Технология S.M.A.R.T.

1.1. Общее описание.
    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 (до 30)
• внутренние тесты накопителя (self-test)
• журналы S.M.A.R.T. (ошибок, общего состояния, дефектных секторов и т.п.)

    В настоящий момент не существует официальной документации или стандарта на технологию S.M.A.R.T. В связи с этим, производители не публикуют полные характеристики и поддерживаемые функции S.M.A.R.T. в своих накопителях. Обязательный минимум описан в последнем стандарте ATA/ATAPI-6.

1.2. Развитие технологии S.M.A.R.T.
    История технологии S.M.A.R.T. не так уж и богата 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

    Известно, что первыми разработали основы и предложили эту технологию совместно Western Digital, Seagate и Quantum. После этого их уже поддержали такие компании как IBM, Maxtor и Samsung. Hitachi приняла участие в развитии технологии S.M.A.R.T. уже на стадии разработки SMART II, первыми предложив методику полной самодиагностики накопителя (extended self-test).
    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 мультисекторных журналов, более точные алгоритмы анализа показаний встроенных в накопитель сенсоров (термодатчики, сенсоры ударов, и т.п.) и многое другое.
    Вот несколько 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)

    Главным же плюсом можно считать введение 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.

    Атрибуты S.M.A.R.T. - 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 соответствиии со своими собственными требованиями и без уведомления об этом фирм-продавцов и конечных пользователей.

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

1.3.2. Пороговые значения атрибутов.
    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 (factory mode). Допустимое пороговое значение атрибута может находится 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.

1.3.3. Краткое описание основных атрибутов.
    Данный перечень атрибутов является наиболее полным из доступных на сегодняшний момент в Сети или иных источниках. Назначение атрибутов и способ интерпретации их значений выявлены либо опытным путем, либо получены от служб технической поддержки компаний-производителей накопителей.
    Ниже приведена сводная таблица всех известных мне атрибутов (55) и краткое описание к большинству (38) из них.

    Краткое описание известных атрибутов.

• * (используется в программе HDD Speed)
  Данный указатель показывает, что соответствующий атрибут S.M.A.R.T. является критическим для нормального функционирования накопителя. Ухудшение значений таких атрибутов с наибольшей вероятностью приводит к выходу накопителя из строя. В новых материнских платах BIOS имеют встроенную функцию контроля состояния накопителя именно по этим атрибутам.
• Raw Read Error Rate
  Частота появления ошибок при чтении данных с диска.
  Данный параметр показывает частоту появления ошибок при операциях чтения с поверхности диска по вине аппаратной части накопителя.
• Throughput Performance
  Средняя производительность (пропускная способность) диска.
  Уменьшение значения value этого атрибута с большой вероятностью указывает на проблемы в накопителе.
• Spin Up Time
  Время раскрутки шпинделя.
  Среднее время раскрутки шпинделя диска от 0 RPM до рабочей скорости. Предположительно, в поле raw value содержится время в миллисекундах/секундах.
• Start/Stop Count
  Количество циклов запуск/останов шпинделя.
  Поле raw value хранит общее количество включений/выключений диска.
• Reallocated Sectors Count
  Количество переназначенных секторов.
  Когда жесткий диск встречает ошибку чтения/записи/верификации он пытается переместить данные из него в специальную резервную область (spare area) и, в случае успеха, помечает сектор как "переназначенный". Также, этот процесс называют remapping, а переназначенный сектор - remap. Благодаря этой возможности, на современных жестких дисках очень редко видны [при тестировании поверхности] так называемые bad block. Однако, при большом количестве ремапов, на графике чтения с поверхности будут заметны "провалы" - резкое падение скорости чтения (до 10% и более).
  Поле raw value содержит общее количество переназначенных секторов.
• Read Channel Margin
  Запас канала чтения.
  Назначение этого атрибута не документировано и в современных накопителях он не используется.
• Seek Error Rate
  Частота появления ошибок позиционирования БМГ.
  В случае сбоя в механической системе позиционирования, повреждения сервометок (servo), сильного термического расширения дисков и т.п. возникают ошибки позиционирования. Чем их больше, тем хуже состояние механики и/или поверхности жесткого диска.
• Seek Time Performance
  Средняя производительность операций позиционирования БМГ.
  Данный параметр показывает среднюю скорость позиционирования привода БМГ на указанный сектор. Снижение значения этого атрибута говорит о неполадках в механике привода.
• Power-On Hours
  Количество отработанных часов во включенном состоянии.
  Поле raw value этого атрибута показывает количество часов (минут, секунд - в зависимости от производителя), отработанных жестким диском. Снижение значения (value) атрибута до критического уровня (threshold) указывает на выработку диском ресурса (MTBF - Mean Time Between Failures). На практике, даже падение этого атрибута до нулевого значения не всегда указывает на реальное исчерпывание ресурса и накопитель может продолжать нормально функционировать.
• Spin Retry Count
  Количество повторов попыток старта шпинделя диска.
  Данный атрибут фиксирует общее количество попыток раскрутки шпинделя и его выхода на рабочую скорость, при условии, что первая попытка была неудачной. Снижение значения этого атрибута говорит о неполадках в механике привода.
• Recalibration Retries
  Количество повторов попыток рекалибровки накопителя.
  Данный атрибут фиксирует общее количество попыток сброса состояния накопителя и установки головок на нулевую дорожку, при условии, что первая попытка была неудачной. Снижение значения этого атрибута говорит о неполадках в механике привода.
• Device Power Cycle Count
  Количество полных циклов запуска/останова жесткого диска.
• 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.
• Emergency Re-track
  
• ECC On-The-Fly Count