Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
4
КП 230106.00.00. ПЗ ВВЕДЕНИЕ
Выпускаемые накопители информациипредставляют собой гамму запоминающих устройств с различным принципом действияфизическими и технически эксплуатационными характеристиками. Основным свойствоми назначением накопителей информации является ее хранение и воспроизведение.
Жесткий диск — магнитный диск, в которомносителями информации являются круглые алюминиевые пластины, обе поверхностикоторых покрыты слоем магнитного материала. Эти пластины тесно расположены рядом с блоком считывания/записи и размещаются в герметичной коробке для защитыот пыли, влаги и грязи. Принцип работы магнитных запоминающих устройств основанна способах хранения информации с использованием магнитных свойств материалов. Ножесткие диски могут со временем портиться следовательно информация находящаясяна них может потеряться и повлечь за этим большие потери времени и денег.
Структура отчета курсового проектасостоит из пяти разделов: основное теоретическое положение, постановка задачи,выбор метода решения, решение поставленной задачи и анализ итогов проделаннойработы.
В разделе “Основное теоретическоеположение” описываются S.M.A.R.T.технологии. В разделе “Постановка задачи” коротко описывается программныепродукты, предназначенные для работы с жестким диском. В разделе “Выбор методарешения” сравнивается программное обеспечение, предназначенное для работы сжестким диском, методом анализавыбирается программа, которая будет рассмотрена в данном курсовом проекте. Вразделе “Решение поставленной задачи” подробно описывается две абсолютно разныхпрограммы для тестирования жестких дисков и методы тестирования жестких дисков.Вразделе “Анализ итогов проделанной работы” были отображены проблемы cкоторыми пришлось столкнуться впроцессе выполнения данного курсового проекта.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
5
КП 230106.00.00. ПЗ 1 ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1 ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ S.M.A.R.T. ТЕХНОЛОГИЙ
S.M.A.R.T. (Self-MonitoringAnalysisandReportingTechnology) – технология самотестированияразработанная производителями жестких дисков для обеспечения более высокойстепени надежности хранения информации. Суть S.M.A.R.T. технологии заключаетсяв том, что винчестер сам аппаратно отслеживает состояние своейработоспособности и способен заранее предупредить пользователя о своем предаварийномсостоянии.
Впервые предложенная корпорацией Compaq технология S.M.A.R.T. в дальнейшем была поддержана вразработках крупнейшими мировыми производителями жестких дисков — Seagate Technology, IBM, Conner Peripherials, WesternDigital и Quantum.
Предложенная IBM технологияпредсказания надежности называется PFA (Predictive Failure Analysis). Оназаключается в измерении нескольких параметров, включая высоту полета головокнад поверхностью дисковых пластин, чтобы предсказать приближающийся сбой.Дисковые накопители, почувствовав ухудшение (деградацию) параметров своейработы, таких как упомянутая высота полета головок, изменяют технологическиепараметры доступные для считывания и анализа программой SMART HDD, которая всвою очередь уведомляет пользователя о надвигающемся сбое. После полученияпредупреждения пользователи получают возможность предпринять действия,необходимые для обеспечения безопасности своих данных. Немногим позжекорпорация Compaq сообщила о революционной разработкев области диагностики, названной IntelliSafe. Этатехнология, разработанная при участии Seagate, Quantum и Conner, отслеживаетмножество показателей и посылает управляющей программе информацию о порогеопасности. Дисковый накопитель затем решает, насколько вероятен сбой и в своюочередь передает сообщение системе вместе с вызвавшим тревогу показателем ипороговым значением. Показатели и пороговые значения, реализованные в
IntelliSafe, варьируются для жестких дисковкаждого производителя, но интерфейс и способ, которым сообщения передаются хост-системе, общие для всех. Compaqпостаралась сделать IntelliSafe общедоступной,представив свои спецификации для вычислительной среды IDE/АТА (документSFF-8035) в мае 1995 года комитету Small Form Factor Commitee.Компания Seagate быстро определила, что технологияпредсказания надежности сулит громадные выгоды пользователям, и исследовалавозможность сделать версию, доступную другим системным ОЕМ — производителям,интеграторам и независимым производителям программного обеспечения. Вразработке этой новой версии она объединилась с фирмами Conner,IBM, Quantum и Western Digital. В результате их сотрудничества и появиласьтехнология S.M.A.R.T., в которой сочетаются концептуальные элементы IntelliSafe от Compaq и PFA отIBM. Возможности S.M.A.R.T. охватывают целые серии показателей, или атрибутовдиагностики, подбираемые специально для каждой модели накопителя.Индивидуальный подход при выборе атрибутов очень важен, поскольку архитектуражестких дисков изменяется от модели к модели. Показатели и пороговые значения,которые определяют предсбойное состояние для одноймодели, могут ничего не означать для другого винчестера. Другими словами,архитектура привода определяет, какие показатели надлежит измерять и припереходе какого порогового значения стоит бить тревогу. Хотя не все сбои можнопредсказать, следует ожидать развития S.M.A.R.T. как технологии по меренакопления опыта в точном предсказании надежности. Постоянные измененияпоказателей и их значений, связанные с развитием дисковых технологий, такжеприводят к необходимости индивидуальной настройки и могут послужить основой дляулучшения самой технологии предсказания.
