На этот раз в ставшей уже постоянной рубрике, посвященной экстремальному тестированию, мы расскажем об испытаниях жестких дисков, которые есть в любом компьютере. Без жесткого диска, или винчестера, как его часто называют, сегодня не обходится ни один компьютер. В то же время жесткий диск — это одно из наиболее уязвимых мест ПК. К сожалению, приходится констатировать, что современные накопители долго не живут. И если со временем вам стало казаться, что компьютер потерял былую прыть, попробуйте проверить с помощью диагностических утилит его жесткий диск. Несмотря на то что с каждым годом возрастает емкость жестких дисков и увеличивается скорость чтения и записи, надежность жестких дисков остается их ахиллесовой пятой. Увы, современный жесткий диск — это прежде всего прецизионная механика, поэтому перегревы, тряски или, что еще хуже, падения могут привести к самым негативным последствиям для винчестеров. Все неисправности жестких дисков принято разделять на четыре категории: логическая неисправность диска, неисправность электроники диска, разрушение служебной информации диска и повреждение механики диска. Естественно, экстремальные условия эксплуатации жестких дисков в первую очередь приводят к его механическим повреждениям. Чтобы получить представление о том, насколько «нежной» и ненадежной является механика современных жестких дисков, вкратце ознакомимся с конструкцией винчестера. Современный жесткий диск состоит из пакета дисков, шпиндельного двигателя привода вращения дисков, блока головок записи/чтения, предусилителя-коммутатора головок и контроллера (печатной платы с электронными схемами управления) — рис. 1. Предусилитель-коммутатор головок отвечает за выбор нужной головки записи/чтения. Микросхема предусилителя-коммутатора головок расположена на шлейфе между блоком головок и контроллером (рис. 2). В нерабочем состоянии головка прижимается поводком к поверхности диска в специальной нерабочей зоне, называемой зоной парковки. В современных винчестерах используются высокочувствительные магниторезистивные головки чтения, конструктивно объединенные с тонкопленочными головками записи. Головки собираются в блок (рис. 3). Для того чтобы головка чтения/записи могла считать или записать информацию, ее необходимо точно позиционировать над нужной дорожкой поверхности диска. В первых моделях жестких дисков позиционирование головок осуществлялось при помощи шагового двигателя, то есть перемещение головки над поверхностью диска происходило дискретно с заданным интервалом (пошагово). При этом шаг перемещения головки соответствовал расстоянию между двумя соседними дорожками, то есть двигатель за один шаг перемещал блок головок записи/чтения на одну дорожку. Впоследствии, по мере роста плотности записи и, как следствие, уменьшения расстояния между двумя соседними дорожками, систему позиционирования блока головок на основе шагового двигателя заменила более прогрессивная система позиционирования с соленоидным двигателем. Первоначально система позиционирования с соленоидным двигателем была основана на линейном перемещении блока головок, но впоследствии она была заменена на систему ротационного позиционирования. В таком приводе блок головок записи/чтения жестко связан с катушкой индуктивности, помещенной в магнитное поле постоянного магнита. Головки жестко закреплены на поворотной рамке позиционера вместе с соленоидной катушкой, через которую протекает ток (рис. 4). Изменение тока в звуковой катушке приводит к ее перемещению относительно жестко закрепленного магнита, а значит, и к перемещению блока головок. Управляя направлением и величиной тока через катушку, можно быстро перевести блок головок в любое положение над пластиной жесткого диска. Для увеличения плотности записи зазор между поверхностью диска и головкой необходимо уменьшить до минимума — в современных дисках он составляет несколько сотых долей микрометра. Для получения зазора между головкой и поверхностью диска используется аэродинамическая подъемная сила, создаваемая потоком воздуха, который увлекает за собой вращающаяся рабочая поверхность диска. Для возникновения подъемной силы рабочим поверхностям головок придают специальную форму в виде крыла. Чтобы головка не «улетала» далеко от поверхности диска, она закрепляется на пружинящем поводке. В современных накопителях скорость вращения пакета дисков достигает 10 000 об./мин. Однако высокие скорости вращения порождают проблемы, связанные с балансировкой, гироскопическим эффектом и аэродинамикой головок. Головки во время