Файл: Практическая работа 3. Утилиты обслуживания накопителей информации.pdf

Принцип работы твердотельного накопителя несколько иной, чем у накопителя на жестких магнитных дисках HDD. При считывании информации в винчестере сначала происходит вычисление местонахождения блока данных, потом блок магнитных головок перемещается к нужной дорожке, а затем уже происходит, собственно, сам процесс считывания. А если запрашиваемые файлы фрагментированы и находятся в разных секторах винчестера, то процесс считывания данных сильно замедляется. В SSD- накопителях за счет отсутствия движущихся частей считывание информации происходит значительно быстрее – после вычисления контроллером адреса нужного блока доступ к данным предоставляется практически моментально.
Основные интерфейсы схожи с интерфейсами HDD
Технология SSD для традиционных видов компьютеров использует совместимые интерфейсы для подключения.
−
SCSI 3 Гбит/c и Fibre Channel, обычно используемые в серверах;
−
SATA (1-3) 1,5-6 Гбит/c и mSATA и пришедший ему на замену M.2;
−
USB (1-3.1) 1.2-10 Гбит/с;
−
PCI Express 2 Гбит/c и PCI Express Mini Card.
Форм-факторы
Эти устройства не нуждаются во вращающихся компонентах и поэтому могут быть совершенно различной формы.
Для получения стандартизации в портативных устройствах как правило используются 2,5 дюймовый форм-фактор являющийся наиболее популярным, для других, в том числе стационарных устройств существуют 3,5 дюймовые SSD.
Существуют переходники или салазки для адаптации 2,5 дюймовых накопителей в 3,5. Остальные форм-факторы имеют распространения на корпоративном уровне или для не стандартных устройств. Интеграция SSD может быть выполнена и в другие платы, такую практику использует Apple в своих компьютерах. Твердотельные накопители, являющиеся картами расширения, к примеру, как звуковая карта могут подключающиеся к PCE
Express.

SSD как устройство хранения в составе системного блока, ноутбука или другого представителя персональных компьютеров, заметно увеличит их производительность.
Преимущества SSD. Популярность SSD на современном рынке объясняется рядом весомых преимуществ, которым обладают данные накопители.
− Высокая скорость чтения и записи, которая в разы превышает средние показатели большинства HDD-накопителей.
− Лучшая, чем у HDD, производительность. Показатель IOPS (количество операций ввода-вывода в секунду) у SSD значительно выше, чем у накопителей на жестких магнитных дисках.
− Относительно низкое энергопотребление.
− В твердотельных накопителях нет никаких движущихся деталей, за счет чего достигается полное отсутствие шума и вибрации.
− SSD менее чувствительны к механическим воздействиям и внешним электромагнитным полям (благодаря отсутствию магнитных дисков).
− Твердотельные накопители обладают более широким диапазоном рабочих температур.
− У SSD сравнительно низкое тепловыделение, что способствует улучшению производительности как самого накопителя, так и системы в целом.