1.2 ДВЕ СПЕЦИФИКАЦИИ S.M.A.R.T.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
6
КП 230106.00.00. ПЗ Технология S.M.A.R.T. была подготовленадля оборудования IDE/АТА
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
7
КП 230106.00.00. ПЗ после представления спецификацииSFF-8035 публично. Накопители SCSI строятся на основе разных спецификаций истандартов, которые определяются документом X3T10/94-100 организации ANSI.Используемая компанией Seagate программа системS.M.A.R.T. включает оба индустриальных стандарта, благодаря чему эта технологиядоступна для накопителей с интерфейсом как IDE/АТА, так и SCSI. Атрибуты ипороговые значения для системы предсказания надежности S.M.A.R.T. одинаковы дляобоих интерфейсов, отличаются лишь предупреждения о грозящей опасности. Всистемах на основе IDE/АТА программное обеспечение хост-компьютераинтерпретирует тревожный сигнал, полученный от накопителя в результатевыполнения команды report status,описанной спецификацией S.M.A.R.T. Хост регулярно опрашивает накопитель ипроверяет по этой команде состояние устройства. Если полученный при очередномобращении за статусом сигнал говорит о грозящем сбое, выдается соответствующеепредупреждение пользователю или системному администратору. Благодаря этому усистемного администратора появляется возможность перенести на ближайшее времязапланированную процедуру резервирования данных и заменить накопитель. Такаясхема допускает расширение в будущем, когда появятся сообщения, касающиесяпоказателей не только жестких дисков, такие как предупреждения о перегреве,нарушении функционирования приводов CD-ROM, стримеров и других устройствввода/вывода. Хост-система способна обрабатывать атрибуты и сообщать о сбоях,пользуясь не только командой report status для жестких дисков. В общих чертах накопители SCSIсо встроенным предсказанием надежности сообщают системе лишь сведения о том,нарушены условия надежной работы или нет.
Дисковые накопители должны бытьспособны отслеживать множество
показателей, чтобыобеспечить исчерпывающее предсказание надежности. Один из важнейших элементов вэтом деле — понять, что такое сбой. Условно
сбои можно разделить на предсказуемые инепредсказуемые.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
8
КП 230106.00.00. ПЗ Непредсказуемые сбои происходятбыстро, как в случае проблем с электроникой или механикой привода, таких,например, как бросок напряжения питания, который может повредить чипы или дажесхему в целом. Повышение качества, совершенствование конструкции, технологии ипроизводства могут уменьшить вероятность непредсказуемых аварий. Предсказуемые сбоихарактеризуются деградацией того или иного параметра с течением времени, преждечем диск выйдет из строя. Это создает возможность выбора показателей, которыеможно отслеживать, чтобы на базе их анализа предсказать сбои. Многиемеханические сбои обычно расцениваются как предсказуемые, такие, например, какдеградация высоты полета головок, которая говорит о возможности поврежденияповерхности дисков. Некоторые электронные сбои можно отследить по деградацииатрибутов, прежде чем они наступят, но чаще именно механические проблемыявляются постепенно нарастающими и предсказуемыми. S.M.A.R.T. предупреждает,что стоит заняться процедурой резервирования, и сохраняет в целостипользовательские данные.Механические сбои, которые в основном являютсяпредсказуемыми, составляют около 60 процентов от всех дисковых сбоев. Это числоважно, поскольку показывает большие возможности использования технологийпредсказания надежности. С развитием технологии S.M.A.R.T. все большее числосбоев становится предсказуемым и попадает в поле ее ответственности, авероятность потери данных уменьшается.
