SMART - описание технологии

Главная — Статьи — Термины и определения — SMART - описание технологии

S.M.A.R.T., расшифровывающаяся как технология самоконтроля, анализа, отчётности — это технология, позволяющая оценить состояние HDD с помощью встроенной аппаратуры самодиагностики, а также специального механизма, предсказывающего выход его из строя.

История

Первый HDD, который обладал системой самодиагностики, в 1992 г. был представлен компанией IBM в дисковых массивах IBM9337 для серверов AS400, которые использовали IBM0662 SCSI-2 диски. Технология называлась тогда Predictive Failure Analysis (сокр. PFA). При помощи технологии измерялись некоторые ключевые параметры, их оценка велась в firmware диска непосредственно. Результат ограничивался одним битом: т.е. либо все ОК, либо значение параметра сомнительно, а значит, может в скором времени способствовать выходу диска из строя.

Позднее компаниями Seagate, Compaq, Conner, Quantum была разработана новая технология, называющаяся Intelli_Safe. Для нее был характерен общий протокол выдачи информации относительно состояния HDD, однако измеряемые параметры и пороги для них каждой компанией определялись самостоятельно.

В начале 1995 г. от компании Compaq поступило предложение провести стандартизацию. IBM, Quantum, Seagate, Western Digital (не имевшая на тот момент системы слежения за параметрами HDD) и Conner предложение поддержали. В качестве основы была взята последняя на тот момент технология Intelli_Safe. Разработанный совместно стандарт получил название S.M.A.R.T.

В SMART I был предусмотрен мониторинг основных параметров, он запускался лишь после получения команды.

В ходе разработки SMART II подключившаяся Hitachi предложила методику полной самодиагностики накопителя (т.н. extended self-test), здесь же появилась функция записи ошибок.

SMART III обрел функцию обнаружения дефектов поверхности, а также возможность их восстановления, причем «прозрачно» для пользователя.

Описание

SMART производится наблюдение за главными характеристиками накопителя, в результате которого каждая из них получает оценку. Характеристики можно разделить на две группы:

параметры, которые отражают процесс естественного старения HDD (число перемещений головок, число оборотов шпинделя, число циклов включения-выключения);
параметры накопителя на текущий момент (количество переназначенных секторов, высота головок над поверхностью HDD, время поиска дорожки, а также число ошибок поиска).

Все данные хранятся в 16-ричном виде, который называется «raw value», пересчитываясь затем в «value» — т.е. в значение, обозначающее надёжность в сравнении с некоторым эталонным значением. Как правило, «value» попадает в диапазон от 0 до 100 (для некоторых атрибутов от 0 до 200 либо от 0 до 253).

Высокий бал свидетельствует об отсутствии изменений параметра либо медленном его ухудшении. Низкий бал, напротив, говорит о скором сбое.

Значение, которое меньше минимального, при котором производитель гарантирует безотказную работу накопителя, свидетельствует о выходе узла из строя.

Благодаря технологии SMART осуществляется:

мониторинг параметров состояния HDD;
сканирование его поверхности;
сканирование поверхности с последующей автоматической заменой сомнительных секторов надёжными.

Отметим, что технология SMART достоверно предсказывает выход устройства из строя в связи с механическими неисправностями, составляющими около 60% причин, из-за которых выходят из строя винчестеры. Однако предсказывать эффект от скачка напряжения либо повреждения накопителя от удара технология SMART не умеет.

Кроме того, накопители НЕ МОГУТ сообщать нам о своём состоянии самостоятельно с помощью технологии SMART, для этого нужны специальные программы. Использование технологии SMART, таким образом, невозможно при отсутствии таких составляющих как:

ПО, встроенного в контроллер HDD.
Внешнего ПО, которое встроено в хост.

Программы, необходимые для отображения состояния SMART-атрибутов, работают согласно следующему алгоритму:

Проверяют возможность поддержки технологии SMART указанным накопителем.
Подают в HDD команду запроса на SMART-таблицы.
Получают запрашиваемые таблицы в буфер.
Разбирают табличные структуры, выводя из них номера атрибутов и соответствующие числовые значения.
Переводят стандартизированные номера атрибутов в понятные человеку названия (часто это зависит от модели, типа либо фирмы-изготовителя, как, к примеру, в программе Victoria).
Выводят значения атрибутов в удобном для восприятия человеком виде (здесь каждый программист волен делать по-своему, к примеру, конвертировать значения HEX в десятичные).
Извлекают флаги атрибутов из таблиц (флаги – это признаки, которые характеризуют назначение атрибута в контексте конкретной firmware накопителя, к примеру, «счётчик» либо «жизненно важный»).
На основании полученных таблиц, значений и флагов выводится общее состояние устройства.

