#факты | Как долго на самом деле «живут» жесткие диски?
Последние 30 лет важной и неотъемлемой частью практически любой компьютерной техники являются жесткие диски. Нет никаких сомнений в том, что в росте и популяризации рынка ПК мы в какой-то степени обязаны развитию именно в сегменте производства жестких дисков, которые из года в год не только наращивают еще по одному терабайту доступного для записи места, а последнее время еще и прочно закрепились в облачных системах хранения данных. Сейчас на рынке все чаще начинают пользоваться спросом SSD-накопители, однако средняя стоимость 1 ГБ места у таких носителей по-прежнему пока остается выше, чем средняя стоимость 1 ГБ у жесткого диска. Учитывая тот факт, что мы до сих пор настолько зависимы от жестких дисков, очень странно, что никто толком до сих пор так и не смог дать четкого ответа на самый важный вопрос с ними связанный: какой у жесткого диска жизненный цикл?
Речь идет не об отдельных случаях, а о точных среднестатистических данных — о том, как долго «живут» жесткие диски в принципе. Один год? Три? Пять лет? Например, в некоторых случаях производители жестких дисков дают гарантию 12 месяцев на свой товар. Означает ли это, что после этого срока жесткий диск перестанет работать?
Удивительно, но несмотря на то, что жесткие диски используются практически во всех современных компьютерных системах (за исключением смартфонов), никто не проводил исследования на тему их жизненного цикла, или по крайней мере никто даже не опубликовывал данные о подобных исследованиях. До этого момента. Западная компания Backblaze, занимающаяся сетевым резервным копированием данных и использующая для этих целей 25 тысяч жестких дисков, работающих беспрерывно днями и ночами, опубликовала информацию о том, сколько же на самом деле «живут» жесткие диски и как они заканчивают свое бренное существование в этом мире.
Жизненный цикл
За последние четыре года Backblaze увеличила парк используемых жестких дисков до 25 тысяч и все они постоянно находятся онлайн. Каждый раз, когда из строя выходит один из них, компания записывает время работы и причину поломки, а потом меняет сломавшийся жесткий диск на новый. За четыре года такого мониторинга у компании накопились очень интересные данные и графики о том, по какой причине чаще всего ломаются жесткие диски в течение первых лет своей работы.
Статистика поломок жестких дисков в течении первых четырех лет
Согласно статистики компании, жесткие диски имеют три временные фазы поломок. В рамках первой фазы, длящейся 1,5 года, ежегодный процент поломок жестких дисков составляет 5,1 процента. В течение следующих полутора лет объем поломок снижается до 1,4 процента. После трех лет использования жесткого диска, каждый из них в 11,8 процентах случаев в год начинает выходить из строя. Другими словами это означает, что в течение первых 18 месяцев около 92 процентов всех жестких дисков сохраняют свою работоспособность и почти все из них (90 процентов) будут работать как минимум три года с момента покупки.
Проанализировав информацию дальше, Backblaze пришла к выводу, что всего чуть ниже 80 процентов ото всех жестких дисков способны работать четыре года. К сожалению, у компании нет данных о показателях дальнейших временных рамках работы этих жестких дисков, однако заслуженный инженер Backblaze Браян Бич считает, что процент поломок жестких дисков после четырехлетнего срока их работы будет составлять около 12 процентов в год. Это означает, что около 50 процентов всех жестких дисков смогут отпраздновать свой «шестой день рождения».
Почему жесткие диски ломаются?
Помимо трех временных фаз поломок жестких дисков, есть три основные причины этих поломок. Основной причиной поломок в течение первого года работы жестких дисков является, как вы уже могли догадаться, производственный брак. Некоторые из читателей наверняка сталкивались с ситуацией, когда один жесткий диск работает безотказно на протяжении нескольких лет, а другой — ломается в течение чуть ли не первого месяца после покупки. Компания указывает, что в период первых 18 и 36 месяцев поломка жестких дисков чаще всего связана со случайными отказами. И только после четырех лет работы объем поломок резко возрастает в виду износа механических частей.
Здесь же стоит отметить, что Backblaze в своей работе и проведенном исследовании использует обычные потребительские жесткие диски, то есть те, которые предлагают гарантию от 12 до 36 месяцев и установлены практически во всех домашних компьютерах. И если учесть, что около 97,5 процента жестких дисков работают без проблем в течение первого года после покупки, а около 90 процентов доживают до трех лет, то производители, можно сказать, честно выполняют свои гарантийные обязательства.
Квартальный объем поломок жестких дисков в течение первых четырех лет работы
Что касается жестких дисков для предприятий, на которые производители предлагают пятилетнюю гарантию, то вполне возможно они производятся с учетом более высоких стандартов и проходят более строгое тестирование на проверку качества. Здесь компания Backblaze конкретных данных не приводит, а лишь предполагает, что общий ежегодный процент «смертности» у подобных носителей будет несколько ниже. Однако они так же, как и обычные потребительские жесткие диски, начинают быстро «умирать» вскоре после того, как начинается сильный износ их двигающихся частей (читающих, пишущих головок, моторчиков и так далее), то есть после четырех лет использования.
