Технология SMART

Технология SMART

S.M.A.R.T. (англ. Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology) — технология оценки состояния жёсткого диска встроенной аппаратурой самодиагностики, а также механизм предсказания времени выхода его из строя.

История

Первый жёсткий диск, обладающий системой самодиагностики, был представлен в 1992 г. фирмой IBM в дисковых массивах IBM 9337 для серверов AS/400, использующих IBM 0662 SCSI-2 диски. Технология была названа Predictive Failure Analysis (PFA). Измерялось несколько ключевых параметров, и их оценка велась непосредственно в firmware диска. Результат был ограничен одним битом: либо хорошо, либо значение тестируемого параметра сомнительное и может скоро привести диск к выходу из строя.
Позже компаниями Compaq, Seagate, Quantum, Conner была разработана другая технология, названная IntelliSafe. В ней был общий протокол выдачи информации о состоянии жёсткого диска, но измеряемые параметры и их пороги каждая компания определяла самостоятельно.
В начале 1995 г. Compaq предложила провести стандартизацию, что было поддержано IBM, Seagate, Quantum, Conner, Western Digital (Western Digital на тот момент ещё не имели системы слежения за параметрами жёсткого диска). За основу была взята технология IntelliSafe. Совместно разработанный стандарт назвали S.M.A.R.T.
SMART I предусматривал мониторинг основных параметров и запускался только после команды по интерфейсу.
При разработке SMART II подключилась Hitachi, предложив методику полной самодиагностики накопителя (extended self-test), также появилась функция журналирования ошибок.
В SMART III появилась функция обнаружения дефектов поверхности и возможность их восстановления «прозрачно» для пользователя.

Описание

SMART производит наблюдение за основными характеристиками накопителя, каждая из которых получает оценку. Характеристики можно разбить на две группы:

1. параметры, отражающие процесс естественного старения жёсткого диска (число оборотов шпинделя, число перемещений головок, количество циклов включения-выключения);
2. текущие параметры накопителя (высота головок над поверхностью диска, число переназначенных секторов, время поиска дорожки и количество ошибок поиска).

Данные хранятся в шестнадцатеричном виде, называемом «raw value», а потом пересчитываются в «value» — значение, символизирующее надёжность относительно некоторого эталонного значения. Обычно «value» располагается в диапазоне от 0 до 100 (некоторые атрибуты имеют значения от 0 до 200 и от 0 до 253).

Высокая оценка говорит об отсутствии изменений данного параметра или медленном его ухудшении. Низкая говорит о возможном скором сбое.

Значение, меньшее, чем минимальное, при котором производителем гарантируется безотказная работа накопителя, означает выход узла из строя.

Технология SMART позволяет осуществлять:

1. мониторинг параметров состояния;
2. сканирование поверхности;
3. сканирование поверхности с автоматической заменой сомнительных секторов на надёжные.

Следует заметить, что технология SMART позволяет предсказывать выход устройства из строя в результате механических неисправностей, что составляет около 60 % причин^[1], по которым винчестеры выходят из строя. Предсказать последствия скачка напряжения или повреждения накопителя в результате удара SMART неспособна.

Следует отметить, что накопители НЕ МОГУТ сами сообщать о своём состоянии посредством технологии SMART, для этого существуют специальные программы. Таким образом, использование технологии SMART немыслимо без двух составляющих:

1. ПО, встроенного в контроллер накопителя.
2. Внешнего ПО, встроенного в хост.

Программы, отображающие состояние SMART-атрибутов, работают по следующему алгоритму:

— Проверяют наличие поддержки технологии SMART накопителем.

— Подают в накопитель команду запроса SMART-таблиц.

— Получают таблицы в буфер приложения.

— Разбирают табличные структуры, извлекая из них номера атрибутов и их числовые значения.

— Сопоставляют стандартизированные номера атрибутов их названиям (иногда — в зависимости от типа, модели или фирмы-изготовителя HDD, как, например, в программе Victoria).

