На главную | Где купить | Авторам | Вакансии | Реклама | Издательство | Каталог | Статьи наших авторов | Контакты |
Прайс листы

Статьи наших авторов

Автор Название
Юрий Смирнов Решение проблем жестких дисков (1)

Аннотация

Рассматриваются вопросы обеспечения безаварийной работы винчестеров на обычном домашнем ПК, в том числе меры по восстановлению записанной на диске информации, если авария все же произошла. Описаны все основные операции: установка жестких дисков в компьютере, установка операционных систем, оценка технического состояния и тестирование дисков, резервирование информации, а также ее восстановление после аварии. Приводятся экспериментально проверенные рекомендации по увеличению долговечности винчестера с помощью рационально построенной системы охлаждения.



Скажите государю, что у англичан ружья кирпичом не чистят: пусть якобы и у нас не чистили, а то, храни бог войны, они стрелять не годятся.

Лесков Н. С., повесть “Левша”, 1881 г.



Жесткие диски (винчестеры) являются неотъемлемой частью любого компьютера. Во времена DOS считалось, что эти устройства абсолютно надежны. И действительно, подавляющее их большинство работоспособно до сих пор, хотя времена DOS канули в лету. Положение изменилось, когда объем жестких дисков увеличили сначала до 80 Гбайт, а в настоящее время — и до 1 Тбайт (1012 байт), при этом скорость вращения шпинделя винчестера повысили до 7200 оборотов в минуту и более. Для этого пришлось уменьшить расстояние между магнитными дорожками и размеры головок считывания-записи, что не могло не сказаться на надежности устройства.

1. Постановка задачи

Несмотря на то, что уже появились накопители USB flash drive на электронных микросхемах с объемом менее 64 Гбайт, а также комбинированные механо-электронные накопители, век жестких дисков закончится еще не скоро. Поэтому целесообразно рассмотреть, каким образом следует правильно эксплуатировать современные жесткие диски с большим объемом хранимой информации. Требуется разработать систему эксплуатации современных жестких дисков типоразмера 3.5˝ для домашних компьютеров [1].

Целью этих мероприятий является продление долговечности винчестеров, а также резервирование накопленной информации на случай непредвиденной аварии. При этом вводятся ограничения — пользователь не должен самостоятельно изменять конструкцию устройства, а также снимать пломбы и вскрывать гермозону. Нарушение указанных ограничений приведет к потере гарантии на винчестер.

2. Проблемы больших жестких дисков

Пользователи заинтересованы в надежной длительной работе винчестеров, поскольку их аварии приводят к потере ценной информации, накапливавшейся годами.

2.1. Тепловыделение, вибрации, электромеханические проблемы

Эксплуатационные проблемы современных жестких дисков обусловлены в основном следующими двумя обстоятельствами.

  1. Винчестер выделяет тепло при своей работе в компьютере. Требуется охлаждение устройства, поскольку оно спроектировано для работы при температуре не выше 55° C, превышение которой уменьшает срок службы прибора.

  2. Не менее важным обстоятельством является влияние вибраций, которые губительно сказываются на продолжительности исправной работы жесткого диска.

    Последнюю причину многие пользователи не считают существенной, ссылаясь на технические характеристики винчестеров, согласно которым устройство выдерживает при работе максимальные перегрузки в диапазоне 20 — 60 g продолжительностью 2 мс и до 300 g в нерабочем состоянии. Но фирмы ничего не сообщают о работоспособности их устройств в условиях постоянно действующих вибраций, которые могут создавать специально сконструированные кулеры (вентиляторы) для жестких дисков.

    Отверстия с резьбой, имеющиеся снизу корпуса жесткого диска, подсказывают пользователю простое и очевидное решение — привинтить вентилятор к днищу винчестера и тем самым избавиться от нежелательного перегрева. Поступить так диктует пользователю и совпадение расположения крепежных отверстий на вентиляторе и корпусе винчестера. Распространено мнение, что те пользователи, которые поленятся купить и привинтить вентилятор, сократят срок исправной работы жесткого диска.

    Однако никто не задумывается о том, что вентилятор создаст постоянно действующие вибрации, которые будут передаваться на головки и пластины устройства. Но удивляться тут особенно и нечему. Все это бизнес — изготовители вентиляторов хотят продать свой товар, а производители дисков — свои диски. Они не будут конфликтовать друг с другом напрямую. В результате в накладе окажется лишь конечный пользователь, который использует и первое и второе изделия одновременно.