работы ни в коем случае не должны механически соприкасаться с рабочими поверхностями, так как это практически всегда приводит к полному или частичному повреждению соответствующей дорожки рабочей поверхности и очень часто — к обрыву самой головки. Пакет дисков с двигателем и блок головок размещаются в специальном герметичном металлическом корпусе со съемной крышкой, который называется гермоблоком или камерой. Камера жесткого диска является абсолютно герметичной, а для выравнивания давления внутри нее с внешним давлением (для предотвращения деформаций корпуса) предусмотрена специальная барометрическая мембрана. В старых моделях жестких дисков вместо барометрических мембран использовались барометрические фильтры, которые пропускали воздух снаружи внутрь камеры через фильтр, способный задерживать микроскопические частицы. Кроме того, в камере жесткого диска размещается фильтр рециркуляции, предназначенный для улавливания частиц, которые могут возникать внутри самой камеры, например за счет осыпания поверхности дисков при «взлетах» и «посадках» головок в зоне парковки. Место расположения фильтра рециркуляции выбирается с учетом движения воздушного потока и возможных траекторий движения частиц таким образом, чтобы обеспечить максимальную степень очистки воздушного потока внутри камеры. Как видите, механика жестких дисков — вещь очень хрупкая. Головку необходимо позиционировать с микронной точностью, и, естественно, тряски и удары отрицательно сказываются на работоспособности дисков. Кроме того, перегрев жестких дисков приводит к термическому изменению размеров различных механических систем, что тоже может влиять на работоспособность дисков. В ходе экстремального тестирования мы постарались воспроизвести самые неблагоприятные условия эксплуатации и выяснить, как они отразятся на работоспособности жестких дисков. Перед началом испытаний мы измерили все скоростные характеристики и параметры жестких дисков с помощью программ HDD Touch, HDD Drive Inspector Professional 2.61 и HDD Scan v.2.8. Утилиты HDD Drive Inspector Professional 2.61 и HDD Scan v.2.8 позволяют считывать информацию S.M.A.R.T. (Self-Monitoring, Analysis, and Reporting Technolog — технология самодиагностики, анализа и оповещения) таблиц жестких дисков и выдавать подробные данные по каждому его атрибуту S.M.A.R.T. Каждый такой атрибут представляет собой конкретную характеристику жесткого диска, используемую для анализа его производительности и надежности в технологии S.M.A.R.T. Набор атрибутов различен для каждого производителя, а иногда и для разных моделей дисков одного производителя. Однако большинство важных атрибутов имеет одинаковый смысл для всех моделей дисков. Каждый атрибут имеет текущее значение в безразмерных условных единицах, но для него задаются также максимальное и критическое значения. Текущее значение атрибута может выражаться как в абсолютных единицах, так и в процентах от максимального значения. Кроме того, предусмотрено еще и так называемое Raw-значение атрибута, то есть численное значение, не приведенное к безразмерным условным единицам. Значение атрибута, выраженное в безразмерных условных единицах, может быть любым числом из диапазона от 1 до 100, 200 или 253 (общих стандартов для верхних границ значений атрибута не предусмотрено; верхняя граница может различаться даже для разных атрибутов одного и того же диска). Текущее значение может изменяться со временем (как правило, уменьшаясь), отражая тем самым ухудшение параметров жесткого диска, описываемых атрибутом. Помимо текущего, каждый атрибут имеет критическое значение, которое определено производителем. Если текущее значение какого-либо атрибута становится равным или меньше критического, жесткий диск признается ненадежным. Утилита HDD Drive Inspector Professional 2.61 на основе анализа данных S.M.A.R.T. позволяет оценивать изменение производительности жесткого диска (в процентах от первоначальной производительности) и его надежность. Итак, с помощью утилит HDD Drive Inspector Professional 2.61 и HDD Scan v.2.8 мы проводили анализ состояния жестких дисков до и после проведения тестирования. Отметим, что, поскольку в нашем краш-тестировании принимали участие абсолютно новые жесткие диски, сканирование поверхности этих дисков до начала проведения тестирования не выявило сбойных секторов ни у одного из дисков, а S.M.A.R.T.