Воздушные фильтры

Подробности

Родительская категория: Накопители на жестких дисках

Категория: Основные компоненты жестких дисков

Почти во всех накопителях на жестких дисках используются два воздушных фильтра: рециркуляции и барометрический. В отличие от сменных фильтров, которые устанавливались в старых накопителях больших машин, они располагаются внутри корпуса и не подлежат замене в течение всего срока службы накопителя.

В старых накопителях происходила постоянная перекачка воздуха извне во внутрь устройства и, наоборот, сквозь фильтр, который нужно было периодически менять. В современных устройствах от этой идеи отказались. Фильтр рециркуляции в блоке HDA предназначен только для очистки внутренней “атмосферы” от небольших частиц рабочего слоя носителя (а также от любых других мелких частиц, попадающих внутрь HDA), которые несмотря на все предпринимаемые меры все же осыпаются с дисков при “взлетах” и “посадках” головок. Поскольку накопители ПК герметизированы и в них не происходит перекачки воздуха снаружи, они могут работать даже в условиях сильного загрязнения окружающего воздуха (см. рисунок ниже).

Выше отмечалось, что блок HDA герметичен, однако это не совсем так. Внешний воздух проникает внутрь HDA сквозь барометрический фильтр, так как это необходимо для выравнивания давления внутри и снаружи блока. Именно потому, что жесткие диски не являются полностью герметичными устройствами, изготовители указывают для них диапазон высот над уровнем моря, в котором они сохраняют работоспособность (обычно от –300 до +3000 м).

Для некоторых моделей максимальная высота подъема ограничена 2000 м, поскольку в более разреженном воздухе просвет между головками и поверхностями носителей оказывается недостаточным. По мере изменения атмосферного давления воздух выходит из накопителя или, наоборот, проникает в него сквозь вентиляционное отверстие, чтобы выровнять давление снаружи и внутри устройства. Тем не менее это не приводит к загрязнению “атмосферы” внутри накопителя. Дело в том, что барометрический фильтр, установленный на этом отверстии, способен задерживать частицы размером более 0,3 мкм, что соответствует стандартам чистоты атмосферы внутри блока HDA. В некоторых устройствах используются более плотные (тонкие) фильтры, позволяющие задерживать еще более мелкие частицы. Вы легко обнаружите вентиляционные отверстия на большинстве блоков HDA, в то время как сами барометрические фильтры находятся внутри блока.

Несколько лет назад я проводил на Гавайях семинар, на котором присутствовали сотрудники астрономической обсерватории, расположенной на горе МаунаКеа. Они жаловались, что во всех их компьютерах жесткие диски очень быстро выходят из строя, а некоторые отказываются работать с самого начала. В этом нет ничего удивительного, поскольку обсерватория находится на вершине горы, высота которой — 4200 м, а в таких условиях даже люди ощущают дискомфорт. Поэтому всем сотрудникам обсерватории было предписано пользоваться для хранения данных только дискетами или накопителями на магнитной ленте. Через некоторое время компания Adstar (дочернее предприятие IBM, занимающееся производством жестких дисков) разработала серию полностью герметичных накопителей (но, конечно, с воздухом внутри) формата 3,5 дюйма. Поскольку воздух в этих устройствах находится под давлением, подобные накопители могут работать на любой высоте над уровнем моря (например, в самолете) и даже в экстремальных условиях — выдерживать сотрясения, колебания температур и т.д. Такие накопители предназначены для военных и промышленных целей и, естественно, стоят несколько дороже обычных.

Программы кэширования и кэш-контроллер

Подробности

Родительская категория: Накопители на жестких дисках

Категория: Характеристики накопителей на жестких дисках

Быстродействие дискового накопителя можно существенно повысить, если воспользоваться специальными программами кэширования, например SMARTDRV (DOS) и VCASHE (Windows). Эти программы “подключаются” к прерыванию жесткого диска на уровне BIOS (перехватывают прерывание BIOS) и обрабатывают запросы на считывание и запись, направляемые приложениями и драйверами устройств в BIOS.

Если приложению понадобилось считать порцию данных с жесткого диска, кэш-программа перехватывает соответствующий запрос, проверяет наличие определенных условий (о которых будет сказано ниже) и, если они не удовлетворяются, передает запрос в неизменном виде контроллеру накопителя. Считанные в накопителе данные не только передаются приложению, но и сохраняются в специальном буфере (кэше). В зависимости от размера кэша в нем могут храниться данные из достаточно большого количества секторов.

Если приложению нужно считать дополнительные данные, кэш-программа вновь перехватывает запрос и проверяет, не хранятся ли запрошенные данные в буфере. Если хранятся, то они немедленно передаются приложению без непосредственного обращения к диску. Можете представить себе, насколько этот прием ускоряет доступ к диску (и заодно сказывается на результатах измерений быстродействия накопителя).

Большинство современных контроллеров включают встроенный кэш той или иной разновидности, которому не нужно перехватывать и использовать прерывания BIOS. Кэширование осуществляется на аппаратном уровне, и обычные программы измерения быстродействия накопителей его “не замечают”. Первыми подобного рода устройствами в накопителях были буфера опережающего считывания дорожки, благодаря которым удалось получить коэффициент чередования 1:1. В одних современных контроллерах просто увеличен размер этих буферов, а в других используются более интеллектуальные устройства, по своим возможностям близкие к кэш-программам.