Атрибуты SMART

Таблица стандартных атрибутов SMART:

Легенда
	Чем больше значение параметра, тем лучше
	Чем меньше значение параметра, тем лучше
Красный фон строки обозначает критический параметр	Индикатор предполагаемой скорой поломки устройства

Hex	№	Название атрибута	Описание
01	01	Raw_Read_Error	Обозначает частоту ошибок при чтении с диска данных, происхождение которых связано с аппаратной частью HDD. Для дисков Seagate, Samsung (F1 семейства либо более новых) и Fujitsu 2,5 этот параметр включает внутреннюю коррекцию данных, проведенную до выдачи в интерфейс, т.е. на огромные цифры можно смотреть совершенно спокойно.
02	02	Throughput_Performance	Производительность диска (общая). Если уменьшается значение атрибута, велика вероятность, того что у HDD есть проблемы.
03	03	Spin-Up _Time	Скорость раскрутки пакета дисков, находящихся в состоянии покоя, до своей рабочей скорости. При износе механики возрастает (к примеру, из-за повышенного трения в подшипнике и т.д.), кроме того, может свидетельствовать о плохом питании (к примеру, просадке напряжения при запуске HDD).
04	04	Start-Stop _Count	Обозначает количество циклов запуск-остановка шпинделя. Причем, для дисков некоторых производителей (к примеру, Seagate) — это будет счётчик включения режима сбережения энергии. Поле raw value хранит общее число запусков-остановок диска.
05	05	Reallocated_Sectors_Count	Хранит количество операций переназначения секторов. Диск, обнаружив ошибку чтения-записи, помечает сектор «переназначенным», перенося затем данные в специальную резервную область. Поэтому на современных HDD нельзя увидеть т.н. bad-блоки — они спрятаны в специальных переназначенных секторах. Процесс этот называется remapping, переназначенный сектор, соответственно — remap. В raw value хранится общее число переназначенных секторов. Увеличение значения атрибута обычно свидетельствует об ухудшении общего состояния поверхности блинов HDD.
06	06	Read_Channel_Margin	Имеющий запас канала чтения. Значение этого атрибута не разъясняется и в современных HDD не используется.
07	07	Seek_Error_Rate	Здесь хранится частота возникновения ошибок при позиционировании магнитных головок. Большое число ошибок говорит о плохом состоянии механики и (или) поверхности HDD. На значение параметра влияет перегрев и внешние вибрации (к примеру, от соседних дисков).
08	08	Seek_Time_Performance	Показатель средней производительности операции позиционирования, осуществляемой магнитными головками. Уменьшение значения атрибута (т.е. замедление позиционирования) говорит об увеличении вероятности возникновения проблем в механической части привода головок.
09	09	Power-On_Hours	Часы (минуты, секунд, это зависит от производителя), проведённые во включенном состоянии. Пороговое значение выбирается согласно паспортному времени наработки на отказ (т.н. MTBF).
0A	10	SpinUp_Retry_Count	Количество повторных попыток раскрутки HDD до рабочей скорости, если первая попытка оказалась неудачной. Увеличивающееся значение атрибута говорит о большой вероятности неполадок в механической части.
0B	11	Recalibration_Retries	Показатель числа повторных запросов на рекалибровку, если первая попытка оказалась неудачной. Увеличивающееся значение атрибута говорит о большой вероятности неполадок в механической части.
0C	12	Device_Power_Cycle	Число полных циклов включения-выключения HDD.
0D	13	SoftRead_Error_Rate	Число ошибок при чтении, вследствие некорректной работы ПО, которые не были исправлены. Ошибки эти имеют немеханическую природу, указывая лишь на неправильную размётку либо взаимодействие с диском программ и ОС.
B8	184	End-2-End_error	Этот атрибут является частью технологии HP SMART_IV, обозначая, что после трансфера через кэш буфера данных паритет между HDD и хостом не совпадает.
BB	187	UNC_Reported_Errors	Ошибки, не восстановленные при помощи методов устранения ошибок аппаратными средствами.
BE	190	Airflow_Temperature (WDC)	t⁰ воздуха внутри корпуса HDD. Для Seagate рассчитана согласно формуле (100 — HDA_Temperature). Для дисков WesternDigital - (125- HDA).
BF	191	Gsense_error_rate	Содержит число ошибок, возникающих вследствие ударных нагрузок. В атрибуте хранятся показания встроенного акселерометра, фиксирующего все удары, падения, толчки и даже грубую установку HDD в корпус компьютера.
C0	192	Power-off_retract	Количество циклов выключений либо аварийных отказов (включений-выключений питания HDD).
C1	193	Load-Unload_Cycle	Число циклов перевода блока магнитных головок в рабочее положение / парковочную зону.
