11.12.2002
Игорь Зубаль

Современный винчестер - тот компонент ПК, где механика значит больше, чем электронная начинка. Как бы идеально ни была спроектирована механическая часть, она все равно подвержена износу, - ведь движение никак еще не может обходиться без трущихся поверхностей, а ускорение - без противодействия инерции. Кроме того, необходимо учитывать и влияние внешних факторов: вибрации, ударов, перегрева.

Несмотря на постепенный и неизбежный физический износ дискового накопителя, со временем ценность его растет. Прежде всего за счет записанной на диске информации, стоимость которой иногда может многократно превосходить стоимость самого накопителя. При выходе же из строя накопителя будет, разумеется, потеряна и информация.

Сложность механики и электроники современных накопителей на жестких дисках растет, повышаются скоростные показатели и объем. Конструкция становится все более тонкой и изящной. Производителей HDD как никого другого заботит надежность своих изделий. Но раз механического износа невозможно избежать, необходимо держать под контролем его степень, своевременно исправляя мелкие недостатки. Винчестеры первыми из устройств компьютера обзавелись собственной, автономной системой диагностики, способной определять состояние накопителя, вносить изменения и предупреждать аварийный исход. Чаще всего ее называют S.M.A.R.T. (Self-Monitoring, Alerting and Reporting Technology) - «Технология Самодиагностики, Анализа и Отчета»; впервые внедрена в 1993 году компанией Quantum.

Сначала нелишним будет определиться с некоторыми характеристиками жестких дисков и теми «подводными камнями», которые могут встретиться при эксплуатации винчестеров. Пожалуй, начнем с того, что идеальных дисков в природе не существует либо их там очень и очень мало. Главный бич винчестеров - повреждение поверхности дисков, из-за чего некоторые области становятся нечитаемыми. Еще при изготовлении винчестеров на заводе на поверхности большинства дисков появляются дефекты - отдельные сбойные сектора или, как их еще называют, - заводские ремапы (от remapping sector - перемещенный сектор). Адреса таких участков отмечаются в памяти HDD, и в дальнейшем микропрограмма контролера их не использует. Физическая емкость пластин дисков всегда несколько больше заявленного по паспорту объема накопителя. Область сверхнормативной емкости как раз и используется для компенсации объема поврежденных при производстве участков. Кроме того, на пластине всегда выделяется резервная область (spare area), которая изначально не используется, но позже на нее переносится информация со сбойных секторов, появляющихся уже в процессе эксплуатации. Это так называемые приобретенные сбойные сектора. Причем, по спецификации производителей, ни заводские, ни приобретенные сбойные сектора не считаются дефектом накопителя до тех пор, пока резервная область не будет полностью заполнена. До того времени такие участки даже не диагностируются большинством утилит, проверяющих поверхность жестких дисков. После того как заполнение резервной области произошло, сверхнормативные сбойные сектора уже являются теми самыми пресловутыми bed-блоками (bb), отображаемыми всеми без исключения программами проверки дисков.

Таким образом, реально скрытые от глаз сбойные сектора появляются гораздо раньше, чем станут видны их явные собратья. И прячутся первые на резервных областях дисков. Хотя перемещенные на резервные области сбойные сектора, по мнению производителей, и не являются дефектом накопителя, они все же оказывают существенное влияние на его работу. Резервная область винчестера довольно велика, ее заполнение означает ощутимую фрагментацию дисков. Теперь для чтения данных с перемещенных секторов головки должны уходить на резервную область, а потом возвращаться обратно, что уменьшает скорость работы HDD. Ко всему, быстрое появление большого количества переназначенных на резервную область секторов может говорить и о технических проблемах накопителя, - иначе говоря, он начал сыпаться, - и появление видимых bed-блоков, скорее всего, не за горами.

Вот как раз контролировать состояние жесткого диска и призвана система S.M.A.R.T. - наиболее совершенная система контроля и мониторинга в составе оборудования современного ПК. S.M.A.R.T. - это микропрограмма, заложенная в контроллер дискового накопителя еще при его производстве, она работает, пока работает жесткий диск. Суть ее - в постоянном контроле состояния HDD, отслеживании механических и электрических параметров, сканировании поверхности диска и по возможности самостоятельном исправлении некоторых возникающих дефектов. Тестирование проводится регулярно, хотя на общей производительности компьютера это никак не отражается, так как происходит в паузах, когда программы не обращаются к жесткому диску. Получается, что винчестер тестирует сам себя…

Что же может S.M.A.R.T.? Многое. Может замерять до 30 параметров жесткого диска, регулярно записывая и обновляя данные о них в энергонезависимой памяти винчестера или на неиспользуемых операционной системой секторах диска. Кроме того, именно S.M.A.R.T. выявляет те сектора, которые могут стать плохими, информация с них переносится на резервные области диска - переназначенные bed-сектора. При желании с помощью специальных утилит пользователь может считать записи, сделанные S.M.A.R.T., и оценить состояние жесткого диска. Также существуют программы, информирующие пользователя о текущем состоянии HDD.

