооружение (рис. 11). Она устроена как матрешка: отдельная изолированная от остальных помещений комната, в которую подается чистый воздух от кондиционера. Внутри этой комнаты расположена еще одна комната, в которой оборудованы два контура очистки воздуха. Внутри этой комнаты расположено собственно рабочее место, оборудованное дополнительной системой очистки воздуха.

Рис. 11. Замена головки жесткого диска в чистой комнате. На рисунке

справа – прецизионное оборудование для смены головок

Подключение винчестера. Неверное подсоединение кабелей питания (обычно вследствие перепутывания проводов соединителя питания, либо механического разрушения обойм соединителей) практически всегда приводит к полному выходу из строя электронных компонентов накопителя, в том числе и предусилителя-коммутатора, расположенного в камере накопителя.

Часто встречаются случаи неверного подключения интерфейсных кабелей (особенно в моделях накопителей и материнских плат с неявно выраженным ключом соединителя). Последствия такой «операции» трудно предсказать. Иногда она проходит без фатальных последствий для накопителя и материнской платы, но иногда – приводит к выходу из строя контроллера накопителя либо интерфейса материнской платы компьютера.

Диагностика состояния. В большинстве современных винчестеров реализована технология самотестирования SMART (Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology). Ее суть заключается в том, что винчестер самостоятельно диагностирует свое состояние, заранее предупреждая о предаварийном состоянии. Большинство SMART HDD контролируют от 3 до 30 атрибутов надежности, например, количество позиционирований головок, высоту их полета над поверхностью диска, число переназначений сбойных секторов, число ошибок позиционирования и т.п.

Для предупреждения потерь информации, связанных с возможностью естественного выхода накопителей из строя, можно рекомендовать ряд простых и в то же время достаточно эффективных мер, которые, в общем-то, широко известны, однако не всегда применяются пользователями на практике.

К таким мерам прежде всего относится регулярное и систематическое создание резервных копий или архивирование важной текущей информации на резервном носителе. Кроме того, большую пользу может принести регулярное применение диагностического ПО и программ дефрагментации (например, Norton Utilities).

Регулярная диагностика поможет своевременно заметить постепенный отказ накопителя, основные симптомы которого – падение производительности и появление сбойных блоков данных. В таких ситуациях необходимо побеспокоиться о сохранении нужной информации на другом накопителе, а диагностику ненадежного накопителя на предмет возможности его дальнейшей эксплуатации необходимо проводить на специальном технологическом оборудовании.

-27-