С появлением гелий-наполненных магнитных дисков возникает ряд вопросов, ответ на которые позволил бы дать взвешенную оценку последним достижениям науки и техники. Главный из них, по нашему мнению, — сценарий поведения накопителя, гермокамера которого заместила атмосферу инертного газа забортным воздухом. Проблема утечки гелия была самой сложной в процессе разработки HDD и, несмотря на обещания производителей, по-прежнему остается животрепещущей в контексте эксплуатационных издержек.Для объяснения процессов, возникающих в гермозоне HDD, логичной выглядит гипотеза, выдвинутая в статье «Гелиевая подушка: второе дыхание магнитных дисков». Суть предположения в том, что изменение плотности среды (напомним, что гелий в шесть-семь раз легче воздуха) влияет на расстояние между блоком головок и поверхностью носителя. По нашим данным, этот параметр оценивается в 10 нм. В воздушной среде за счет изменения подъемной силы «парение» головки над пластиной происходит чуть выше, чем в атмосфере гелия. Разброс совсем небольшой, но с катастрофическими последствиями. Суть их сводится к тому, что с потерей гелия шансы произвести чтение остаются достаточно высокими, в то время как вероятность безошибочной записи существенно уменьшается.
Если высказанное в статье предположение верно, то существуют, по крайней мере, два неоспоримых аргумента, подтверждающие это. Изложим их вкратце так:
- Чтение — процедура с верификацией контрольной суммы; если необходимо, будет выполнен повтор или повтор с ретрейном.
- Ошибка при записи, в отличие от чтения, может иметь фатальные последствия для большого массива данных на диске.
Предметом дискуссии могут стать аргументы так или иначе касающиеся технологии магнитной записи. В отличие от неудачного чтения, последствие которого могут быть легко исправлены повторением операции (а когда речь идет о восстановлении данных с неисправного накопителя, снижение производительности, обусловленное выполнением повторов — фактор вообще второстепенный), ситуация с неудачной записью куда как сложнее.
- Сложнее, как для обнаружения ошибки, так и устранения ее последствий. Дело в том, что при записи требуется более мощное магнитное поле, поэтому расстояние между блоком головок и поверхностью становится критичным параметром. Кроме того, записывающая головка имеет большие размеры: ей необходимо передать более мощное воздействие, чтобы произошло намагничивание носителя.
- Сигнал читаемых данных поступает через аналоговый тракт на усилитель. Такая система электронных компонентов при правильном проектировании достаточно адаптивна и способна в некоторых пределах нивелировать влияние изменения уровня сигнала и появление помех. При записи запоминающие ячейки — доменные структуры на поверхности диска. Даже небольшое отклонении от заданных магнитных параметров может привести к сбою записи: уровень намагничивающего воздействия окажется недостаточным.
У нас все.
Иллюстрации в статье используются с целью привлечь внимание к проблематике гелий-наполненных дисков. Они заимствованы из следующих источников:
- Zhang G., Li H., Shen S, Wu S. // Simulation of HGA vibration characteristics inside the helium-filled hard disk drive
- Sae Woong Kil, Joseph A. C. Humphrey, Hossein Haj-Hariri // Numerical study of the flow-structure interactions in an air- or helium-filled simulated hard disk drive
Комментарии (59)
AlexanderS
07.02.2016 13:47+2Ну так вывод-то какой из статьи?
Получается в случае разгерметизации, не зная об этом, я буду использовать носитель какое-то время, пока до меня не дойдёт, что «что-то не так». Но если я буду активно писать на диск, то я могу хорошо так данные запороть получается? Вот это перспектива! Если бы производитель встроил внутрь гермобокса датчик давления или ещё чего-то подобного, который бы при утечке блокировал запись на носитель и начинал пищать встроенным динамиком, то я бы потом довольно высоковероятно вытащил бы данные с носителя, насколько я понимаю, хоть и с морокой, т.к., видимо, вычитывать бы пришлось несколько раз. Опять же если там много файлов — как понять какой из 6 проходов файл нормальный? Если файл пользовательский (документ, картинка, видео), то можно вручную запускать, а если нет, то как?