Какая информация понадобится пользователю прежде всего, чтобы отличить изношенный или поврежденный винчестер и избежать катастрофы? Как здесь может помочь хранимая на жестком диске информация S.M.A.R.T.?

Во-первых, с помощью этой информации можно определить предаварийное или даже уже аварийное состояние винчестера и вовремя спасти информацию. Во-вторых, такая информация пригодится при покупке компьютера или отдельно HDD, особенно если предлагаемый винчестер уже был в эксплуатации. Предварительно выяснив состояние атрибутов S.M.A.R.T., вы можете отказаться от приобретения некачественного или уже сильно изношенного накопителя. Как видите, данные S.M.A.R.T. на самом деле чрезвычайно важны.

На сегодняшний день не существует жесткой спецификации на технологию S.M.A.R.T., поэтому производители на разных моделях своих накопителей сами определяют число и степень контролируемых параметров. Обычно подконтрольны 10-15 наиболее важных параметров, хотя их число растет вместе с выходом новых моделей HDD. На устаревших винчестерах S.M.A.R.T. может не отображаться вообще. Информация о параметрах записывается в виде атрибутов, которые изначально имеют наивысшее значение, типичные здесь числа: 100, 200, 253. Потом, по мере износа и появления дефектов, значения атрибутов уменьшаются. Для каждого параметра определены граничные значения атрибута (threshold), падение ниже которых, по мнению производителей, означает недопустимый износ накопителя.

Давайте разберемся, что означает на практике падение того или иного атрибута ниже порогового уровня? Начнем с того, что атрибут - величина в некоторой мере относительная, его значение, как правило, не отражает реального числа ошибок или дефектов накопителя. Разные атрибуты отличаются разной значимостью, и их состояние может быть трактовано по-разному. Если, скажем, у вас значение не самого важного атрибута на протяжении пяти лет эксплуатации постепенно упало ниже граничного уровня - это одно, возраст все-таки, может диск проработает еще столько же. Но если то же самое произошло за пять дней - совсем иная ситуация. Когда атрибут характеризует определенное физическое состояние, например огромное количество переназначенных bed-секторов, уменьшившуюся высоту полета головки, изменившиеся обороты двигателя, проблемы с запуском двигателя, - здесь можно четко утверждать о повреждении тех или иных узлов накопителя, и грош цена такому HDD. Увеличение ошибок записи/чтения, позиционирования, количество повторов рекалибровок тоже говорит об износе или изъянах устройства, однако причины здесь не такие явные и, возможно, не такие существенные. Другое дело статистика: количество включений/отключений, отработанных часов, перемещений головок, - точный предел наработки на отказ вряд ли кому-то известен.

Более точным показателем состояния надежности жесткого диска является параметр pre-failure/advisory, который принимает лишь два значения: «0» или «1». Если параметр pre-failure/advisory равняется «0», это может означать, что накопитель находится либо в хорошем состоянии - ни один атрибут не опустился ниже порогового значения, либо в удовлетворительном - некоторые из менее значимых атрибутов все же опустились ниже своего порога. Значение «1» характеризует предаварийное состояние HDD, когда один или несколько наиболее важных атрибутов опустились ниже своих предельных значений. В последнем случае следует спасать информацию, пока она доступна, и думать о замене накопителя.

Надежность и еще раз надежность - вот что нас сейчас интересует. Я думаю, каждый должен знать о состоянии своего жесткого диска, особенно когда там находится важная информация. Сами по себе данные S.M.A.R.T. скрыты от пользователя. Для их отображения потребуется специализированное ПО. Специальные программы, обращаясь к контроллеру жесткого диска, могут читать S.M.A.R.T.-данные. Часто подобные программы предоставляют и дополнительные возможности. Например такие, как предоставление информации о bed-секторах не только в виде абстрактных числовых атрибутов, но и в виде реального их количества, что удобно при анализе динамики приобретения новых дефектов. Так же может отображаться вынесенная в системный трей температура, снимаемая с внутреннего датчика винчестера. Ведь современные приводы выделяют довольно много тепла, и в некоторых случаях контроль температуры покажется совершенно нелишним. Некоторые утилиты призваны не только отображать информацию по желанию пользователя, но и осуществлять автономное сканирование S.M.A.R.T., загружаясь вместе с ОС и работая в фоновом режиме. В последнем случае пользователь получит предупреждение, если в атрибутах S.M.A.R.T. произошли фатальные изменения и HDD находится в предаварийном состоянии.