    Как показывают расчеты и экспериментальные данные (см. раздел 7.1.3, 7.3 [1]), амплитуды этих вибраций могут превышать расстояние между магнитными дорожками на пластинах винчестера, что может привести к катастрофическим последствиям, в частности:

  • иногда запись новой информации может выполняться в сектора соседних дорожек;

  • магнитное покрытие пластин диска может постепенно разрушаться.

Нежелательные последствия, обусловленные влиянием вибраций, были обнаружены при проведении специальных экспериментальных исследований (см. раздел 7.3 [1]).

Следует упомянуть и другую причину нежелательности использования кулеров в современных винчестерах: из-за своих размеров они в 2 раза сокращают количество жестких дисков, которые могут быть размещены в корпусе компьютера. Уже одного этого достаточно для отказа от использования стандартных вентиляторов для винчестеров. Но при этом необходимо решить, каким образом следует охлаждать жесткие диски, а также как выбирать корпус компьютера для обеспечения комфортных условий работы винчестеров. Этот вопрос будет рассмотрен далее в разделе 3.1 данной статьи.

Имеется множество других причин ненадежности винчестеров: отказы электронных микросхем, аварии в сети электроснабжения, ненадежность разъемов и сигнальных кабелей. С этими причинами также необходимо бороться, но уже другими методами, которые также рассмотрены в работе [1] (см. разделы 2.6 — 2.8 [1]).

2.2. Проблемы, решаемые программными средствами

Для контроля работоспособности и обслуживания жестких дисков необходимо специальное программное обеспечение. Необходима минимизация количества используемых программ для выполнения наиболее полного состава возможных функций контроля и обслуживания винчестера. Другим требованием к программному обеспечению является его пригодность для использования в любых возможных конфигурациях домашних компьютеров PC, в том числе и при наличии в системе RAID-контроллера.

Выполнение основных функций контроля и обслуживания жестких дисков

Минимально необходимый состав программного обеспечения для решения основных задач эксплуатации дисковой подсистемы содержит всего три программы: PartitionMagic и BootMagic версии 8, а также Ghost32 версий 7.7, 8, 11, из которых BootMagic работает на диске постоянно, но устанавливается лишь единожды. Первая и последняя программы из этого списка используются гораздо чаще остальных. К этому списку можно добавить программу Paragon Partition Manager версий 5.5 или 6.0, свойства которой частично совпадают с функциями PartitionMagic, но имеются два важных отличия:

  1. возможность проверки поверхности диска по способу, аналогичному программе Scandisk, что позволяет выявить дефектные секторы диска и ускорить их автоматическое перераспределение контроллером диска; такое сочетание свойств позволяет применять программу Paragon Partition Manager при восстановлении аварийных дисков;

  1. возможность анализа секторов диска, что требуется продвинутым пользователям для выявления нарушений логической структуры диска.

Все указанные программы сравниваются в функциональном отношении в табл. 1 [1], в которой показано, какие из функций выполняются или не выполняются с помощью той или иной программы. Некоторые важные особенности отдельных программ отражены в примечаниях к таблице. Указание операционных сред обеспечивает возможность применения программ на жестких дисках с установленным динамическим оверлейным драйвером DDO. Из табл. 1 следует, что свойства некоторых программ дублируются. Заметим, что, строго говоря, рекомендации табл. 1 (и табл. 2) полностью справедливы для жестких дисков с интерфейсом ATA (IDE), работающих в среде ОС Windows XP. Возможные коррективы для интерфейса SATA будут обсуждаться в дальнейшем.

Таблица 1. Основные функции программного обеспечения
для эксплуатации дисковой подсистемы

Функции программ

PartitionMagic 8.0

BootMagic
8.0

Ghost32
v. 8

Paragon Partition Manager 5.5

Создание разделов

Да

Нет

Нет

Да

Загрузка разделов

Нет

Да

Нет

Нет1)

Тестирование разделов

Да

Нет

Да

Нет

Форматирование
разделов

Да2)

Нет

Нет

Да2)

Проверка поверхности диска

Нет

Нет

Нет

Да

Создание образа раздела диска

Да3)

Нет

Да

Нет

Восстановление раздела диска из образа

Нет3)

Нет

Да

Нет

Создание образа диска и восстановление диска из образа

Нет

Нет

Да

Нет

Проверка целостности файла образа диска или раздела

Нет

Нет

Да

Нет

Проверка целостности диска

Нет

Нет

Да

Нет

Копирование диска на другой диск

Нет

Нет

Да

Да

Проверка раздела диска

Да

Нет

Нет

Нет

Проверка диска

Нет

Нет

Да

Нет

Копирование раздела диска

Да

Нет

Нет

Да

Установка операционной системы

Да

Нет

Нет

Нет

Ускоренный переход в другой раздел для запуска ОС

Да

Нет

Нет

Нет

Файловый менеджер

Да4)

Нет

Да5)

Да6)

Дефрагментация диска

Да

Нет

Нет

Нет

Анализ области S.M.A.R.T.

