Жесткий диск очень чувствительное к тряскам и ударам устройство и поэтому требует к себе очень внимательного отношения. Любой отказ или неисправность в накопителе может обернуться частичной или полной потерей очень важной и порой бесценной информации. Значительная доля неисправностей в накопителях является следствием непредусмотренных спецификациями механических воздействий на них.
Отказы, возникающие при эксплуатации носителей информации на жестких дисках, могут быть вызваны очень многими причинами, в том числе и производственными дефектами. Внешние механические воздействия, жесткие удары, сотрясения, толчки, являются неявными причинами отказов жестких дисков в 50% случаев. Накопитель в 95% случаев получает ударные механические повреждения именно в те, моменты, когда он находится вне корпуса компьютера.
Одной из частых причин отказов является падение жесткого диска. Падение, даже с очень небольшой высоты, может вызвать внутренние повреждения в накопителе, причем внешне корпус винчестера будет выглядеть безупречно, и на нем не будет следов механического воздействия. Подобные неисправности опасны тем, что они проявят себя позже, постепенно ухудшая параметры накопителя, они несут угрозу хранящимся на накопителе данным. Поэтому только спустя некоторое время пользователи видят на своем накопителе результаты удара о котором даже и не подозревали. Больше всего жесткие диски уязвимы перед механическими воздействиями в тот момент, когда они извлечены из оригинальной упаковки изготовителя, которая специально разработана для защиты накопителя после того, как он покинул заводские пределы. Жесткий диск, установленный в корпус компьютера, в какой-то мере защищен от внешних воздействий, т.к. в большинстве случаев корпус PC поглощает энергию ударного воздействия, и степень воздействия на накопитель может быть значительно снижена. Чаще всего жесткие диски испытывают ударные воздействия в моменты транспортировок от поставщика к потребителю и в процессе его установки в корпус PC недостаточно квалифицированным или плохо осведомленным персоналом. В России ситуация часто усугубляется тем, что партии винчестеров перевозят неподготовленным для этого транспортом, не предусматривая никаких дополнительных мер защиты на случай столкновения автомобиля или просто резкого торможения. Обычно фирмы-продавцы комплектующих, при продаже винчестеров передают их покупателю упакованными в одну единственную электростатическую оболочку. И нет гарантии, что сам продавец, не стукнул нечаянно этот диск, а это очень вероятно (достаточно посмотреть, как с винчестерами обращаются). Сильное ударное воздействие жесткий диск может испытать, если его случайно заденут монтажным инструментом, например отверткой, или стукнут два винчестера между собой, или накопитель получит удар в результате усиленного проталкивания винчестера на его посадочное место в корпусе компьютера. Наиболее пагубными являются удары с большой энергетической силой и короткой длительностью воздействия, (обычно это составляет сотни G за менее чем одну миллисекунду). Ударные воздействия выходящие за пределы «ударостойкости» стандартных накопителей могут вызвать внутри накопителей следующие нежелательные последствия:
Чаще всего последствием удара в накопителе является "шлепок головок". Он происходит если энергия удара направлена вертикально или под некоторым углом к горизонтальной плоскости диска. В этом случае, происходит отрыв магнитной головки от поверхности диска и затем ее резкое опускание на поверхность магнитного диска. Головка врезается в поверхность своей кромкой, положение головки выравнивается и она с силой прижимается к поверхности всей плоскостью. В результате этого диск получает поверхностные повреждения, мельчайшие частички и осколки рассеиваются по поверхности магнитного диска. По причине магнитной природы диска и микроскопического размера, осколки улететь за пределы диска не смогут ( даже с учетом действия центробежных сил, возникающих при вращении диска с очень большой скоростью). Кроме того, после удара, сама головка может получить физическое повреждение, а ее магнитные свойства резко ухудшаются. На практике данные повреждения проявляются в виде так называемых "битых кластеров". Если просматривать такой диск в программах с визуальным интерфейсом типа Norton Speed Disk, то повреждения поверхности проявятся в виде одного или нескольких хаотично расположенных сбойных кластеров. Повреждения вызванные дефектом одной из головок проявятся в виде гораздо большего количества дефектных кластеров и в их расположении будет четко отслеживаться некоторая закономерность. Но даже в том случае, если дефекты на диске не проявились сразу после ударного воздействия на накопитель, эти дефекты дадут о себе знать позже - через месяц или даже через год.