C2	194	HAD_temperature	В этом атрибуте хранятся показания встроенного термо-датчика для механической части HDD, т.н. банки HDA. Информация снимается с встроенного термо-датчика, в качестве которого выступает одна из магнитных головок, как правило, нижняя в банке. Битовые поля атрибута фиксируют текущую, минимальная и максимальная t⁰. Далеко не все программы для работы со SMART могут правильно разобрать эти поля, поэтому на их показания особо не следует ориентироваться.
C3	195	Hardware_ECC_Recovered	Указывает на количество коррекций ошибок аппаратной частью HDD (чтение, позиционирование, трансфер по внешнему интерфейсу). На HDD с интерфейсом SATA значение часто ухудшается в случае повышения частоты системной шины, т.к. SATA весьма чувствителен к разгону.
C4	196	Reallocation_Event_Count	Хранит количество операций переназначения. Поле «raw value» хранит общее число попыток перенести информацию в резервную область с переназначенных секторов. Здесь учтены как успешные, так и некорректные попытки переназначения.
C5	197	Current_Pending_Sector	Общее количество секторов, которые считаются кандидатами на замену. Сектора не определены как плохие, однако считывание с этих секторов отличается от чтения со стабильного сектора. В случае удачного последующего прочтения сектора, сектор исключается из этого списка. Однако если ошибочное чтение повторяется, накопитель пытается восстановить сектор и затем выполняет операцию remaping. Возрастающие значения атрибута свидетельствует о риске физической деградации HDD.
C6	198	Uncorrectable_Sector_Count	Хранит количество неисправимых ошибок, выявленных при обращении к сектору. {Вероятно, имелось в виду «количество некорректируемых секторов», однако точно не число ошибок!} Если увеличивается число ошибок (секторов?) растет вероятность появления критических дефектов поверхности либо механики накопителя.
C7	199	Ultra DMA CRC Error Count	Количество ошибок, которые возникают при трансфере данных по внешнему интерфейсу в UltraDMA режиме (нарушение целостности пакетов и др.). Рост значения атрибута говорит о плохом (перекрученном, мятом) кабеле либо о плохих контактах. Подобные ошибки также возникают при разгоне PCI шины, сильных электромагнитных наводках, сбоях питания, иногда даже по вине драйвера. Причина может быть и в некачественном шлейфе. Следует попробовать SATA шлейф без защёлок, т.к. он имеет плотное соединение с контактами HDD.
C8	200	Write_Error_Rate / Multizone_Error_Rate	Указывает на общее число ошибок, произошедших при записи сектора. Служит показателем качества поверхности, а также механики накопителя.
C9	201	Soft_read_error	Кроме того, определяет частоту появления т.н. «программных» ошибок при чтении с HDD. Этот параметр указывает на частоту появления ошибок при осуществлении операций чтения с поверхности HDD, возникших по вине ПО, а не аппаратной части диска.
Ca	202	Data_Address_Mark (DAM) errors	Число ошибок DAM, либо иное, в зависимости от производителя
CB	203	Runout_Cancel	Число ошибок ECC.
CC	204	Soft_ECC_correction	Число ошибок ECC, которые скорректированы программным способом.
CD	205	Thermal_asperity_rate	Число ошибок TAR
CE	206	Flying_height	Высота между поверхностью диска и головкой.
CF	207	Spin_high_current	Энергия, задействованная на раскрутку диска
D0	208	Spin_buzz	Число прокручиваний, необходимых для раскрутки диска
D1	209	Offline_seek_performance	Производительность драйвера во время операций-offline
DC	220	Disk_Shift	Расстояние смещения блока дисков по отношению к шпинделю. Возникает в основном из-за падения или удара. Увеличение атрибута быстро приводит диск в состояние неработоспособности.
DD	221	GSense_Error_Rate	Указывает на количество ошибок, которые возникли из-за внешних ударов и нагрузок. В атрибуте хранятся показания датчика удара.
DE	222	Loaded_Hours	Время, которое блок магнитных головок провел между выгрузкой в рабочую область диска из парковочной области и загрузкой блока назад в парковочную область.
DF	223	Load-Unload_Retry	Число новых попыток выгрузок и загрузок блока магнитных головок в (из) парковочной области после некорректной попытки.
E0	224	Load_Friction	Показатель силы трения магнитных головок при выгрузке блока из парковочной области.
E1	225	Load_Cycle_Count	Здесь хранится число циклов перемещения блока головок в парковочную область.
E2	226	Load_Intime	Время, которое необходимо приводу, чтобы выгрузить магнитные головки на рабочую поверхность диска из парковочной области.
E3	227	Torque_Amplification Count	Число попыток скомпенсирования вращающего момент.
E4	228	PowerOff_Retract_Cycle	Число повторов автоматической парковки магнитных головок в результате перебоя питания.
E6	230	GMR_Head_Amplitude	Расстояние повторяющегося трансфера блока магнитных головок (амплитуда «дрожания»).
E7	231	Temperature	t⁰ жёсткого диска.
F0	240	Head_flying_hours	Позиционирование головки (время).
FA	250	Read_error_retry	Количество ошибок во время чтения HDD.