Нет

Нет

Нет

Да7)

Изменение размера кластера раздела

Да

Нет

Нет

Да

Функционирование в различных средах

DOS8), Windows, BartPE

DOS,
Windows

DOS,
BartPE, XPE

XPE,
Windows, DOS8)

Анализ сектора диска

Нет

Нет

Нет

Да

Работа с диском RAID-контроллера

Да9)

Да9)

Да10)

Да11)

Работа с диском, на котором установлен драйвер DDO13)

Нет

Нет

Да 12)

Нет


Примечания к табл. 1

1) Загрузка раздела может производиться с помощью программы Paragon Boot Manager.

2) Форматирование разделов производится для операционных систем DOS, Windows, Linux.

3) Восстановление созданного образа может производиться другими программами фирмы PowerQuest или Symantec.

4) Программа PartitionMagic 8.0 выполняет функции файлового менеджера для разделов жесткого диска, используемых для операционных систем DOS, Windows, Linux.

5) Файловый менеджер Total Commander обычно имеется в составе операционной системы BartPE на компакт-дисках.

6) Выполняется отдельной программой Paragon Partition Explorer.

7) Анализ области S.M.A.R.T. может выполняться с помощью программ EVEREST или Aida32, установленных на том же компакт-диске c операционной системой BartPE вместе с программой Paragon Partition Manager. Такое соседство удобно при восстановлении аварийного жесткого диска.

8) Дискеты для DOS создаются с помощью программы Diskette Build Wizard (Мастер создания дискет).

9) После перемещения драйвера DDO13) с жесткого диска в основную память компьютера (создается новое прерывание Int 13h для выполнения дисковых функций) и загрузки программы с гибкого диска.

10) Для работы программы Ghost32 с диском, управляемым RAID-контроллером, необходима операционная система BartPE на компакт-диске с установленным в ней драйвером RAID-контроллера.

11) Программа Paragon Partition Manager используется в составе ОС XPE на компакт-диске.

12) Для работы с диском, на котором установлен драйвер DDO, программа Ghost32 должна быть установлена в составе операционной системы BartPE.

13) Драйвер DDO устанавливается на жестком диске для преодоления барьера BIOS. Например, это может быть выполнено при помощи программы Ontrack Disk Manager v4.0, которая в отличие от последующих версий, а также от программ Data Lifeguard позволяет пользоваться программой BootMagic для загрузки ОС из различных первичных разделов жесткого диска. Драйвер DDO не требуется для BIOS материнских плат с установленным процессором Pentium-4 и выше.

В табл. 1 были перечислены основные программы, обеспечивающие необходимые функции для резервирования и восстановления дисковой подсистемы и ее тестирование. Все 24 функции, записанные в строках табл. 1, реализуются хотя бы одной из программ, указанных в заголовке таблицы. Из табл. 1 следует также, что большинство функций программ Ghost32, Paragon Partition Manager и EVEREST может осуществляться в составе операционных систем BartPE и XPE на компакт-дисках.

При эксплуатации дисковой подсистемы требуются также служебные программы, используемые при технической эксплуатации диска, которые могут быть перечислены в виде следующего списка:

  1. программа Aida32 и ее аналог EVEREST — для анализа области S.M.A.R.T.;

  1. программы для измерения температуры жесткого диска — SpeedFan, Drive Temperature и т. п.

Имеется целый шлейф вспомогательных программ для решения разных частных вопросов, возникающих иногда при эксплуатации дисковой подсистемы из простого любопытства или для других дополнительных целей, например для документирования результатов испытаний.

Следует предостеречь от понимания проблемы восстановления информации только как восстановления раздела или диска из его образа. Может использоваться трехуровневая система резервирования информации с использованием других носителей, кроме жесткого диска. Это позволяет в отдельных случаях быстрее восстановить ранее сохраненную информацию, но при условии, что в результате аварии не претерпели изменений системные области диска и операционные системы.

На главную | Где купить | Авторам | Вакансии | Реклама | Издательство | Каталог | Статьи наших авторов | Контакты
© 2001–2017 Издательство «БХВ-Петербург».
Все права защищены. Частичное или полное копирование текстов, слоганов и фотоизображений без письменного согласия Правообладателя запрещено.