— Выводят числовые значения в удобном для восприятия виде (тут каждый программист может делать по-своему, например, конвертировать HEX-значения в десятичные).

— Извлекают из таблиц флаги атрибутов (признаки, характеризующие назначение атрибута в рамках конкретной firmware накопителя, например, «жизненно важный» или «счётчик»).

— На основании всех таблиц, значений и флагов выводят общее состояние устройства.

Атрибуты SMART

Таблица известных атрибутов SMART выглядит следующим образом:

Легенда
Критический параметр — красный фон строки	Индикатор возможной скорой поломки устройства

№	Hex	Имя атрибута	Описание
01	01	Raw Read Error Rate	Частота ошибок при чтении данных с диска, происхождение которых обусловлено аппаратной частью диска.
02	02	Throughput Performance	Общая производительность диска. Если значение атрибута уменьшается, то велика вероятность, что с диском есть проблемы.
03	03	Spin-Up Time	Время раскрутки пакета дисков из состояния покоя до рабочей скорости.
04	04	Start/Stop Count	Полное число запусков/остановок шпинделя. У дисков некоторых производителей (например, Seagate) — счётчик включения режима энергосбережения. В поле raw value хранится общее количество запусков/остановок диска.
05	05	Reallocated Sectors Count	Число операций переназначения секторов. Когда диск обнаруживает ошибку чтения/записи, он помечает сектор «переназначенным» и переносит данные в специально отведённую область. Вот почему на современных жёстких дисках нельзя увидеть bad-блоки — все они спрятаны в переназначенных секторах. Этот процесс называют remapping, а переназначенный сектор — remap. Чем больше значение, тем хуже состояние поверхности дисков. Поле raw value содержит общее количество переназначенных секторов.
06	06	Read Channel Margin	Запас канала чтения. Назначение этого атрибута не документировано. В современных накопителях не используется.
07	07	Seek Error Rate	Частота ошибок при позиционировании блока головок. Чем их больше, тем хуже состояние механики и/или поверхности жёсткого диска.
08	08	Seek Time Performance	Средняя производительность операции позиционирования магнитными головками. Если значение атрибута уменьшается, то велика вероятность проблем с механической частью.
09	09	Power-On Hours (POH)	Число часов (минут, секунд — в зависимости от производителя), проведённых во включенном состоянии. В качестве порогового значения для него выбирается паспортное время наработки на отказ (MTBF — mean time between failure).
10	0A	Spin-Up Retry Count	Число повторных попыток раскрутки дисков до рабочей скорости в случае, если первая попытка была неудачной. Если значение атрибута увеличивается, то велика вероятность неполадок с механической частью.
11	0B	Recalibration Retries	Количество повторов запросов рекалибровки в случае, если первая попытка была неудачной. Если значение атрибута увеличивается, то велика вероятность проблем с механической частью.
12	0C	Device Power Cycle Count	Количество полных циклов включения-выключения диска.
13	0D	Soft Read Error Rate	Число ошибок при чтении по вине программного обеспечения.
184	B8	End-to-End error	Данный атрибут - часть технологии HP SMART IV, это означает, что после передачи через кэш памяти буфера данных паритет данных между хостом и жестким диском не совпадают.[2]
190	BE	Airflow Temperature (WDC)	Температура воздуха внутри корпуса жёсткого диска для дисков Western Digital. Для дисков Seagate рассчитывается по формуле (100 — HDA temperature).
191	BF	G-sense error rate	Количество ошибок, возникающих в результате ударных нагрузок.
192	C0	Power-off retract count	Число циклов выключений или аварийных отказов.
193	C1	Load/Unload Cycle	Количество циклов перемещения блока магнитных головок в парковочную зону / в рабочее положение.
194	C2	HDA temperature	Здесь хранятся показания встроенного термодатчика.