Вообщем, вопросов всё равно очень много осталось)
icbook
07.02.2016 13:53Хороший вопрос. Не факт, что такого датчика в гермозоне нет. Но, как водится, программный доступ к нему будет специфическим: у HGST свой, у Seagate — свой. Мы поинтересуемся у производителей, что они могут рассказать об этом.
kasperos
09.02.2016 09:03Может заодно и на мой вопрос у производителей поинтересуетесь?
Пробовали ли они ставить два (три...) коромысла на одну поверхность чтобы распределить возможность операций чтения записи или турбулентность мешать будет?
Напомню что речь не о: два блока головок, два набора дисков, один шпиндель, а именно когда два блока головок работают с одним набором дисков.
icbook
07.02.2016 13:58P.S. На самом верхнем фото — изобары в камере HDD. Видимо, на этапе разработки активно мониторили сей параметр: гелий-то имеет свойство улетучиваться.
icbook
07.02.2016 14:09По поводу как понять какой из 6 повторов дал безошибочное чтение: все ошибки чтения обнаруживаются с помощью проверки CRC, в этом вопросе наличие гелия ничего не меняет.
AlexanderS
07.02.2016 22:52+1Вы имеете ввиду аппаратное CRC?
icbook
07.02.2016 23:17При записи контроллер вычисляет CRC для данных сектора и дописывает его после сектора. При чтении, контроллер вычисляет CRC для читаемых данных и сравнивает его с записанным. При несовпадении в статусе устанавливается бит ошибки. Начиная с Ultra ATA 33, CRC также применяется для контроля данных передаваемых по интерфейсу, но это к теме не относится, мы говорим о сбоях при чтении с поверхности диска.
Mad__Max
08.02.2016 02:47Аппаратные CRC и ECC сейчас в любых жестких дисках давно есть. Что-то около 100 байт контрольных и избыточных данных на каждый сектор (каждые 4 Кб) для контроля корректности считывания и исправления незначительных ошибок чтения если таковые обнаружатся. И автоматические запуск процедуры повторных попыток считывания если ошибки оказались слишком большими, чтобы их исправить с помощью ECC.
Foolleren
07.02.2016 23:04+1Не все ошибки можно найти, существует вероятность, что ошибка не будет найдена, она очень маленькая -порядка 1 бит на 10-20 терабайт.
icbook
07.02.2016 23:34Действительно, даже чисто математически очевидно, что одному и тому же значению кода CRC может соответствовать много значений данных, поскольку количество битов CRC меньше количества битов данных. Поэтому возможны варианты, когда CRC совпадает, но данные искажены, но это фундаментальный факт, он существует столько, сколько существуют диски. CRC не исключает ошибку, а только существенно снижает ее вероятность. Есть понятие "кодовое расстояние", упрощенно — это количество бит, которые должны быть искажены, чтобы получить узаконенную ошибку, это критерий качества CRC кода.
kasperos
09.02.2016 09:06CRC не снижает вероятность ошибки, она увеличивает возможность ее обнаружения.
Foolleren
09.02.2016 09:24Это смотря с какого конца контроллера посмотреть, если с того что ближе к пластинам, то да, если другого то уменьшает.
Вот и производители смотрят на этот вопрос по разному.kasperos
09.02.2016 09:57Палка о двух концах или двух началах.
С какого не смотри, CRC это продвинутый вариант контрольной суммы.
В случае с контрольной суммой мы можем только обнаружить что имеет место ошибка где то тут (обводя на глобусе глобус), при этом достаточно чтобы два рядом стоящих значения изменили свое значение на +1/-1, и контрольная сума сумма скажет: «все хорошо».
Вы не дополучите 1000 рублей, а бездельник Вася получит премию 1000 рублей (т.е. факт ошибки выявиться только при конечном анализе считанных данных, и то если выявиться).
В случае с CRC можно обнаружить и исправить одиночную ошибку, и детектировать двойную, и понадобится серьезно потоптаться по информации чтобы CRC и данные соответствовали друг другу (фактически переписав все).