1.3 ЧТО ТАКОЕ S.M.A.R.T
S.M.A.R.T.(Технология Самодиагностики, Анализа и Отчета) позволяетотслеживать и предсказыватьвозникновение ошибок, связанных с функционированием HDD, следовательнопоявляется возможность вовремя сделать резервную копию данных, тем самымизбежать морального и материального ущерба от потери информации.
S.M.A.R.T. – это набор программ, записанныхв микрокод винчестера.
Каждаяфирма-производитель дисков ведет свои разработки, отсюда и разнообразиепараметров для разных дисков. Однако существуют общие параметры.
1.4 АТРИБУТЫ S.M.A.R.T.
Атрибуты S.M.A.R.T. – особыехарактеристики, которые используются при анализе состояния и запаса производительностинакопителя. Они выбираются производителем, основываясь на их способностипредсказывать ухудшение рабочих характеристик накопителя или определить егодефектность.
Значения атрибутов (value)используются для представления относительной надежности отдельногоэксплуатационного или эталонного атрибута. Допустимое значение атрибута лежит вдиапазоне от 1 до 255. Его
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
9
КП 230106.00.00. ПЗ высокое значение говорит о том, чторезультат анализа данной рабочей характеристики указывает на низкую вероятностьее ухудшения или выхода накопителя из строя. Соответственно, низкое значениеатрибута говорит о том, что результат анализа данной рабочей характеристикиуказывает на высокую вероятность ее ухудшения или выхода накопителя из строя.
Каждый атрибут имеет собственноепороговое значение (threshold), которое используетсядля сравнения со значением атрибута (value) иуказывает на ухудшение рабочих характеристик или дефектность накопителя.Числовое значение порогового атрибута определяется производителем через конструкционныеособенности накопителя и анализ результатов испытаний на надежность. Пороговоезначение каждого атрибута указывает на его нижнюю допустимую границу, докоторой накопитель нормально функционирует.
Краткое описание основных атрибутов:
Raw Read ErrorRate — Частота появления ошибок при чтении данных с диска. Данныйпараметр показывает частоту появления ошибок при
операциях чтения споверхности диска по вине аппаратной части накопителя.
Throughput Performance — Средняя производительность (пропускнаяспособность) диска. Уменьшение значения value этогоатрибута с большой вероятностью указывает на проблемы в накопителе.
Spin Up Time — Время раскруткишпинделя. Среднее время раскрутки шпинделя диска от 0 RPM до рабочей скорости.
Start/Stop Count — Количествоциклов запуск/останов шпинделя. Хранит общее количество включений/выключенийдиска.
Reallocated Sectors Count — Количество переназначенных секторов. Когда жесткий диск встречаетошибку чтения/записи/верификации, он пытается переместить данные в специальнуюрезервную область (spare area)и, в случае успеха, помечает сектор как «переназначенный». Также,этот процесс называют remapping, а переназначенныйсектор — remap. Благодаря этой возможности, насовременных жестких дисках очень редко видны (при тестировании поверхности) такназываемые bad block.Однако, при большом количестве ремапов, на графикечтения с поверхности будут заметны «провалы» — резкое падениескорости чтения (до 10% и более).
Seek Error Rate — Частотапоявления ошибок позиционирования МГ
(магнитной головки). Вслучае сбоя в механической системе позиционирования, повреждения сервометок (servo), сильноготермического расширения дисков и т.п. возникают ошибки позиционирования. Чем их
больше, тем хужесостояние механики и/или поверхности жесткого диска.
