Функции и атрибуты S.M.A.R.T.

Функции и атрибуты S.M.A.R.T.

 

                Технология S.M.A.R.T. - Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology (от англ. "Технология Самодиагностики, Анализа и Отчета") - была разработана для повышения надежности и сохранности данных на жестких дисках. В большинстве случаев, SMART-совместимые устройства позволяют предсказать появление наиболее вероятных ошибок и, тем самым, дают пользователю возможность своевременно сделать резервную копию данных и/или полностью заменить накопитель до выхода его из строя. S.M.A.R.T. представляет собой набор мини-подпрограмм, которые являются частью микрокода накопителя и определяют поддерживаемые диагностические функции, наиболее распространенные среди них:

- набор атрибутов, отражающих состояние отдельных параметров накопителя;

- внутренние тесты накопителя (self-test);

- журналы S.M.A.R.T. (ошибок, общего состояния, дефектных секторов и т.п.).

    История развития технологии S.M.A.R.T. не так уж и богата версиями и подробностями:     

- SMART I предусматривал мониторинг основных жизненно важных параметров и запускался только после команды по интерфейсу;

- в SMART II появилась возможность фоновой проверки поверхности, которая выполнялась накопителем автоматически во время "холостого хода"; появилась функция журналирования ошибок

- в SMART III впервые появилась не только функция обнаружения дефектов поверхности, но и возможность их восстановления "прозрачно" для пользователя и многие другие новшества.

                Инициаторами и первыми разработчиками основ этой технологии являются Western Digital, Seagate и Quantum. Впоследствии их поддержали такие компании как IBM, Maxtor и Samsung. Hitachi тоже приняла участие в развитии технологии S.M.A.R.T., но уже на стадии разработки SMART II, предложив универсальную методику полной самодиагностики накопителя.

                В настоящее время производители жестких дисков готовятся принять к использованию новый вариант технологии S.M.A.R.T. - "1024 S.M.A.R.T.", характерной особенностью которого будет заметно больший размер журналов, повсеместное использование мульти-секторных журналов, более точные алгоритмы анализа показаний встроенных в накопитель сенсоров (термодатчики, сенсоры ударов, и т.п.) и многое другое. Вот некоторые из новых функций:

  - введение алгоритма анализа температурного режима накопителя;

  - введение ограничения по минимальной и максимальной температуре в рабочем состоянии;

  - введение счетчика общего количества записанных секторов на протяжении жизненного цикла накопителя;

         - введение счетчика запусков внутренних алгоритмов восстановления (recovery counters).

                В новой версии стандарта ввели ряд новых атрибутов, которые позволят контролировать состояние и рабочие характеристики по каждой из головок чтения/записи.

                В функции технологии S.M.A.R.T. входит постоянное наблюдение за основными характеристиками накопителя, каждая из них получает оценку. Характеристики, наблюдаемые S.M.A.R.T., можно разбить на две группы:

- параметры, отражающие процесс естественного старения жёсткого диска (число оборотов шпинделя, число перемещений головок, количество циклов включения-выключения);

- текущие параметры накопителя (высота головок над поверхностью диска, число переназначенных секторов, время поиска дорожки и количество ошибок поиска).

                Эти данные хранятся в шестнадцатеричном виде, называемом «raw value», а потом пересчитываются в «value» -  значение, символизирующее надёжность относительно некоторого эталонного значения. Обычно «value» располагается в диапазоне от 0 до 100 (некоторые атрибуты имеют значения от 0 до 200 и от 0 до 253). Высокая оценка говорит об отсутствии изменений данного параметра или медленном его ухудшении. Низкая оценка говорит о возможном скором сбое. Значение, меньшее, чем минимальное, при котором производителем гарантируется безотказная работа накопителя, означает выход узла из строя.

Технология SMART позволяет осуществлять:

  - мониторинг параметров состояния;

  - сканирование поверхности;

  - сканирование поверхности с автоматической заменой сомнительных секторов на надёжные.

Технология SMART позволяет предсказывать выход устройства из строя в результате механических неисправностей, что составляет около 60 % причин, по которым винчестеры выходят из строя, но предсказать последствия «скачка» напряжения или повреждения накопителя в результате удара S.M.A.R.T. естественно не может.

