3. Технология s m a r t

S.M.A.R.T. (Self-Monitoring Analysis and Reporting Technolodgy) - технология самотестирования разработанная производителями HDD для обеспечения более высокой степени надежности хранения информации. В настоящее время S.M.A.R.T. технологию поддерживают все производители HDD.

Пользователь компьютера оснащенного S.M.A.R.T. HDD и специальной программой S.M.A.R.T. диагностики будет заранее знать о возможном предаварийном состоянии HDD и, следовательно, сможет избежать потери данных хранящихся на винчестере.

Рис.5

На рис. 5 приведен пример таблица атрибутов программы HDtune Pro.

Состояние работоспособности оценивается по нескольким параметрам работы накопителя, которые называются атрибутами надежности - attributes. Каждый атрибут имеет свой номер - ID (идентификатор). Атрибутам надежности соответствуют параметры работы накопителя, которые могут характеризовать его естественный износ и предаварийное состояние:  - количество старт/стопных циклов выполненых накопителем;  - количество оборотов совершенных шпиндельным двигателем;  - количество позиционирований совершенных головками чтения/записи;  - высота полета головки чтения/записи над поверхностью диска;  - скорость передачи данных с магнитных поверхностей в кэш-буффер накопителя; - время выхода накопителя в готовность;  - подсчет переназначений BAD-секторов;  - подсчет совершенных накопителем ошибок позиционирования;  - подсчет случаев коррекции данных при операциях чтение/запись;  - подсчет повторных рекалибровок накопителя и т.д.

Состав и количество атрибутов надежности определяются самими производителями индивидуально для каждого типа HDD.

Если S.M.A.R.T. в процессе мониторинга накопителя обнаруживает несоответствие параметров, то драйверу диска отправляется предупреждающее сообщение, а драйвер информирует о "нестандартной ситуации" операционную систему. Операционная система оповещает пользователя о необходимости немедленного резервного копирования данных. В этом предупреждающем сообщении может также содержаться информация о типе, производителе, номере накопителя.

Большинство S.M.A.R.T. HDD имеют от 3 до 15 атрибутов надежности. Максимально возможное их количество 30.

Значения атрибутов надежности могут лежать в диапазоне от 1 до 253.

Первоначально атрибуты имеют максимальные значения. По мере износа винчестера или в случае возникновения предаварийного состояния значения атрибутов надежности уменьшаются. Следовательно, высокое значение атрибутов говорит о низкой вероятности выхода накопителя из строя и, соответственно, низкое значение атрибутов - о низкой надежности накопителя и о высокой вероятности выхода его из строя.

Как правило, верхние границы атрибутов надежности имеют значение 100 (IBM, Quantum, Fujitsu) или 253 (Samsung). Но есть и исключения, так у HDD Western Digital моделей WDAC34000, WDAC33100, WDAC31600 первый атрибут надежности имеет максимальное значение 200, а остальные 100.

Для каждого атрибута надежности разработчиками HDD определяется пороговое значение - thresholds. Если хотя бы одно из значений атрибутов меньше, чем соответствующее пороговое значение, значит хранить данные на таком винчестере становится опасно.

Винчестер постоянно обновляет таблицу атрибутов, таким образом, все важные события откладываются в счетчиках накопителях, и остаются там даже во время выключения питания. Более того, винчестер постоянно сравнивает текущее значение каждого атрибута с наихудшим, которое уже имело место, и заносит новые наихудшие значения в специальный журнал.

На основании анализа полученных значений атрибутов и их сравнения с таблицей предельных значений, вычисляется статус о здоровье диска - информация о возможном его скором отказе. Различные программы, получая конкретные цифры из SMART-журналов в различные моменты времени, могут проанализировать динамику изменений, что способно предсказать будущее этого накопителя.

Жизненно важных атрибутов несколько. Значение атрибута ID 01 «Ошибки чтения» (Read Error Rate). Зани­женное число говорит о наличии дефек­тов поверхности или о неисправности в блоке головок.

Ошибки могут появляться и при пе­редаче данных по интерфейсу, об этом говорит строка с ID C7 - «CRC-ошибки UltraDMA» (UltraDMA CRC Error Count). Здесь под подозрение в первую очередь попадает «левый» кабель, либо контрол­лер SATA.