Наиболее опасны удары в рабочем состоянии для накопителей использующих магниторезистивные головки (MR), а большинство современных накопителей на жестких дисках используют при чтении данных именно магнитно-резистивные головки. Элемент чтения такой головки представляет собой очень тонкую пленку специального материала, которая меняет свое сопротивлении в соответствии с расположением магнитных доменов на поверхности вращающегося диска. Полярность этих доменов, определяется записанной на диск информацией. Принцип работы магнитно-резистивной головки состоит в изменении сопротивления электрическому току в соответствии с изменением магнитного поля. Изменение сопротивления пленки, регистрируется специальным каналом чтения и передается на дальнейшую обработку компаратору, окончательно определяющему, что было записано, ноль или единица. MR головки обладают еще одним опасным свойством - конечное активное сопротивление пленки зависит от ее температуры. При нормальных рабочих оборотах диска, воздушный поток приподнимает головку над диском, и она “плывет” на расстоянии в несколько микрометров над гладкой поверхностью диска, не касаясь его. Мельчайшие частицы или неровности сопоставимые по размерам с зазором между головкой и диском, проносясь с огромной скоростью, под “плывущей” головкой задевают ее и трение мгновенно разогревает головку. Из-за нагрева изменяется сопротивление пленочного покрытия головки (оно резко повышается). Канал чтения не верно интерпретирует изменение сопротивления головки и правильное чтение данных в этом месте становится невозможным. Постоянное воздействие температуры быстро старит головку, а проносящиеся под головкой частицы действуют как абразивная шкурка царапая поверхность. Способность головки реагировать на изменение магнитного поля ухудшается. Со временем на диске появляются все новые и новые нечитаемые сектора - то есть диск начал "сыпаться", и скоро головка окончательно выйдет из строя.
Проскальзывание дисков в узле крепления пакета из-за удара происходит достаточно редко. Диск бывает сдвинут от своего первоначального положения на какую-то величину, и в соответствии с этим положение головок уже не соответствует записанной на диск дорожке. Для автоматического устранения этого дефекта некоторые фирмы применяют специальные технологии OPR (once per revolution compensation )
Дефекты возникающие в подшипнике ведут к повышенной шумности и вибрациям винчестера, к нагреву подшипника и двигателя, что в конечном итоге может привести к отказу двигателя, поэтому защите от ударов и прочности подшипников вращения дисков фирмы уделяют большое внимание.
Уровень ударного воздействия, которому подвергнулся накопитель измеряют в единицах кратных ускорению свободного падения G ( 9,8 м с2).
Ударостойкость в рабочем состоянии определяется стойкостью накопителя к ударам во время выполнения операций записи/чтения, при которых обеспечивается их безошибочность
Ударостойкость в отключенном состоянии определяет устойчивость накопителя к ударам в нерабочем (отключенном) состоянии при которых накопитель не получает внутренних повреждений. Ударные воздействия, полученные в этих случаях, могут исчисляться сотнями G за время в 1-2 миллисекунды. Ударостойкость достигает значений до 70-150G у новейших, собранных с применением технологий защиты.
Осторожность и квалифицированность людей обращающихся с накопителями - одно из возможных решений проблемы. Но более 30% жестких дисков устанавливаются в компьютеры не подготовленным персоналом вне фирм производителей компьютеров. В России этот процент гораздо выше. Много случаев ударных воздействий являются следствием случайности, а не халатности.
В последнее время производители накопителей разработали целый ряд недорогих и эффективных технологических решений по повышению ударной стойкости и надежности накопителей. Они представляют собой ряд улучшений и новых технологических решений в конструкции накопителя, направленных, прежде всего, на поглощение и минимизацию отрицательного эффекта ударов с высокой энергией и коротким временем воздействия. Решения примененные инженерами фирмы Quantum исключают или значительно уменьшают высоту отрыва головки при ударе. Основная энергия удара поглощается остальными конструкциями накопителя, что предотвращает шлепок и появление осколков, ведущих к преждевременному старению жесткого диска (технология SPS I).