Просто CRC благодаря механизму возможности выявить корявый бит, может его скорректировать, о чем кстати и сообщает в статусе операций накопителя что: «данные были восстановлены с помощью CRC».Foolleren
09.02.2016 10:23Ну так это и есть «какого конца контроллера посмотреть», перед контроллером количество ошибок от наличия CRC даже растёт( ведь для чтения 8 бит трубется прочитать 10 и вместо 8 веротностей получить сбой получаем 10 (привожу пример для описанного вами варианта работы 1 сбой корректируется 2 сбоя детектируется, сейчас коды коррекции стали слабее для того чтобы уместить побольше полезной информации) то после контроллера количество ошибок уже меньше
DaneSoul
07.02.2016 13:58+1Так высота парения же зависит не только от плотности среды, но и от скорости вращения, так?
Что если при поднятии головки выше определенного уровня (или при увеличении количества ошибок чтения, например), просто пропорционально уменьшать скорость вращения?icbook
07.02.2016 14:05Производители утверждают, что параметры атмосферной подушки между блоком головок и рабочей поверхностью изменяются незначительно. Но и этого достаточно, чтобы иметь проблемы с записью. Думается, что управлять скоростью вращения в современных магнитных накопителях — нерационально.
icbook
07.02.2016 15:55+1Идея компенсировать изменение плотности атмосферы в камере изменением частоты вращения, для сохранения расстояния головка-диск при разгерметизации, скорее анекдотична, чем реализуема, во всяком случае, — в серийном производстве. Такое решение привело бы к необходимости пропорционально изменить частоту битовой синхронизации в каналах чтения и записи, а также амплитудно-частотные характеристики аналоговых цепей.
m0hn
07.02.2016 14:10+2Хочу тесты, реальные тесты!!!
Рассуждать можно долго.icbook
07.02.2016 14:15Интересно, что именно Вас интересует в тестировании гелиевых дисков (вопрос без подковырки)? К нам только первый девайс зашел на ознакомление.
Kulich
07.02.2016 14:31+2В контексте статьи это разве что сделать в нем дырку и заполнить воздухом, ну и прогнать тесты =). Данная статья как я понял описывает сферическую симуляцию в вакууме, а все думаю читали статью за ответом на вопрос, а не рассуждениями как оно может быть.
icbook
07.02.2016 15:03Перед тем как сделать дырку, стоит всесторонне ознакомиться с предметом тестирования.
Foolleren
07.02.2016 15:54Сделать дырку и не напустить пыли — та ещё задачка, одна пылинка может убить весь диск.
icbook
07.02.2016 18:05
Пылинка микрометрового размера на булавочной головке. Учтите, что расстояние от блока головок до поверхности в сто раз меньше.Foolleren
07.02.2016 18:33Ну это не мне учитывать надо, а тому кто захочет напустить воздуху в диск.
Хотя вопрос даже не в том что будет если вскрыть диск, а как вообще гелий будет улетучиваться, с заменой на воздух или нет,
Гелий настолько «скользкий тип», что он может просто улетучиваться из диска, не замещаясь воздухом (о как).
При таком сценарии давление в диске упадёт немного ниже атмосферного и ничего более.icbook
07.02.2016 19:17+1Да, гелий — «скользкий тип». Это правда. Для мониторинга давления добавлен в смарт специальный атрибут (см. ссылку от olwi выше). Если производители будут дисциплинировано реализовывать такой подход, и смарт-атрибут с ID=22 станет стандартом, то проблем с Vendor-Specific методами мониторинга давления в камере быть не должно. Но это в теории.
Foolleren
07.02.2016 20:20+2Зная и давление и температуру можно вычислить количество гелия в диске. Ориентируясь на изменение количества гелия можно предсказать «смерть» диска, а если вместо планомерного уменьшения наблюдается резкий рост — разгерметизация. то есть важен не столько сам параметр отвечающий за давление как его изменение да ещё и в зависимости от температуры.
m0hn
08.02.2016 08:17+1Первое: соответствие заявленным характеристикам, скорость чтения, записи в разных режимах.
Второе: отказаустойчивость, но это пожалуй надо проводить длительные тесты и использовать несколько жестких дисков.
Третье по теме заметки: что будет, если заменить гелий на воздух в жестком диске.
За меня уже все написали.icbook
08.02.2016 11:17- В планах.
- В планах, но не для гелиевых.