                Накопители сами сообщить о своём состоянии, определенном посредством технологии S.M.A.R.T, не могут - для этого существуют специальные программы. Использование технологии SMART невозможно без наличия программного обеспечения (ПО), встроенного в контроллер накопителя, и внешнего ПО, встроенного в хост.

                Программы, отображающие состояние S.M.A.R.T.-атрибутов, проверяют наличие поддержки технологии SMART накопителем, подают в накопитель команду запроса S.M.A.R.T.-таблиц, получают таблицы в буфер приложения, разбирают табличные структуры, извлекая из них номера атрибутов и их числовые значения, сопоставляют стандартизированные номера атрибутов их названиям (иногда, в зависимости от типа, модели или фирмы-изготовителя HDD, как, например, в программе Victoria), выводят числовые значения в удобном для восприятия виде (тут каждый программист может делать по-своему, например, конвертировать HEX-значения в десятичные), извлекают из таблиц флаги атрибутов (признаки, характеризующие назначение атрибута в рамках конкретной firmware накопителя, например, «жизненно важный» или «счётчик»), на основании всех таблиц, значений и флагов выводят общее состояние устройства.

Атрибуты SMART

                Одной из самых распространенных поддерживаемых S.M.A.R.T. диагностических функций является формирование набора атрибутов (табл. 1), отражающих состояние отдельных параметров накопителя (до 30, а в новой версии стандарта дополнительно ввели ряд новых атрибутов, которые позволят контролировать состояние и рабочие характеристики по каждой из головок чтения/записи: относительная устойчивость (стабильность "полета") головки; исправление ошибок чтения (со "скрытыми" повторными попытками); автоматическое перераспределение дефектных участков поверхности при операциях записи; счетчик-накопитель G-List для учета количества принятых ударных нагрузок; счетчик-накопитель S-List для учета общего количества "программных" ошибок).

    Атрибуты S.M.A.R.T. – это особые характеристики, которые используются при анализе состояния и запаса производительности накопителя. Атрибуты выбираются производителем накопителя, основываясь на способности этих атрибутов предсказывать ухудшение рабочих характеристик накопителя или определить его дефектность. Каждый производитель имеет свой характерный набор атрибутов и может свободно вносить изменения в этот набор в соответствии со своими собственными требованиями и без уведомления об этом фирм-продавцов и конечных пользователей.

 

Таблица 1. Атрибуты SMART 

Условные обозначения  в таблице
	Большее значение параметра лучше
	Меньшее значение параметра лучше
Серый фон строки (критический параметр)	Признак возможной скорой поломки устройства

 