находятся на одной плате с контроллером, то при перепадах в сети, как правило, сгорает и контроллер, и память, тогда как в HDD в аналогичных ситуациях сгорает лишь плата контроллера диска.
2. Обслуживание накопителей
2.1. Предотвращение и исправление ошибок жесткого диска
Необходимость в своевременном обслуживании, тестировании и выявлении критического состояния жесткого диска связана с продлением срока их службы, увеличением скорости доступа к данным и защитой от возможной потери хранимой информации.
Неблагоприятные факторы, влияющие на работу жестких дисков:
Обычный износ и поломки. Когда ПК работает, жесткий диск вращается со скоростью от 5400-10000 оборотов в минуту. Даже если пользователь ничего не делает, диск работает. Только по этой причине большинство жестких дисков через несколько лет попросту изнашиваются.
Удары и сотрясения. Жесткий диск имеет головки чтения и записи. Эти головки плавают на воздушной подушке прямо над вращающимися дисками.
Удар или тряска достаточной интенсивности может привести к удару головок о поверхность дисков, что может повредить данные. Если это окажется особенно важная область данных, жесткий диск может в целом выйти из строя.
Перенапряжения. В нормальных условиях амплитуда питающего напряжения относительно постоянна. Однако компьютер может подвергаться значительным перенапряжениям. Эти перенапряжения могут нарушить организацию данных жесткого диска.
Перебои питания. Если питание пропадает во время работы в Windows, почти всегда теряются определенные данные, а в некоторых (крайне редких) случаях может быть нарушен доступ к жесткому диску.
Вирусы. К сожалению, вирусы в наше время очень распространены.
Некоторые из них неопасные - они выводят остроумные сообщения или заставляют символы «выпадать» из экрана, но большинство из них уничтожают ценные данные.
Плохие программы. Некоторые недоработанные программы могут выходить из-под контроля и уничтожать большие массивы данных жесткого диска.
Типовые причины возникновения неисправностей аппаратной части
НЖМД можно условно разделить на следующие группы:
−
Неисправности из-за естественного старения НЖМД;
−
Неисправности, обусловленные неверным режимом эксплуатации;
−
Неисправности, связанные с ошибками в конструкции.
2.1.1. Неисправности из-за естественного старения НЖМД
При правильной эксплуатации с соблюдением всех технических требований в качественно изготовленном накопителе наблюдается процесс естественного старения. Сильнее всего ему подвержены магнитные диски.

Во-первых, со временем ослабевает намагниченность минимальных информационных отпечатков, и те участки дисков, которые раньше читались без проблем, начинают считываться не с первого раза или с ошибками.
Во-вторых, происходит старение магнитного слоя дисков.
В-третьих, на пластинах появляются царапины, сколы, трещины и пр.
Все это приводит к появлению поврежденных секторов.
Процесс нормального старения дисков достаточно длительный и обычно растягивается на 3...5 лет.
Следует отметить, что для НЖМД наиболее благоприятным является непрерывный режим работы, а не стартстопный. Поэтому довольно долго служат накопители в постоянно работающих серверах, расположенных в специальном помещении или стойке, где поддерживаются нормальные климатические условия.
2.1.2.
Неисправности,
обусловленные
неверным
режимом
эксплуатации
Являются наиболее распространенной причиной отказов НЖМД, к основным разрушающим факторам которого относятся:
− перегрев,
− ударные нагрузки
− скачки напряжения питания.
Важным температурным показателем является скорость изменения температуры, которая не должна превышать 20°С/час в рабочем состоянии и
30°С/час в нерабочем. Превышение скорости разогрева очень опасно для механики накопителей и называется термическим ударом.
Механические воздействия на гермоблок губительны для прецизионных механических частей накопителя. Ударное воздействие на гермоблок вызывает колебания головок, которые производят серию ударов по поверхности дисков, что неизбежно приводит к механическим повреждениям пластин и головок.
Серьезную опасность для электронной части НЖМД может представлять некачественный блок питания персонального компьютера.
Напряжения питания должны находиться в пределах +5 В ± 5% и +12 В ± 10% при допустимой амплитуде пульсаций 100 мВ и 200 мВ соответственно.
2.1.3. Неисправности, связанные с ошибками в конструкции
В последнее время качество НЖМД снизилось, о чем свидетельствует значительное сокращение гарантийного срока эксплуатации основными производителями.
Плохой контакт в игольчатом разъеме, соединяющем плату электроники и микросхему предусилителя на блоке головок. В результате плохого контакта в разъеме происходит запись неверной информации в технологические байты сектора, например в поле CRC-кода. Этот дефект может привести к повреждению служебной информации, восстановить которую накопитель при следующем включении питания не сможет.