С недавнего времени производители винчестеров начали вводить все большее число подконтрольных S.M.A.R.T.-параметров. Объясняется это усложнением конструкции накопителей. Как уже упоминалось, обычно можно прочитать атрибуты около 15 параметров. Разные атрибуты S.M.A.R.T. отражают различные по типу и по значимости параметры накопителей. Рассмотрим некоторые из них более подробно.

О повреждении поверхности диска в явном виде свидетельствует уменьшение значений следующих атрибутов:

Reallocated Sectors Count. Количество переназначенных секторов. Это сбойные сектора, которые были выявлены на поверхности диска, и данные с них перемещены в резервную область. Они еще не являются bed-блоками, но большое их количество замедляет работу винчестера. Внезапное появление многочисленных ремапов может говорить о проблемах с надежностью накопителя;

Reallocation Event Count. Общее количество операций переназначения. Учитываются все попытки переназначения в резервную область, в том числе и неуспешные;

Current Pending Sector Count. Текущее количество нестабильных секторов. Нестабильные сектора - это сектора, при работе с которыми отмечались проблемы, но они еще не были перенесены в резервную область. Если ошибки с секторами, помеченными как нестабильные, повторятся в дальнейшем, они будут перемещены. Те сектора, при последующей работе с которыми ошибок выявлено не было, исключаются из списка нестабильных.

Ряд атрибутов может говорить как о дефектах механики, так и магнитного слоя дисков. Впрочем, первопричина здесь не видна. Однако занижение таких атрибутов однозначно указывает на нестабильность работы накопителя. В первую очередь внимание здесь нужно тратить на следующие:

Raw Read Error Rate. Частота появления ошибок при чтении данных с диска;

Seek Error Rate. Частота появления ошибок позиционирования магнитных головок привода;

Spin Retry Count. Количество повторов старта шпинделя диска, если первая попытка была неудачной. Довольно распространенный дефект старых накопителей. Заключается в том, что винчестер не может запуститься с первого раза. Приходится выключать и включать компьютер снова;

Uncorrectable Sector Count. Количество нескорректированных ошибок при чтении/записи секторов;

Write Error Rate. Частота появления ошибок при записи данных.

О физической наработке привода также можно узнать из атрибутов S.M.A.R.T. Если один из атрибутов опустился за свое граничное значение, это, по мнению производителя, означает, что устройство выработало свой положенный ресурс. Хотя, на самом деле, при отсутствии других неисправностей такой винчестер может еще проработать очень долго. Другое дело, если вам пытаются продать якобы новый HDD, однако его атрибуты четко показывают, что он уже был в эксплуатации. Обращайте на это внимание;

Start/Stop Count. Количество циклов запуска/остановки шпинделя;

Power-On Hours. Количество отработанных часов во включенном состоянии;

Device Power Cycle Count. Количество полных циклов запуска/остановки жесткого диска;

Power-Of Retract Count. Количество повторов включения/выключения питания диска.

В некоторых накопителях также отображается атрибут G-Sense Rate - появление ошибок в результате ударных нагрузок. Значит, внутри привода установлен ударочувствительный сенсор, регистрирующий все ударные нагрузки, которые могут возникать при падении, сильных вибрациях и т. д. Избегайте «битых» накопителей.

Выше перечислены наиболее значимые и часто встречаемые атрибуты S.M.A.R.T., на самом же деле их гораздо больше. Чтобы выяснить ситуацию с атрибутами именно для вашего винчестера, понадобятся специальные программы для чтения информации S.M.A.R.T.

Программы для чтения информации S.M.A.R.T.