№	Hex	Имя атрибута	Критерий оценки	Описание атрибута
01	01	Raw Read Error Rate		Частота ошибок при чтении данных с диска, происхождение которых обусловлено аппаратной частью диска.
02	02	Throughput Performance		Средняя производительность (пропускная способность) диска. Если значение атрибута уменьшается, то велика вероятность, что с диском есть проблемы.
03	03	Spin-Up Time		Время раскрутки пакета дисков из состояния покоя до рабочей скорости.
04	04	Start/Stop Count		Полное число запусков/остановок шпинделя. У дисков некоторых производителей (например, Seagate) — счётчик включения режима энергосбережения. В поле raw value хранится общее количество запусков/остановок диска.
05	05	Reallocated Sectors Count		Число операций переназначения секторов. Когда диск обнаруживает ошибку чтения/записи, он помечает сектор «переназначенным» и переносит данные в специально отведённую область. Вот почему на современных жёстких дисках нельзя увидеть bad-блоки — все они спрятаны в переназначенных секторах. Этот процесс называют remapping, а переназначенный сектор — remap. Чем больше значение, тем хуже состояние поверхности дисков. Поле raw value содержит общее количество переназначенных секторов.
06	06	Read Channel Margin		Запас канала чтения. Назначение этого атрибута не документировано. В современных накопителях не используется.
07	07	Seek Error Rate		Частота ошибок при позиционировании блока головок. Чем их больше, тем хуже состояние механики и/или поверхности жёсткого диска.
08	08	Seek Time Performance		Средняя производительность операции позиционирования магнитными головками. Если значение атрибута уменьшается, то велика вероятность проблем с механической частью.
09	09	Power-On Hours (POH)		Число часов (минут, секунд — в зависимости от производителя), проведённых во включенном состоянии. В качестве порогового значения для него выбирается паспортное время наработки на отказ (MTBF — mean time between failure).
10	0A	Spin-Up Retry Count		Число повторных попыток раскрутки дисков до рабочей скорости в случае, если первая попытка была неудачной. Если значение атрибута увеличивается, то велика вероятность неполадок с механической частью.
11	0B	Recalibration Retries		Количество повторов запросов рекалибровки в случае, если первая попытка была неудачной. Если значение атрибута увеличивается, то велика вероятность проблем с механической частью.
12	0C	Device Power Cycle Count		Количество полных циклов включения-выключения диска.
13	0D	Soft Read Error Rate		Число ошибок при чтении по вине программного обеспечения.
184	B8	End-to-End error		Данный атрибут — часть технологии HP SMART IV, это означает, что после передачи через кэш памяти буфера данных паритет данных между хостом и жестким диском не совпадают.
187	BB	Reported UNC Errors		Ошибки, которые не могли быть восстановлены, используя методы устранения ошибки аппаратными средствами.
190	BE	Airflow Temperature (WDC)		Температура воздуха внутри корпуса жёсткого диска для дисков Western Digital. Для дисков Seagate рассчитывается по формуле (100 — HDA temperature).
191	BF	G-sense error rate		Количество ошибок, возникающих в результате ударных нагрузок.
192	C0	Power-off retract count		Число циклов выключений или аварийных отказов.
193	C1	Load/Unload Cycle		Количество циклов перемещения блока магнитных головок в парковочную зону / в рабочее положение.
194	C2	HDA temperature		Здесь хранятся показания встроенного термодатчика.
195	C3	Hardware ECC Recovered		Число коррекции ошибок аппаратной частью диска (ошибок чтения, ошибок позиционирования, ошибок передачи по внешнему интерфейсу).
196	C4	Reallocation Event Count		Число операций переназначения. В поле «raw value» атрибута хранится общее число попыток переноса информации с переназначенных секторов в резервную область. Учитываются как успешные, так и неуспешные попытки.
197	C5	Current Pending Sector Count		В поле хранится число секторов, являющихся кандидатами на замену. Они не были ещё определены как плохие, но считывание с них отличается от чтения стабильного сектора, это так называемые подозрительные или нестабильные сектора. В случае успешного последующего прочтения сектора он исключается из числа кандидатов. В случае повторных ошибочных чтений накопитель пытается восстановить его и выполняет операцию переназначения.
198	C6	Uncorrectable Sector Count		Число неисправимых ошибок при обращении к сектору. {Возможно, имелось в виду «число некорректируемых секторов», но никак не число самих ошибок!} В случае увеличения числа ошибок велика вероятность критических дефектов поверхности и/или механики накопителя.

 