Некачественная пайка микросхем на заводе-изготовителе. Такие дефекты проявляются примерно через год эксплуатации накопителя, когда во время нормальной работы накопитель вдруг выключается и больше не запускается («зависает») либо начинает «стучать» головками, что может привести к повреждению механики и/или служебной информации.
Некачественные микросхемы, которые выходят из строя при длительном нагреве, не превышающем допустимые пределы. Дефект можно исправить заменой микросхемы.
Несовершенная конструкция гидродинамического подшипника, приводящая к возникновению в полости смазки частиц стружки и, как следствие, заклиниванию шпиндельного двигателя.
Некачественное крепление диска на шпинделе, в результате чего биение диска постоянно возрастает и вызывает разрушение подшипника в шпиндельном двигателе; появляется шум при работе накопителя, а через некоторое время - дефектные секторы, поскольку из-за биения диска
«дальние» дорожки начинают плохо считываться.
Некачественные микросхемы ЭППЗУ (flash), которые могут потерять хранимую в них микропрограмму вследствие утечки заряда при нагреве.
Перезаписать ПЗУ можно на специальном программаторе либо в технологическом режиме работы накопителя.
Ошибки в микропрограмме управления накопителем. Производители накопителей не публикуют информацию о характере ошибок и их последствиях, но обновления микропрограмм выпускают достаточно регулярно.
2.1.4. Симптомы неисправности диска
Первая и самая популярная -при подаче питания на диск с ним не происходит вообще ничего, он полностью молчит и даже не раскручивает шпиндельный двигатель, либо пытается это делать, но не набирает нужные обороты. Подобный симптом может присутствовать оттого, что заклинило сам двигатель, либо головки упали на диск и прилипли к нему (такое бывает практически на всех современных дисках, т.к. головки идеально отполированы и возникает эффект диффузии).
Вторая
неисправность -диск нормально раскручивается,но отсутствует распарковка головок - характерный тихий щелчок. Подобное возникает редко, т.к. часто управление позиционированием головок
(сервосистема) и трехфазный генератор для шпиндельного двигателя размещены на одном кристалле, и если и выходит из строя, то как правило все сразу или распарковки не происходит потому, что оборвалась катушка позиционирования на блоке головок.
Третья
неисправность -диск нормально рекалибруется при включениипитания и не издает посторонних звуков, но при этом не определяется в BIOS, а название модели не соответствует тому, которое написано на самом диске, либо в названии присутствуют непонятные символы. В таком случае очень часто бывает неисправен главный

интерфейсный чип на плате электроники. Производить запись на такой накопитель категорически не рекомендуется, т.к. в следствие неисправности шины данных можно повредить данные на диске.
Четвертая неисправность -связанная с дефектом микросхем,которые деградируют от постоянных тепловых расширений (температурного градиента). Проявляется неисправность в основном с прогревом, т.е. какое-то время диск отлично работает, а затем начинает скрежетать, стучать или останавливать двигатель.
2.2. Оптимизация SSD
Для того, чтобы твердотельный накопитель прослужил дольше, необходимо соблюдать некоторые рекомендации:
− Желательно отключить все функции, которые подразумевают в своей работе частое обращение к данным на диске. Сюда относится дефрагментация (на SSD она вообще не нужна), индексирование файлов
Windows и функция Prefetch. Также можно отключить гибернацию, что освободит немного места на диске и поможет уменьшить число обращений к памяти SSD.
− Лучше всего иметь в компьютере два диска: HDD и SSD. На SSD можно хранить системные и программные файлы, а также игровые приложения
(для прироста производительности, разумеется), а HDD – использовать для хранения пользовательских данных (документов, фильмов, фотографий и так далее). При этом папки с временными файлами и кэшем браузера лучше перенести на HDD. Туда же можно поместить и файл hiberfil.sys.
− По возможности следует избегать полного заполнения пространства раздела твердотельного накопителя. Последние 10-20% свободного места
SSD рекомендуется оставлять пустыми, так как функции TRIM необходимо пространство для перегруппировки данных, и полное заполнение диска может отрицательно сказаться на его производительности.
2.3 Диагностика накопителей
Главная задача проверок дисков заключается в диагностике их состояния и выдаче информации о наличии ошибок, ресурсе и предполагаемом эксплуатационном сроке.
Это даёт возможность пользователю заранее узнать о будущих проблемах с накопителем, ведущих к непредсказуемой потере информации.
Кроме того, по результатам проверки можно запланировать финансовые расходы на покупку, стоимость которого может не позволить быстро найти такую сумму, если проблема возникла неожиданно.
Проверка накопителя не занимает много времени и даже не требует покупки дорогого программного обеспечения.