Начнем по старшинству - с ветеранов для DOS’a. Полезной программой для отображения информации S.M.A.R.T. может оказаться SMARTUDM (http://www.sysinfolab.com/ru/smartudm.htm), работает из-под DOS’а, а также с IDE жесткими дисками, подключенными к внешним UDMA-контроллерам. Кроме атрибутов как таковых, программа считает реальное количество переназначенных сбойных секторов, выводит температуру винчестера, если тот снабжен внутренним термодатчиком. Хотя на сегодняшний день режим DOS’a в подавляющем большинстве случаев не является рабочим режимом. Но ценна эта утилита тем, что имеет в отдельном текстовом файле подробное русское описание всех подконтрольных S.M.A.R.T. параметров. Так что я рекомендую ознакомиться с этой программой, даже если вы собираетесь использовать для отображения S.M.A.R.T. другие средства. По заявлению разработчика, данная программа - развитие утилиты smartmon, входящей в поставку теста HDDSPEED, и основана на ее исходных текстах.

Итак, раз уж мы упомянули HDDSPEED (ftp://xponik.spb.ru/pub/hdd/hddspd21.zip), стоит более подробно рассмотреть и эту утилиту. Работает также из-под DOS’а. Программа довольно старая, и ее дальнейшая разработка, похоже, прекращена. Как уже говорилось, ее модуль отображения S.M.A.R.T. аналогичен предыдущей программе (рис. 1). Однако возможности HDDSPEED не ограничиваются одной только информацией S.M.A.R.T. В свое время она считалась весьма добротной программой для проверки и диагностики жестких дисков. Включает в свой состав графический интерфейс отображения графика скорости чтения и записи с поверхности диска. На сегодняшний день HDDSPEED с успехом может использоваться для проверки устаревших винчестеров.

Удобной утилитой для отображения атрибутов S.M.A.R.T. является DTemp (www.private.peterlink.ru/tochinov). Вообще-то, по замыслу автора, основное назначение программы - отображение температуры внутреннего датчика винчестера. Работает из-под Windows, после запуска оставляет в трее значок малюсенького винчестера и числовое значение его температуры. Если щелкнуть по этому значку правой кнопкой мышки, откроется меню программы, откуда и доступно отображение атрибутов S.M.A.R.T. (рис. 2). В атрибутах, как обычно, указываются текущее и граничное значение, в последней графе - краткая расшифровка параметра. В программе предусмотрены настройки частоты опроса датчика температуры, которая не может быть менее одной минуты. Также можно установить критическое значение температуры, при превышении которого число в трее окрасится в заданный цвет, а на экран будут выскакивать предупреждающие окошки. Возможно включение предупреждения при выходе атрибутов S.M.A.R.T. за граничные значения. DTemp предоставляет довольно подробную информацию о жестких дисках, установленных в компьютере (рис. 3).

Другим полезным средством в этом плане может оказаться S.M.A.R.T. vision (http://www.acelab.ru/) - утилита предварительной диагностики. Интерфейс программы на русском языке, к тому же есть подробное описание ее работы. S.M.A.R.T. vision определяет состояние HDD перед загрузкой Windows, и если все нормально, в трее появляется иконка зеленого цвета. О предаварийном состоянии вас предупредит иконка желтого цвета, а если она будет красной - здесь стоит подумать о спасении данных и замене винта. Можно просмотреть и атрибуты S.M.A.R.T., но только в упрощенном виде (рис. 4), где величины текущих и предельных значений отображаются лишь в виде полосок разного цвета, без числовых значений. Такая программка, несомненно, окажется полезной сервисным инженерам и системным администраторам в местах, где сосредоточено много рабочих машин, и их состояние и сохранность информации должны быть постоянно под контролем.

В качестве программы отображения информации S.M.A.R.T. можно использовать SIGuardian (http://www.siguardian.ru/), обладающую еще и некоторыми дополнительными возможностями. Работает под всеми Windows вплоть до ХР, требует инсталляции, многофункциональна, поддерживает большинство распространенных языков, но вот бесплатна лишь условно - свободное пользование в течение 30 дней. Если вам требуется лишь однократная проверка S.M.A.R.T. и ничего другого нет, данная утилита вполне подходит (рис. 5).

Приверженцам же более универсальных средств - все в одном, могу посоветовать утилиту Speed Fan 4.02 (www.almico.com/speedfan.php). Это, прежде всего, программа системного мониторинга с довольно богатыми возможностями. Способна отображать в соответствующих вкладках полный список атрибутов S.M.A.R.T. (рис. 6), температуру винчестера, показания системных термодатчиков, обороты вентиляторов, базовые напряжения, есть индикатор загрузки процессора. Данные можно выводить в область системного трея. Хотя замечено, что Speed Fan распознает далеко не все модели винчестеров.

Полагаю, из приведенного выше обзора каждый сможет подобрать что-то для себя. Мне же остается лишь пожелать всегда высоких атрибутов да долгих часов работы для ваших HDD.