Seek Time Performance — Средняяпроизводительность операций позиционирования МГ. Данный параметр показываетсреднюю скорость позиционирования привода МГ на указанный сектор. Снижениезначения этого атрибута говорит о неполадках в механике привода.
Power-On Hours — Количество отработанных часов во включенном
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
10
КП 230106.00.00. ПЗ состоянии. Значение value этого атрибута показывает количество часов (минут,секунд — в зависимости от производителя), отработанных жестким
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
11
КП 230106.00.00. ПЗ диском. Снижение значения атрибута докритического уровня (threshold) указывает навыработку диском ресурса. На практике, даже падение этого атрибута до нулевогозначения не всегда указывает на реальное исчерпывание ресурса и накопительможет продолжать нормально функционировать.
Spin Retry Count — Количество повторов попыток старташпинделя диска. Данный атрибут фиксирует общее количество попыток раскруткишпинделя и его выхода на рабочую скорость, при условии, что первая попытка быланеудачной. Снижение значения этого атрибута говорит о неполадках в механикепривода.
Recalibration Retries — Количество повторов попыток рекалибровки накопителя. Данный атрибут фиксирует общееколичество попыток сброса состояния накопителя и установки головок на нулевуюдорожку, при условии, что первая попытка была неудачной. Снижение значенияэтого атрибута говорит о неполадках в механике привода.
De vice Power CycleCount — Количество полных циклов запуска/остановажесткого диска.
Soft Read ErrorRate — Частота появления «программных» ошибок при
чтении данных с диска.Данный параметр показывает частоту появления ошибок при операциях чтения споверхности диска по вине программного обеспечения, а не аппаратной части накопителя.
Load/Unload Cycle Count — Количество циклов вывода МГ в специальную парковочную зону/в рабочееположение.
Reallocation Event Count — Количествоопераций переназначения (ремаппинга). Показываетобщее количество попыток переназначения сбойных секторов в резервную область,предпринятых накопителем. При этом, учитываются как успешные, так и неудачныеоперации.
Current Pending Sector Count — Текущее количество нестабильных секторов.Показывает общее количество секторов, которые накопитель в данный моментсчитает претендентами на переназначение в резервную область (remap). Если в дальнейшем какой-то из этих секторов будетпрочитан успешно, то он исключается из списка претендентов. Если же чтениесектора будет сопровождаться ошибками, то накопитель попытается восстановитьданные и перенести их в резервную область, а сам сектор пометить какпереназначенный (remapped).
Uncorrectable Sector Count — Количество нескорректированных ошибок. Атрибут показывает общееколичество ошибок, возникших при чтении/записи сектора, которые не удалосьскорректировать. Рост значения в поле raw value этого атрибута указывает на явные дефекты поверхностии/или проблемы в работе механики накопителя.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
12
КП 230106.00.00. ПЗ UltraDMA CRC Error Count — Общее количествоошибок CRC в режиме UltraDMA, содержит количествоошибок, возникших в режиме передачи данных UltraDMA вконтрольной сумме (ICRC — Interface CRC). Вбольшинстве случаев ошибки CRC возникают при сильном завышении частоты PCI(больше номинальных 33.3 MHz), сильно перекрученом кабеле, а также — по вине драйверов ОС,которые не соблюдают требований к передачи/приему данных в режимах UltraDMA.
Write Error Rate — Частотапоявления ошибок при записи данных. Показывает общее количество ошибок, обнаруженныхво время записи сектора. Чем ниже значение value, темхуже состояние поверхности диска и/или механики привода.
Disk Shift — Сдвиг пакета дисков относительно оси шпинделя.
G-Sense Error Rate — Частота появления ошибок врезультате ударных нагрузок. Данный атрибут хранит показания ударочувствительного сенсора — общее количество ошибок,возникших в результате полученных накопителем внешних ударных нагрузок (припадении, неправильной установке, и т.п.).
Здесь приведены атрибуты,с помощью которых можно определить надежность функционирования диска. Остальныеже не представляют практической важности.