Делайте резервные копии
В общем и целом, если вы купите сейчас новый жесткий диск, то у вас будет 90 процентов на то, что этот жесткий диск сможет прожить минимум три года после покупки. Если ваш жесткий диск уже преодолел рубеж в три года работы, то будет крайне целесообразно позаботиться о резервном копировании информации, которая на нем находится, потому как имеется 12-процентный шанс на то, что в этот и последующие годы он «умрет». Следует учесть, что приводимые данные актуальны только для внутренних жестких дисков. При исследовании внешних накопителей должно учитывать огромное число сторонних факторов, кроме того, такие типы жестких дисков в основном используют не в качестве постоянных, а лишь в качестве средства для хранения информации (их часто отключают, и поэтому общее время работы в конечном итоге может быть выше). Кроме того, Backblaze вела мониторинг за постоянно работающими жесткими дисками. То есть они работали в течение четырех лет по 24 часа и 7 дней в неделю. Вряд ли обычные персональные компьютеры работаю все 24 часа 7 дней в неделю. Это следует тоже учесть, так как в данном случае общее время работы жесткого диска тоже будет больше.
Backblaze указывает, что из-за наличия 5,1-процентного шанса на поломку жесткого диска в течение первого года работы, владельцам следует чаще делать резервное копирование данных, особенно если эти данные очень важны для вас. После 36 месяцев с момента покупки вам обязательно следует сделать их резервную копию, а лучше уже подумать о покупке нового жесткого диска. Компания в свою очередь собирается продолжить наблюдение и хочет узнать сохранится ли процентный объем поломок после четырех лет работы жестких дисков.
Гибкие и жесткие диски
Те «винты» (еще одно жаргонное название) имели физические размеры и объем, примерно равный дисководу гибких дисков 5,25 дюйма. На заре компьютерной индустрии данные хранились и на гибких дисках (дискетах) 5,25 и 3,5 дюймов.
Привод для чтения и записи таких дисков назывался FDD (Floppy Disk Drive).
Эти диски были сделаны из круглого куска пластика с нанесенным на обе стороны ферромагнитным покрытием. Они были тонкими и гибкими, поэтому привод и получил такое название. Для защиты от внешних воздействий эти диски помещались в квадратный пластиковый футляр.
Диски в HDD имеют похожее строение, но они толще и не гнутся, что и отражается в названии. На такой диск наносится с помощью центрифуги тонкий ферромагнитный слой из окислов металлов. Данные записываются и считываются с помощью магнитных головок.
При записи в магнитную головку подается информационный сигнал, который меняет ориентацию доменов (ферромагнитных частиц) в ферромагнитном слое.
При считывании намагниченные участки наводят ток в головке, который затем обрабатывается схемой управления (контроллером). Требования к скорости и объемам данных постоянно росли. В эту область были направлены лучшие умы мира. И жесткие диски, как и остальное компьютерное «железо» непрерывно совершенствовались.
Диски стали делать из стекла и стеклокерамики. Это позволило уменьшить их вес, толщину и увеличить скорость вращения.
Скорость вращения диска возросла с 3600 об/мин до 5400, 7200, а потом до 10 000 и даже до 15 00о об/мин! Для сравнения скажем, что скорость вращения диска в FDD имела величину 360 об/мин.
Чем больше скорость вращения, тем быстрее считываются данные.
Конструкция винчестера
Винчестер может иметь один физический диск или несколько. В последнем случае диски собраны в единую конструкцию и вращаются синхронно. Каждый диск имеет две стороны с ферромагнитным слоем, данные считываются двумя различными головками (расположенными сверху и снизу).
Головки также собраны в единую конструкцию и перемещаются синхронно.
Механизм перемещения головок содержит в себе катушку с проводом и неподвижно закрепленный постоянный магнит. При подаче току в катушку в ней генерируется магнитное поле, взаимодействующее с магнитом. Возникающая при этом сила двигает катушку со всей подвижной частью механизма (и головками тоже).
Механизм содержит в себе пружину, которая при отсутствии питания перемещает головки в исходное положение (зону парковки). Это предохраняет головки и диски от повреждения.
Отметим, что небольшие неодимовые магниты, создающие постоянное магнитное поле, очень сильны!
В рабочем состоянии диски вращаются с постоянной скоростью, головки «парят» над диском. При вращении возникает аэродинамический поток, приподнимающий головки. По мере совершенствовании технологии расстояние между головками и диском уменьшается.
К настоящему времени доведено до нескольких десятков нанометров!
Уменьшение расстояния позволяет увеличить плотность записи информации. Таким образом, в тот же самый объем можно втиснуть больше информации.
Шпиндель и гермоблок
Основной двигатель винчестера (шпиндель), крутящий диск, содержит в себе гидродинамический подшипник. Он отличается от шарикоподшипника тем, что он имеет гораздо меньшее радиальное биение.
В современных винчестерах плотность записи информации очень высока, дорожки располагаются очень близко друг к другу.
Большая величина радиального биения не дала бы увеличить плотность записи, либо (при уменьшении расстояния между дорожками) головка «скакала» бы по соседним дорожкам в течение одного оборота. Гидродинамический подшипник содержит в себе тонкий слой смазки между подвижной и неподвижной частью.
В заключение скажем, что шпиндель, диски, головка с приводом помещены в отдельный отсек. Первые модели винчестеров содержали негерметичные отсеки, снабженные фильтром с очень мелкими ячейками для выравнивания давления.
Потом появились герметичные отсеки, которые имели в себе отверстие, закрытое гибкой мембраной. Мембрана может изгибаться в обе стороны, компенсируя перепад давлений воздуха внутри и вне отсека с головками.
В следующей части статьи мы продолжим знакомство с тем, как устроен и как работает винчестер.
С вами был Виктор Геронда. До встречи на блоге!