Во многих накопителях ATA и SCSI кэш-память расположена непосредственно во встроенном контроллере. Большинство современных накопителей АТА имеют встроенную кэш-память объемом 2 Мбайт; во многих высокоэффективных накопителях АТА объем кэш-памяти достигает 8 Мбайт. Как правило, накопители SCSI имеют кэш-память объемом 8 Мбайт, а в некоторых из них установлен кэш объемом 16 Мбайт. В былые времена 1 или 2 Мбайт оперативной памяти хватало для всей системы. Сейчас же некоторые 3,5-дюймовые накопители имеют до 16 Мбайт кэш-памяти, которая встраивается непосредственно в устройство.

Несмотря на то что программное и аппаратное кэширование данных позволяет существенно повысить производительность накопителей при обычных операциях считывания и записи, реальная (физическая) скорость передачи данных определяется только конструкцией самого устройства.

Акклиматизация жестких дисков

Подробности

Родительская категория: Накопители на жестких дисках

Категория: Основные компоненты жестких дисков

Барометрический фильтр не препятствует проникновению влаги внутрь блока HDA, поэтому по прошествии некоторого времени влажность воздуха внутри блока будет такой же, как и снаружи. Если влага начнет конденсироваться внутри блока HDA и в это время будет включено питание компьютера, то возникнут серьезные проблемы. В инструкциях по эксплуатации большинства жестких дисков приводятся таблицы или графики их акклиматизации при изменении условий окружающей среды (температуры и влажности). Особенно важно соблюдать эти условия при внесении накопителя с холода в теплое помещение, поскольку в такой ситуации конденсация влаги практически неизбежна. Данное обстоятельство, в первую очередь, должны учитывать владельцы портативных систем с жесткими дисками. Если, например, зимой оставить компьютер в багажнике автомобиля, а потом внести его в салон и включить без предварительного прогрева, то последствия для накопителя могут оказаться весьма печальными.

Приведенные ниже цитата и таблицы ниже взяты из инструкции к накопителям компании Control Data Corporation (позже переименованной в Imprimis, а затем — в Seagate). “Если вы принесли устройство из холодного помещения или с улицы, где температура не превышала 10°С, не вскрывайте упаковку до тех пор, пока не будут удовлетворены приведенные ниже требования; в противном случае из-за конденсации влаги может быть повреждена механическая часть устройства и/или рабочий слой дисков. Накопитель необходимо выдержать в заводской упаковке в предполагаемых условиях эксплуатации в течение времени, определяемого по приведенной здесь таблице.

Как видно из таблицы, чем холоднее накопитель, тем дольше он должен прогреваться перед включением (время прогрева может достигать суток и более)”.

Надежность

Подробности

Родительская категория: Накопители на жестких дисках

Категория: Характеристики накопителей на жестких дисках

Отправляясь в магазин за жестким диском, вы, несомненно, обратите внимание на такой параметр, как среднестатистическое время между сбоями (MTBF), которое обычно колеблется от 300 тыс. до 1 млн. часов и более. Я никогда не обращаю внимания на эти цифры, поскольку они являются чисто теоретическими.

Для правильного понимания этого важного параметра накопителя следует знать, как его вычисляют. Большинство производителей довольно продолжительное время выпускают накопители на жестких дисках, которые работают в компьютерах пользователей миллионы часов (если просуммировать время работы всех моделей). Для всех моделей накопителя вычисляется коэффициент сбоев отдельных компонентов, который затем учитывается при проектировании компонентов нового накопителя. Для платы управления используются стандартизированные промышленные методы предсказания сбоев. Таким образом, производитель может для новой модели накопителя на жестких дисках оценить вероятность сбоев на основе полученных ранее статистических данных.

Не менее важно понимать, что среднестатистическое время между сбоями определяется для всех накопителей одной модели, а не для отдельного накопителя. Если указано, что это время равно 500 тыс. часов, значит, ошибка может появиться при общем времени работы 500 тыс. часов всех накопителей данной модели. Если выпущен миллион накопителей данной модели и все они работают одновременно, то можно ожидать появления ошибки каждые полчаса. Параметр MTBF не применим для отдельного накопителя или небольшой выборки накопителей одной модели.

Кроме того, необходимо правильно понимать значение слова “ошибка”. В определении описанного выше параметра под ошибкой подразумевается полный выход из строя накопителя (т.е. когда его следует вернуть производителю), а не появляющиеся ошибки чтения или записи файлов.

Как указывают некоторые производители, параметр MTBF на самом деле следует расценивать как “среднестатистическое время до первой ошибки”, а не “между ошибками”. После первой ошибки устройство возвращается производителю и, как правило, не ремонтируется, а просто заменяется другим. Таким образом, понятие “среднего времени между ошибками” просто не имеет права на существование.

Подведем итог. Не следует уделять слишком много внимания такому параметру, как среднестатистическое время безотказной работы (MTBF). Для отдельного накопителя эта величина является не более чем неточно прогнозируемым показателем надежности. Однако если вам как администратору информационных систем приходится каждый год приобретать несколько тысяч компьютеров и накопителей или заниматься формированием и поддержкой множества различных систем, то стоит не только изучить эти показатели, но и познакомиться с методами их определения. Если удастся понять метод вычислений, используемый поставщиком, и определить фактическую надежность многих моделей накопителей, можно будет приобрести более надежные устройства и сэкономить время и деньги, необходимые для их обслуживания и поддержки.