№	Hex	Имя атрибута	Критерий оценки	Описание атрибута
199	C7	UltraDMA CRC Error Count		Число ошибок, возникающих при передаче данных по внешнему интерфейсу.
200	C8	Write Error Rate / Multi-Zone Error Rate		Показывает общее количество ошибок, происходящих при записи сектора. Может служить показателем качества поверхности и механики накопителя.
201	C9	Soft read error rate		Частота появления «программных» ошибок при чтении данных с диска. Данный параметр показывает частоту появления ошибок при операциях чтения с поверхности диска по вине программного обеспечения, а не аппаратной части накопителя.
202	Ca	Data Address Mark errors		Number of Data Address Mark (DAM) errors (or) vendor-specific.
203	CB	Run out cancel		Количество ошибок ECC.
204	CC	Soft ECC correction		Количество ошибок ECC, скорректированных программным способом.
205	CD	Thermal asperity rate (TAR)		Number of thermal asperity errors.
206	CE	Flying height		Высота между головкой и поверхностью диска.
207	CF	Spin high current		Amount of high current used to spin up the drive.
208	D0	Spin buzz		Number of buzz routines to spin up the drive.
209	D1	Offline seek performance		Drive’s seek performance during offline operations.
220	DC	Disk Shift		Дистанция смещения блока дисков относительно шпинделя. В основном возникает из-за удара или падения. Единица измерения неизвестна.
221	DD	G-Sense Error Rate		Число ошибок, возникших из-за внешних нагрузок и ударов. Атрибут хранит показания встроенного датчика удара.
222	DE	Loaded Hours		Время, проведённое блоком магнитных головок между выгрузкой из парковочной области в рабочую область диска и загрузкой блока обратно в парковочную область.
223	DF	Load/Unload Retry Count		Количество новых попыток выгрузок/загрузок блока магнитных головок в/из парковочной области после неудачной попытки.
224	E0	Load Friction		Величина силы трения блока магнитных головок при его выгрузке из парковочной области.
226	E2	Load 'In'-time		Время, за которое привод выгружает магнитные головки из парковочной области на рабочую поверхность диска.
227	E3	Torque Amplification Count		Количество попыток скомпенсировать вращающий момент.
228	E4	Power-Off Retract Cycle		Количество повторов автоматической парковки блока магнитных головок в результате выключения питания.
230	E6	GMR Head Amplitude		Амплитуда «дрожания» (расстояние повторяющегося перемещения блока магнитных головок).
231	E7	Temperature		Температура жёсткого диска.
240	F0	Head flying hours		Время позиционирования головки.
250	FA	Read error retry rate		Число ошибок во время чтения жёсткого диска.

 

 

Значения атрибутов (value) используются для представления относительной надежности отдельного эксплуатационного или эталонного атрибута. Допустимое значение атрибута лежит в диапазоне от 1 до 255. «Хорошее» значение атрибута говорит о том, что результат анализа данной рабочей характеристики указывает на низкую вероятность ее ухудшения или выхода накопителя из строя. Соответственно, «плохое» значение атрибута говорит о том, что результат анализа данной рабочей характеристики указывает на высокую вероятность ее ухудшения или выхода накопителя из строя.

                Каждый атрибут имеет собственное пороговое значение (threshold), которое используется для сравнения со значением атрибута (value) и указывает на ухудшение рабочих характеристик или дефектность накопителя. Числовое значение порогового атрибута определяется производителем накопителя через конструкционные особенности накопителя и анализ результатов испытаний на надежность. Пороговое значение каждого атрибута указывает на нижнюю допустимую границу значения атрибута, вплоть до которой сохраняется положительный статус надежности.                Пороговые значения устанавливаются в заводских условиях производителем накопителя и, в большинстве случаев, могут быть изменены только после переключения накопителя в технологический режим (factory mode). Допустимое пороговое значение атрибута может находиться в диапазоне от 1 до 255.

                Если значение одного или более атрибутов, имеющих тип pre-failure (в HDD Speed отмечаются символом « * »), меньше или равно соответствующего порогового значения, то это свидетельствует о предстоящем ухудшении рабочих характеристик и/или полном выходе накопителя из строя.

     Каждый атрибут может иметь некоторый набор флагов, определяющих его функциональные особенности (тип атрибута). Широко известны специалистам  шесть основных типов атрибутов:

1. Pre-failure (PF). Если атрибут имеет этот тип, то поле threshold атрибута содержит минимально допустимое значение атрибута, ниже которого не гарантируется работоспособность накопителя и резко увеличивается вероятность его выхода из строя.

2.        On-line collection (OC). Указывает, что значение данного атрибута обновляется (вычисляется) во время выполнения on-line тестов S.M.A.R.T. или же во время обоих видов тестов (on-line/off-line). В противном случае, значение атрибута обновляется только при выполнении off-line тестов.

3.        Performance related (PR). Указывает на то, что значение этого атрибута напрямую зависит от производительности накопителя по отдельным показателям (seek/throughput/etc. performance). Обычно обновляется после выполнения self-test`ов S.M.A.R.T.

4.        Error rate (ER). Указывает на то, что значение атрибута отражает относительную частоту ошибок по данному параметру (raw read/write, seek, etc.).

5.        Events count (EC). Указывает на то, что атрибут является счетчиком событий.

6.        Self-preserve (SP). Указывает на то, что значение атрибута обновляется и сохраняется автоматически (обычно при каждом старте накопителя и при выполнении тестов S.M.A.R.T).