-атрибуты всех дисков были в норме (уровень надежности 100%). Программу испытаний мы начали с самого безобидного, как нам показалось, теста. Мы просто случайно уронили каждый из дисков на пол. Ситуация вполне обыденная, ведь не всегда диски установлены в компьютере — есть еще внешние жесткие диски, которые специально предназначены для того, чтобы носить их с собой. А потому тряски и падения — это вполне реальные условия эксплуатации жестких дисков. Кроме того, если вы собираете компьютер самостоятельно, то жесткий диск нужно сначала купить, затем привезти домой и только потом установить в системный блок ПК. Насколько критично для его работоспособности падение на пол? Именно на этот вопрос мы и хотели получить ответ в ходе данного испытания. Конечно, кидать диски можно с различной высоты, да и пол бывает разный: одно дело уронить диск на бетонный пол и совсем другое — на мягкий ковер. Итак, первым диском, которому предстояло испытать всю прелесть свободного падения, стал Seagate ST3500630AS. Первоначально у нас создалось впечатление, что он даже не заметил, что его уронили. Никаких внешних и внутренних повреждений после падения выявлено не было. Практически неизменными остались и скоростные характеристики. Так, до падения средняя скорость чтения составляла 60,2 Мбайт/с, среднее время доступа — 13,2 мс, а после падения — 57,9 Мбайт/с и 14,9 мс соответственно. Казалось бы, диску Seagate ST3500630AS падения не страшны, и если вы его случайно уронили, то можно ни о чем не беспокоиться. Однако, как выяснилось позже, это только иллюзия. Похоже, при ударе диск все же получил, как говорят врачи, повреждения, не совместимые с жизнью. Это стало понятно, когда мы попробовали отформатировать его и установить операционную систему. Увы, все наши попытки окончились неудачей. В качестве системного этот диск уже нельзя было использовать. Единственное, что можно было с ним сделать после падения, — это установить в компьютер в качестве второго жесткого диска. Сканирование поверхности диска утилитой HDD Scan v.2.8 не выявило ни одного сбойного сектора, но, по показаниям утилиты HDD Drive Inspector Professional 2.61, после падения его надежность снизилась до 33%. При этом ухудшились значения таких S.M.A.R.T.-атрибутов, как Reallocated Sector Count, Seek Error Rate, Spin retry Count и Hardware ECC Covered. Понятно, что произошло это из-за повреждения механики диска. Очень похоже, что диск не может правильно позиционировать головки чтения/записи. В целом можно сделать вывод, что в результате падения диск Seagate ST3500630AS получил повреждения, которые фактически сделали его непригодным к применению. Для этого диска падение тоже закончилось не слишком благополучно. То ли шлепнулся он неудачно, то ли его механика оказалась ненадежной, но после падения диск стал при работе подсвистывать и издавать треск, напоминающий стрекот сверчка. Хотя никакого сверчка (это мы точно знаем) внутри у него не было. Впрочем, несмотря на скрип, скрежет и свист, диск все-таки заработал, и — о чудо! — тестирование поверхности диска не выявило ни одного сбойного блока! А вот скоростные характеристики диска изменились, причем существенно. До падения средняя скорость чтения составляла 62,6 Мбайт/с, а среднее время доступа — 14,1 мс; после падения первый показатель был равен 60,5 Мбайт/с, а второй — 53,8 мс, то есть среднее время доступа возросло почти в четыре раза. По показаниям утилиты HDD Drive Inspector Professional 2.61, после падения надежность этого диска снизилась до 19%. При этом существенно ухудшился только один из S.M.A.R.T.-атрибутов, а именно Seek Error Rate. Скорее всего, при падении была повреждена механика привода, в результате чего стало невозможным точное позиционирование головок чтения/записи. Кроме того, сканирование поверхности диска утилитой HDD Scan v.2.8 выявило большое количество секторов с временем отклика от 150 до 500 мс (первоначально таких секторов не было). В целом можно констатировать, что диск Seagate ST3750640AS плохо перенес падение и, хотя и не утратил своей работоспособности, стал очень ненадежным. Никаких видимых и даже слышимых признаков того, что диск перенес падение, нам выявить не удалось. После падения он продолжал работать безо всяких посторонних шумов, а тестирование поверхности диска не показало наличия сбойных блоков. И все бы ничего, если бы не одно обстоятельство: после падения среднее время доступа увеличилось почти вдвое — до падения оно составляло 14,6 мс, а после падения — 34,3 мс. По показаниям утилиты HDD Drive Inspector Professional 2.61, после падения надежность этого диска снизилась до 23%. При этом, как и у диска Seagate ST3750640AS, существенно ухудшился только один из S.M.A.R.T.