Причиной также может быть завышенность частоты шины PCI.

Переназначенные секторы (Realloca­ted Sector Count), ID 05, а точнее их нали­чие, - это сигнал о проблемах. Суть их в том, что автома­тика НЖД «неотзывчивые» ячейки (Bad Blocks) перемаркировывает, замещая их новыми из специальной резервной об­ласти (Spare Area). Количест­во «бэдов» в большинстве случаев быстро увеличивается, а при их росте про­изводительность диска снижается. Часть данных из погибших ячеек становится недоступной, что мо­жет сделать ту или иную программу не­работоспособной (включая собственно ОС).

На какое-то время винчестера еще хватит, но сейчас самое время спасать данные. Какие сектора признать годны­ми, а какие списанными и подлежащими перемаркировке решает микроконтрол­лер накопителя, а утилиты только выпол­няют задачу.

Одной из разновидностей «бэдов» являются еще «живые» ячейки, время доступа к которым значительно дольше, чем у большинства соседей. Система S.M.A.R.T. подсчитает кандидатов на вы­лет в строке «Секторы на замену» (Cur­rent Pending Error Count), ID C5, но если «полубэды» вдруг начинают читаться, число увеличивается. Большое количест­во попавших на карандаш секторов (ма­ленькое значение параметра) говорит о начавшейся деградации поверхности пластин,.

Если легонько треснуть винчестером об стол, наверняка в будущем появятся ошибки позиционирования (Seek Error Rate), ID 07. Это говорит о неправильной работе блока головок, при критических значениях параметра винт может стать нечитаемым.

Не менее важный параметр - ID 03 «Время раскрутки / остановки шпинде­ля» (Spin-up Time). В таком точном меха­ническом устройстве, как жесткий диск, долгий выход на нужные обороты гово­рит о проблемах с двигателем, подшип­никами или об общем ухудшении в элек­троснабжении или о негоризонтальном поло­жении винчестера.

Другая серьезная проблема - невозмож­ность почему-либо раскрутить двига­тель и соответствующий счетчик попы­ток запуска (Spin Retry Count), ID 0A.

Ухудшение остальных параметров то­же нежелательно, и эти процессы вносят свою лепту в снижение скоростей чте­ния / записи.

Строки с ID 04, 09, ОС - «Число запу­сков / остановок шпинделя» (Start / Stop Count), «Время работы (часы)» (Power on Hours), «Число включений» (Power Cycle Count) дают информацию о продолжительности эксплуатации диска.

4. Задания к лабораторной работе и порядок проведения

Задание 1

Определение характеристик НЖД средствами BIOS.

Получите эти данные при начальной загрузке компьютера и при использовании диагностических программ (Лабораторная работа 3).

Например, с помощью Free PC Audit определите характеристики НЖД:

• количество и типы жестких дисков на ПК;

• число собственно дисков и рабочих сторон;

• число цилиндров и головок;

• число секторов на дорожке;

• определите тип интерфейса;

Задание 2

Исследование характеристик НЖД с помощью HDTune Pro.

Порядок проведения задания:

1. Откройте программу HDTune Pro 4.61.

Рабочее окно имеет вид:

Рис.6

2. Сбросьте опцию Короткий рабочий ход. Это позволит провести исследование всего объема НЖД.

3. Откройте вкладку Тестирование (рис.6).

Данный тест позволяет исследовать изменение параметра скорости передачи данных при чтении данных со всей поверхности диска, а также среднее время доступа, пиковую скорость (скорость чтения интерфейса - буфера) и загрузку процессора.

Для детализации параметров этого теста откройте окно Параметры (рис.7).

Для этого в главном меню выберите Файл-параметры-тестирование.

Рис.7

Во время тестирования все адресное пространство винчестера разбивается на условные участки одинаковой длины блоки. Размер одного блока можно менять.

В окне Параметры имеются опции:

- Полный тест позволяет читать или записывать в каждый сектор диска. Это наиболее точный, но продолжительный тест. При опции Частичный тест используются выборочные сектора.

- Размер блока используется при исследовании скорости передачи. Чем он больше, тем более точные результаты исследований. Используйте значение размера блока по умолчанию.

4. Закроете окно Параметры и произведите тестирование НЖД, нажав кнопку Запустить.