Разработчики аппаратуры жестких дисков принимают и дополнительные меры, защищающие работающий накопитель от выполнения операций записи /чтения в моменты удара и тряски, возникающие при толчках системного блока работающего компьютера. В этом случае вместо записи на диск, данные кэшируются, и будут записаны на диск позже, когда энергия толчка будет поглощена и диск будет находится в спокойном состоянии (технология SPS II)
Некоторые фирмы-производители внедрили ряд технологических решений направленных на улучшение нерабочей ударостойкости носителей. Технология GFP (G-force protection) компании Seagate обеспечивает большую степень защиты таких компонентов жестких дисков как двигатель, подшипники вращения дисков, головки, гибкие держатели головок и дисков.
Уменьшив массу и размеры головок, а так же увеличив величину клиренса между держателем и диском, разработчики заметно уменьшили кинетическую энергию этих компонентов приобретаемую ими в процессе удара. Вероятность шлепка головок по диску в момент внешнего воздействия становится меньше. Особое внимание уделяется защите и прочности подшипников вращения дисков и узлу крепления дисков в пакете. Дефекты возникающие в подшипнике ведут к повышенной шумности и вибрациям винчестера, что может привести к отказу двигателя.
Проскальзывание дисков в узле крепления пакета из-за удара происходит достаточно редко, но жесткие диски семейства Barracuda и Cheetah (благодаря встроенной системе коррекции головок на каждый оборот диска - once per revolution compensation - OPR) имеют возможность работать с проскользнувшим диском. Сервосистема диска использует OPR для определения величины, на сколько сдвинут диск от своего первоначального положения, и в соответствии с этим корректирует положение головок, так чтобы положение головки соответствовало записанной на диск дорожке. В технологии GPS сейчас используется улучшенная система OPR, что вдвое увеличивает способность сервосистемы обслуживать сдвинутые диски. В целом, применение GPS позволит, по мнению производителя, увеличить сопротивляемость ударным воздействиям на 30% для дисков Barracuda и на 40% для семейства Cheetah.
Разработчики жестких дисков фирмы Maxtor, укрепив покрытие магнитного диска в landing zone, заметно уменьшили вероятность появления мелких частиц и осколков в случае, когда головка все же ударялась о диск накопителя в отключенном состоянии(в нерабочем состоянии головки винчестера размещаются в так называемой landing zone, в зоне, куда запись информации никогда не производится). Кроме того у дисков Maxtor держатели сделаны гораздо более упругими, но в связи сэтим разработчикам компании, увеличившим упругость держателя пришлось дополнительно принять меры для обеспечения прежнего "парения" головок над диском во время его вращения.
В связи с тем, что наиболее опасным эффектом является не столько сам шлепок, а в основном частицы и осколки на диске, появившиеся в результате шлепка, то были приняты меры, делающие появление осколков мене вероятным. Для этого инженеры компании изменили конструкцию крепления головки к держателю таким образом, что бы даже во время шлепка, головка ударялась о диск равномерно всей поверхностью (это в несколько раз уменьшает вероятность появления осколков и частиц после удара головки).
Некоторые фирмы в целях удешевления накопителей не применяют специальных мер защиты, надеясь на очень осторожное и бережное отношение к накопителям со стороны эксплуатационного персонала (к таким фирмам относится например известная компания Samsung).
При покупке жесткого диска желательно приобретать диски c хорошей удароустойчивостью (150G у новейших, собранных с применением технологий защиты). Эксплуатируя новый винчестер, обратите внимание на появившиеся сбойные кластеры в течение гарантийного срока, и если появился хотя бы один - лучше срочно поменяйте диск по гарантии. Утверждения продавцов, что допустимы один или два дефектных кластера не соответствуют нормам безотказной работы жестких дисков. Современные диски с интеллектуальными контроллерами автоматически заменяют обнаруженные дефектные блоки на блоки расположенные на резервных цилиндрах, и если появились дефектные кластеры это означает, что резервные цилиндры полностью использованы для подмены дефектных. Появление битых кластеров неизбежно приведет к появлению новых и новых, вплоть до выхода винчестера из строя.
Версия сайта для слабовидящих