-атрибутов, а именно Seek Error Rate. Видимо, наличие четырех пластин и восьми головок чтения/записи в дисках Seagate большой емкости требует очень высокой точности позиционирования головок, что негативным образом отражается на надежности этих дисков. Кроме того, точно так же, как и в случае с диском Seagate ST3750640AS, сканирование поверхности диска утилитой HDD Scan v.2.8 выявило большое количество секторов с временем отклика от 150 до 500 мс, которые возникли в результате падения диска. Собственно, выводы в отношении диска Seagate ST3750640NS можно сделать точно такие же, как и для диска Seagate ST3750640AS: он плохо перенес падение и, хотя и не утратил своей работоспособности, стал очень ненадежным. Данный диск был самым легким и тонким в нашем тестировании, а потому мы надеялись, что падение он перенесет без осложнений. Никаких внешних повреждений этот диск при ударе не получил и вообще обнаружить последствия падения было непросто. Он заработал как ни в чем не бывало, но после сканирования поверхности диска утилитой HDD Scan v.2.8 выяснилось, что у него вследствие падения образовалось 227 сбойных секторов, которые сконцентрированы в одном месте на поверхности диска. Видимо, при падении произошло повреждение поверхности пластины. Выяснить скорость чтения и время доступа оказалось невозможным. Утилита HD Tune постоянно выдавала ошибку чтения данных с диска. По показаниям утилиты HDD Drive Inspector Professional 2.61, после падения надежность этого диска снизилась до 64%. При этом ухудшились значения таких S.M.A.R.T.-атрибутов, как Reallocated Sector Count и Seek Error Rate, то есть механика диска все-таки получила незначительные повреждения. В целом же можно констатировать, что диск Seagate ST3160815AS вполне успешно перенес падение и получил повреждения, которые хотя и снизили его надежность, но не привели к полной потере работоспособности. Приземлился этот диск вполне удачно и никаких видимых повреждений не получил. Более того, при подключении к компьютеру он заработал как ни в чем не бывало! Однако в ходе проверки выяснилось, что падение все-таки не прошло бесследно. Во-первых, у диска «сошел с ума» температурный датчик. При работе с утилитой HDD Touch постоянно всплывало сообщение, что температура диска превышает критическую, хотя на ощупь диск был совершенно холодным. К концу процесса сканирования поверхности диска на наличие сбойных блоков (Bad blocks) его датчик показывал температуру 72 °С. По показаниям утилиты HDD Drive Inspector Professional 2.61, после падения надежность этого диска уменьшилась со 100 до 98%. При этом ухудшились значения таких S.M.A.R.T.-атрибутов, как Raw Read Error Rate, Spin Up Time, Reallocated Sector Count, Reallocation Events Count и Current Pending Sector Count. Судя по описаниям данных атрибутов, у этого диска появились незначительные проблемы с механической подсистемой и состоянием поверхности диска. Подчеркиваем: речь идет лишь об очень незначительном ухудшении состояния диска, ведь для многих дисков надежность в 98% соответствует новому диску. Сканирование поверхности диска утилитой HDD Scan v.2.8 выявило наличие 226 сбойных секторов. Правда, по отношению к объему всего диска это составляет ничтожно малую величину и в расчет ее можно не принимать. Никаких видимых повреждений диск WDC WD2500KS не получил, однако это вовсе не означает, что он нормально перенес падение. К сожалению, выяснить скоростные характеристики диска WD2500 после падения оказалось не так-то просто. Утилита HDD Touch постоянно выдавала ошибку доступа к данным на диске в ходе измерения скорости чтения и времени доступа. Поэтому, прежде чем проводить измерение скоростных характеристик диска, мы решили его отформатировать и установить на него операционную систему. Первая процедура увенчалась успехом, а вот все попытки установить на диск ОС Windows Vista окончились неудачно, то есть в качестве системного его уже нельзя было использовать. По показаниям утилиты HDD Drive Inspector Professional 2.61, после падения надежность этого диска снизилась до 0%. Ухудшились такие S.M.A.R.T.