5. Сохраните результаты и проведите их анализ

6. Откройте вкладку Файл тест. Данный тест позволяет оценивать качество чтения или записи файлов из блоков размерами от 0.5 KB до 8192 KB. Размер файла можно изменять. Чем больше размер, тем выше точность. В случае небольшого размера файла и его полного кэширования будет измерена скорость чтения из буфера (интерфейса), а не с поверхности диска.

7.Произведите тестирование НЖД, нажав кнопку Запустить.

Рис. 8

Пример результатов данного теста представлен на рис. 8

8. Откройте вкладку Случайный тест.

Данный тест позволяет оценивать качество случайного доступа (чтения или записи). Во время тестирования все адресное пространство винчестера разбивается на условные участки одинаковой длины - блоки. Размер одного блока (размер передачи) можно изменять от 512 байт до 1 MB. При тестировании поверхности адреса блоков выдает генератор случайных чисел.

Для последней опции размер блока изменяется случайным образом от 512 байт до 1 MB. Выбрать нужный тест можно активировав соответствующую опцию.

Произведите тестирование НЖД, нажав кнопку Запустить.

Пример результатов данного теста представлен на рис. 9

Рис. 9

Столбец операций в сек. показывает скорость запросов при чтении и записи. Чем больше, тем лучше.

Столбец Среднее время доступа показывает время затраченное на одиночное чтение или запись. Чем меньше, тем лучше.

Столбец Максимальное время доступа показывает максимальное время доступа за тест. Чем меньше, тем лучше.

Столбец Средняя скорость показывает среднюю скорость передачи. Чем больше, тем лучше.

9. Откройте вкладку Дополнительные тесты. Предлагается набор небольших тестов, которые быстро позволяют оценить наиболее важные параметры НЖД.

Характеристики тестов:

- случайный поиск. Отличается от времени до­ступа отсутствием затрат времени на чтение найденного сектора;

- случайный поиск 4 кбайт. Случайный поиск и чтение 4 кбайт;

- случайный поиск по алгоритму “Бабочка”. Тестируется поверхность, когда попеременно читаются начало и конец дискового пространства (от внешних дорожек к внутренним и обратно), в результате чего к концу теста головки оказываются в середине рабочей зоны HDD. Этот алгоритм совмещает в себе позиционирование на разные дистанции.

- случайный поиск 64 кбайт. Операции случайного поиска с блоками не превышающими 64 кбайт;

- случайный поиск 8 кбайт. Операции случайного поиска с блоками не превышающими 8 кбайт;

- скорость передачи данных на внешних дорожках;

- скорость передачи данных на средних дорожках;

- скорость передачи данных на внутренних дорожках;

- пиковая скорость. Наибольшая скорость передачи интерфейса;

- скорость передачи данных из буфера диска. График зависимости этой скорости от объема читаемых данных позволяет судить о скоростной характеристики интерфейса, а также о влиянии объема буферной памяти накопителя. Резкий спад скорости чтения дает информацию о величине объема буфера. Так, например, из характеристики (рис.10) можно сделать заключение о величине объема накопителя равном 4 мбайта.

Рис.10

10. Откройте вкладку Информация. Показывает детальную информацию о НЖД.

Пример окна показан на рис.11

Рис. 11

11. Откройте вкладку Поиск ошибок. Позволяет просканировать поверхность диска на наличие ошибок. Пример показан на рис. 12

Рис. 12

Произведите тестирование НЖД, нажав кнопку Запустить.

После теста нажмите клавишу Скорость отображения. Откроется окно, в котором отображается качество чтения с диска. Область с зелеными блоками – высокое качество, область с желтыми - среднее качество, красными – низкого качества. Пример показан на рис.13

Рис. 13

12. Откройте вкладку Здоровье. Позволяет с помощью SMART технологии контролировать здоровье НЖД. Пример рабочего окна показан на рис.14

Рис. 14

Проведите анализ состояния здоровья диска на основании значений атрибутов.

Нажмите кнопку Отчет. Проанализируйте динамику атрибутов.

Содержание отчета.

Отчет должен содержать:

1. Краткие общие сведения о НЖД;

2. Параметры быстродействия;

3. Характеристики;

4. Результаты исследований производительности НЖД;

5. Описание технологии SMART;

6. Анализ результатов исследований производительности НЖД и его состояния.