195	C3	Hardware ECC Recovered	Число коррекции ошибок аппаратной частью диска (ошибок чтения, ошибок позиционирования, ошибок передачи по внешнему интерфейсу).
196	C4	Reallocation Event Count	Число операций переназначения. В поле «raw value» атрибута хранится общее число попыток переноса информации с переназначенных секторов в резервную область. Учитываются как успешные, так и неуспешные попытки.
197	C5	Current Pending Sector Count	В поле хранится число секторов, являющихся кандидатами на замену. Они не были ещё определены как плохие, но считывание с них отличается от чтения стабильного сектора, это так называемые подозрительные или нестабильные сектора. В случае успешного последующего прочтения сектора он исключается из числа кандидатов. В случае повторных ошибочных чтений накопитель пытается восстановить его и выполняет операцию переназначения.
198	C6	Uncorrectable Sector Count	Число неисправимых ошибок при обращении к сектору. {Возможно, имелось в виду «число некорректируемых секторов», но никак не число самих ошибок!} В случае увеличения числа ошибок велика вероятность критических дефектов поверхности и/или механики накопителя.
199	C7	UltraDMA CRC Error Count	Число ошибок, возникающих при передаче данных по внешнему интерфейсу.
200	C8	Write Error Rate / Multi-Zone Error Rate	Показывает общее количество ошибок, происходящих при записи сектора. Может служить показателем качества поверхности и механики накопителя.
201	C9	Soft read error rate	Частота появления «программных» ошибок при чтении данных с диска. Данный параметр показывает частоту появления ошибок при операциях чтения с поверхности диска по вине программного обеспечения, а не аппаратной части накопителя.
202	Ca	Data Address Mark errors	Number of Data Address Mark (DAM) errors (or) vendor-specific.
203	CB	Run out cancel	Количество ошибок ECC.
204	CC	Soft ECC correction	Количество ошибок ECC, скорректированных программным способом.
205	CD	Thermal asperity rate (TAR)	Number of thermal asperity errors.
206	CE	Flying height	Высота между головкой и поверхностью диска.
207	CF	Spin high current	Amount of high current used to spin up the drive.
208	D0	Spin buzz	Number of buzz routines to spin up the drive.
209	D1	Offline seek performance	Drive’s seek performance during offline operations.
220	DC	Disk Shift	Дистанция смещения блока дисков относительно шпинделя. В основном возникает из-за удара или падения. Единица измерения неизвестна.
221	DD	G-Sense Error Rate	Число ошибок, возникших из-за внешних нагрузок и ударов. Атрибут хранит показания встроенного датчика удара.
222	DE	Loaded Hours	Время, проведённое блоком магнитных головок между выгрузкой из парковочной области в рабочую область диска и загрузкой блока обратно в парковочную область.
223	DF	Load/Unload Retry Count	Количество новых попыток выгрузок/загрузок блока магнитных головок в/из парковочной области после неудачной попытки.
224	E0	Load Friction	Величина силы трения блока магнитных головок при его выгрузке из парковочной области.
226	E2	Load 'In'-time	Время, за которое привод выгружает магнитные головки из парковочной области на рабочую поверхность диска.
227	E3	Torque Amplification Count	Количество попыток скомпенсировать вращающий момент.
228	E4	Power-Off Retract Cycle	Количество повторов автоматической парковки блока магнитных головок в результате выключения питания.
230	E6	GMR Head Amplitude	Амплитуда «дрожания» (расстояние повторяющегося перемещения блока магнитных головок).
231	E7	Temperature	Температура жёсткого диска.
240	F0	Head flying hours	Время позиционирования головки.
250	FA	Read error retry rate	Число ошибок во время чтения жёсткого диска.

Примечания

1. ↑ Вероятность предсказания
2. ↑ S.M.A.R.T. attribute list (ATA)

Ссылки

• Failure Trends in a Large Disk Drive Population (англ.).
• Технология SMART.
• Ликбез по SMART.