- Есть желание переложить этот эксперимент на производителей, и переговоры в этом направлении ведутся.
stigory
07.02.2016 16:01+5Теперь подвальным конторам осталось придумать сервис по подкачке гелием жестких дисков. Раз в год.
icbook
07.02.2016 18:06Ну, это просто шутка. Ни о какой подкачке гелием не может быть и речи!
impetus
07.02.2016 23:28Помещаем диск в камеру с гелием и начинаем качать туда-сюда давление и температуру… и пусть гелий заходит тем же путём, что выходил. Неделя интенсива и диск как новый. Для восстановления ценных данных почему бы нет изредка.
Дополнительно диск можно подключить через гермоввод, а охлаждать контактно на стенку камеры.
Т.е. если я сходу могу что-то в эту сторону придумать — то возможно производители на этот счёт имеют уже заготовкиNikobraz
08.02.2016 11:26+2Задавливать гелий назад тем же путем, весьма интересная мысль. Кидаем диск в теплую барокамеру с температурой 40 по Цельсию и повышенным давлением гелия. Ждем пока встроенный S.M.A.R.T датчик давления не скажет OK. Profit!!!
А еще лучше держать сервер в гелиевой среде, тогда и проблемы не будет.
Так думаю конторы по накачке HDD гелием все-таки появятся. Я бы не стал в продакшн на предположительно долгую жизнь ставить такие диски.
stalinets
07.02.2016 22:30+2Я всё-таки не понимаю, зачем такие сложности. Нужно увеличивать объём жёстких дисков? Ну сделайте их больше, вернитесь к забытому стандарту 5.25". А можно ещё и сделать диск двухюнитовым. Многие в ПК уже не используют DVD-ROM, вот вместо 2 DVD-приводов и пусть бы ставился жёсткий диск на кучу пластин. Терабайт 50 с нынешними технологиями без гелия, полагаю, сделать можно.
icbook
07.02.2016 23:02Вы читаете мысли производителей: так и будет, появятся диски с HH форм-фактором. Но вот они-то как раз и будут гелиевые.
sumanai
07.02.2016 23:03+1Энергопотребление гелевых дисков меньше, а ваша двухюнитовая конструкция будет кушать будь здоров.
icbook
07.02.2016 23:05Гелий-наполненные диски уже в продаже: Благо дело даже на таком скромном стикере можно прочитать весьма важную информацию: потребление гелиевым диском HUH728080AL4204 по 5-вольтовой линии составляет 800 мА, по 12-вольтовой — 660 мА. Для сравнения укажем аналогичные параметры 4 ТБ накопителя HGST с SAS-интерфейсом: 800 мА и 800 мА, соответственно.
saboteur_kiev
08.02.2016 05:31+1Кто-то может вкратце пояснить — как при этом воздух «поднимает» головки над поверхностью?
Имеется ввиду, что HDD можно и поставить и повернуть вверх ногами, в общем в любом положении. Насколько это сказывается на работе, потому что внешне — вроде бы никак.
hdfan2
08.02.2016 09:26+1Подозреваю, что головки к диску прижимают отнюдь не гравитацией, а электроприводом. А в этом случае не важно, в каком положении работает диск.
tazepam
08.02.2016 16:58Набегающий поток вращающегося с пластинами воздуха поднимает.
Сигейт в своё время давал комментарий, что положение диска в пространстве не влияет на работу.
horlon
09.02.2016 10:25+1Тема статьи не раскрыта. Капитан очевидность писал статью: «Если чтение не удалось — можно повторить попытку. Если запись не удалась, то капец...»
Так что случится при утечке гелия из диска?
Соплежуйство, а не статья…
igruh
Только мне показалось, что это...
igruh
И спасибо за карму. Весьма взрослая реакция на критику. Интересно, как отреагируют другие читатели. Сейчас 19:-1
icbook
Вы с кем это разговариваете? О карме и о тавтологии — точно не по адресу.
igruh
Вот видите, вам тоже досталось. Стоило оно того?
icbook
За што, дяденька? Ну за што?
Rumlin
У вас нет публикаций — карма может только в минус. Опубликуйте качественную статью для открытия возможности роста кармы.
bak
Это
habrgeektimes, привыкай.igruh
Спасибо, что снисходительно похлопал по плечу, старший брат, я был так глуп до этого. Если бы у меня было хоть на одну статью больше…