-атрибуты, как Reallocated Sector Count, Seek Error Rate и Reallocation Events Count, причем атрибуты Reallocated Sector Count и Reallocation Events Count достигли своего критического значения. Сканирование поверхности диска утилитой HDD Scan v.2.8 выявило 112 сбойных секторов, а также большое количество секторов с временем отклика более 500 мс. Фактически после падения этот диск пришел в негодное состояние, поскольку были повреждены механика привода и поверхность пластин диска. О том, как этот диск перенес падение, писать особенно нечего — он вообще его не перенес! То ли шмякнулся диск неудачно, то ли механика у него совсем хлипкая, но факт остается фактом: после падения мы получили стопроцентный «труп», которому уже не могла помочь никакая «реанимация». При подключении к компьютеру он не инициализировался на уровне BIOS, и все дальнейшие манипуляции оказались бессмысленными. Поэтому единственное, что можно было сделать с данным диском, — это вскрыть его. Что мы и предприняли. Впрочем, это не позволило нам выяснить причину его скорой кончины. Что именно вышло из строя у этого диска при падении, так и осталось загадкой. «Жесткие диски хорошо отбить с двух сторон, вымочить в уксусе и запекать в духовке при температуре 100 °С в течение 30 мин. Соль, перец — по вкусу». Это не цитата из кулинарной книги, а наш «рецепт» следующего экстремального теста. Собственно, диски мы уже отбили (причем как следует), осталось лишь прожарить их в духовом шкафу. В уксусе вымачивать их мы не будем (все-таки диски у нас свежайшие). Впрочем, шутки в сторону. На следующем этапе тестирования мы попытались оценить устойчивость дисков к перегревам, для чего выдерживали их в духовом шкафу при температуре 100 °С в течение 30 мин. После такого нагрева диски опять подвергались тщательному тестированию с использованием диагностических утилит HDD Drive Inspector Professional 2.61 и HDD Scan v.2.8. Сканирование поверхности диска утилитой HDD Scan v.2.8 выявило, что после нагрева количество сбойных секторов диска практически не изменилось. Так, до нагрева количество сбойных секторов составляло 227, а после нагрева их стало 230. По показаниям утилиты HDD Drive Inspector Professional 2.61, после нагрева надежность этого диска, равно как и значения различных S.M.A.R.T.-атрибутов, не изменилась. После нагрева характеристики этого диска никак не изменились. Тестирование поверхности диска утилитой HDD Scan v.2.8 не выявило ни одного сбойного сектора (напомним, что их не было и после падения), а по показаниям утилиты HDD Drive Inspector Professional 2.61, не изменились и значения S.M.A.R.T.-атрибутов диска. По показаниям утилиты HDD Drive Inspector Professional 2.61, после нагрева надежность этого диска снизилась с 19 до 17%. Сканирование поверхности диска утилитой HDD Scan v.2.8 также не выявило каких-либо кардинальных изменений в состоянии диска после нагрева. Как и для всех остальных дисков, нагрев практически никак не отразился на состоянии диска. Так, после нагрева, по показаниям утилиты HDD Scan v.2.8, количество сбойных секторов не изменилось. Кроме того, по показаниям утилиты HDD Drive Inspector Professional 2.61, после нагрева надежность этого диска даже немного возросла (с 23 до 27%). Данный результат, конечно же, не позволяет утверждать, что нагрев диска пошел ему на пользу. Скорее, незначительное изменение S.M.A.R.T.-атрибутов — это всего лишь результат погрешности измерения. Ухудшить состояние этого диска, в общем-то, уже сложно. Напомним, что после падения его надежность снизилась до 0%. Нагрев диска лишь ухудшил состояние некоторых S.M.A.R.T.-атрибутов (значение атрибута Seek Error Rate уменьшилось с 186 до 179), да и количество сбойных секторов выросло с 112 до 124. По показаниям утилиты HDD Drive Inspector Professional 2.61, после нагрева надежность этого диска не изменилась (значение надежности 98%). А вот сканирование поверхности диска утилитой HDD Scan v.2.8 выявило, что количество сбойных секторов увеличилось с 226 до 287. Итак, учитывая результаты нашего тестирования, мы пришли к выводу, что современные жесткие диски — это крайне ненадежные устройства, которые требуют очень нежного к себе обращения. Встряски, вибрации, падения — все это очень негативно отражается и на надежности, и на производительности дисков. Фактически из семи дисков нормально прошел все испытания только один — WDC WD1600JS. Все же остальные если и не утратили работоспособности, то существенно потеряли в надежности, и о нормальной их эксплуатации уже не может быть и речи. Конечно, на основании результатов этого тестирования нельзя делать вывода о том, что диски компании Western Digital более надежны, чем диски Seagate или Samsung. Скорее всего, диску WDC WD1600JS в этот раз просто повезло, а при очередном падении он запросто вообще может выйти из строя. Поэтому, если хотите, чтобы ваши жесткие диски служили долго, старайтесь их не ронять (особенно если речь идет о внешнем диске). | 