1.5 МЕТОД ТЕСТИРОВАНИЯ
Существует два способа запуска тестовS.M.A.R.T.: автономный (off-line) или монопольный (captive). Результат теста всегда сохраняется накопителем вданных S.M.A.R.T.
1. При автономном запуске накопитель сообщаето успешном завершении команды до ее фактического исполнения и только послеэтого выполняет тест. При этом, по интерфейсу флаг «занято» (busy) не выставляется и накопитель в любой момент готовприступить к выполнению очередной интерфейсной команды, приостанавливая работутеста. Фактически, тест выполняется в фоновом режиме.
2. При запуске теста в монопольном режиме, поинтерфейсу выставляется флаг «занято» (busy)и накопитель начинает непосредственное выполнение теста в режиме реальноговремени. Любая интерфей
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
13
КП 230106.00.00. ПЗ сная команда во время выполненияэтого теста приведет к его прерыванию и остановке, после чего накопительприступит к обработке поступившей команды.
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
14
КП 230106.00.00. ПЗ 2 ПОСТАНОВКАЗАДАЧИ
S.M.A.R.T. (Self-Monitoring,Alerting and Reporting Technology)представляет собой набор средств для контроля за состоянием механических иэлектронных компонентов жесткого диска. Фактически это некоторая микропрограмма(«зашитая» в контроллер диска), регулярно замеряющая определенныепараметры и сохраняющая полученные значения в энергонезависимой памяти. К такимпараметрам (в терминологии S.M.A.R.T- атрибутам), относятся: количество цикловвключения/выключения питания, число наработанных часов, время разгона шпинделядо нормативной скорости и др. Всего стандартизовано несколько десятков подобныххарактеристик, хотя каждый производитель жестких дисков реализует контрольтолько за 10--15 наиболее важными, на его взгляд.
Изначально всякому атрибуту присваивается условное (нормализованное) значение100, реже — 200, а также определяется более низкий пороговый уровень (threshold), достижение которого свидетельствует о том, чтоте или иные компоненты выработали свой ресурс. В процессе функционированиядиска микропрограмма контролирует необходимые параметры и по определеннымзаконам изменяет значения атрибутов обычно уменьшает, хотя в ряде случаеввозможно и обратное. Кроме того, вычисляются и сохраняются дополнительные характеристики:актуальное (или «сырое») значение каждого параметра (например, точноечисло отработанных часов); наилучшее и наихудшее значения атрибутов за времяфункционирования; признаки предаварийного состояния жесткого диска. Из этогонебольшого и довольно поверхностного описания технологии S.M.A.R.T. можнозаключить, что контроллер современного жесткого диска действительно располагаетисчерпывающей информацией для самодиагностики и предупреждения отказов, сам посебе контроллер жесткого диска только накапливает и корректирует положеннуюинформацию, а пользователь может даже не подозревать о приближающейсякатастрофе. Для полной
реализации функций
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
15
КП 230106.00.00. ПЗ S.M.A.R.T. необходимо специализированноепрограммное обеспечение, которое может быть различным в том плане, что ономожет, как поддерживаться графическим интерфейсом Windows, так и нет, следовательнозапускаться только под DOS.
Программы запускаемые в Windowsимеют достаточно простой и понятныйинтерфейс, они отображают насколько работоспособным является жесткие диск.Работоспособность вычисляется путем анализа который проводит используемаяпрограмма, она показывает температуру жесткого диска, все его техническиепараметры и.т.д. Пользователь может анализировать эти данные и делать выводы.Но когда здоровье жесткого диска резко уменьшается или какой-то из егопараметров подходит к пороговому значению программа предупреждает пользователяо том, что его жесткий диск скоро придет в негодность. Следовательно, для тогочтобы поломка жесткого диска не стала неожиданностью нужно обязательноиспользовать программное обеспечение такого типа.
Программы, запускаемые под DOSобращаются к контроллеружесткого диска, получают и интерпретируют соответствующие данные и принеобходимости оповещают пользователя или сетевого администратора.
3 ВЫБОР МЕТОДА РЕШЕНИЯ3.1ПРОГРАММА HDTACH
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
16
КП 230106.00.00. ПЗ