Что произойдет при разгерметизации гелий-наполненного диска?

    Что произойдет при разгерметизации гелий-наполненного диска?С появлением гелий-наполненных магнитных дисков возникает ряд вопросов, ответ на которые позволил бы дать взвешенную оценку последним достижениям науки и техники. Главный из них, по нашему мнению, — сценарий поведения накопителя, гермокамера которого заместила атмосферу инертного газа забортным воздухом. Проблема утечки гелия была самой сложной в процессе разработки HDD и, несмотря на обещания производителей, по-прежнему остается животрепещущей в контексте эксплуатационных издержек.

    Для объяснения процессов, возникающих в гермозоне HDD, логичной выглядит гипотеза, выдвинутая в статье «Гелиевая подушка: второе дыхание магнитных дисков». Суть предположения в том, что изменение плотности среды (напомним, что гелий в шесть-семь раз легче воздуха) влияет на расстояние между блоком головок и поверхностью носителя. По нашим данным, этот параметр оценивается в 10 нм. В воздушной среде за счет изменения подъемной силы «парение» головки над пластиной происходит чуть выше, чем в атмосфере гелия. Разброс совсем небольшой, но с катастрофическими последствиями. Суть их сводится к тому, что с потерей гелия шансы произвести чтение остаются достаточно высокими, в то время как вероятность безошибочной записи существенно уменьшается.Блок головок магнитных дисков

    Если высказанное в статье предположение верно, то существуют, по крайней мере, два неоспоримых аргумента, подтверждающие это. Изложим их вкратце так:

    1. Чтение — процедура с верификацией контрольной суммы; если необходимо, будет выполнен повтор или повтор с ретрейном.
    2. Ошибка при записи, в отличие от чтения, может иметь фатальные последствия для большого массива данных на диске.


    Цифровое моделирование аэродинамики в гермокамере гелий-наполненного магнитного диска


    Предметом дискуссии могут стать аргументы так или иначе касающиеся технологии магнитной записи. В отличие от неудачного чтения, последствие которого могут быть легко исправлены повторением операции (а когда речь идет о восстановлении данных с неисправного накопителя, снижение производительности, обусловленное выполнением повторов — фактор вообще второстепенный), ситуация с неудачной записью куда как сложнее.

    Моделирование вибрационных явлений в гермозоне гелий-наполненного магнитного диска


    • Сложнее, как для обнаружения ошибки, так и устранения ее последствий. Дело в том, что при записи требуется более мощное магнитное поле, поэтому расстояние между блоком головок и поверхностью становится критичным параметром. Кроме того, записывающая головка имеет большие размеры: ей необходимо передать более мощное воздействие, чтобы произошло намагничивание носителя.
    • Сигнал читаемых данных поступает через аналоговый тракт на усилитель. Такая система электронных компонентов при правильном проектировании достаточно адаптивна и способна в некоторых пределах нивелировать влияние изменения уровня сигнала и появление помех. При записи запоминающие ячейки — доменные структуры на поверхности диска. Даже небольшое отклонении от заданных магнитных параметров может привести к сбою записи: уровень намагничивающего воздействия окажется недостаточным.


    У нас все.

    Иллюстрации в статье используются с целью привлечь внимание к проблематике гелий-наполненных дисков. Они заимствованы из следующих источников:

    • Zhang G., Li H., Shen S, Wu S. // Simulation of HGA vibration characteristics inside the helium-filled hard disk drive
    • Sae Woong Kil, Joseph A. C. Humphrey, Hossein Haj-Hariri // Numerical study of the flow-structure interactions in an air- or helium-filled simulated hard disk drive
    Поделиться публикацией
    AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

    Подробнее
    Реклама

    Комментарии 61

        –4
        И спасибо за карму. Весьма взрослая реакция на критику. Интересно, как отреагируют другие читатели. Сейчас 19:-1
          +2
          Вы с кем это разговариваете? О карме и о тавтологии — точно не по адресу.
            –1
            Вот видите, вам тоже досталось. Стоило оно того?
              0
              За што, дяденька? Ну за што?
            +11
            У вас нет публикаций — карма может только в минус. Опубликуйте качественную статью для открытия возможности роста кармы.
              +5
              Это habr geektimes, привыкай.
                0
                Спасибо, что снисходительно похлопал по плечу, старший брат, я был так глуп до этого. Если бы у меня было хоть на одну статью больше…
            +2
            Ну так вывод-то какой из статьи?
            Получается в случае разгерметизации, не зная об этом, я буду использовать носитель какое-то время, пока до меня не дойдёт, что «что-то не так». Но если я буду активно писать на диск, то я могу хорошо так данные запороть получается? Вот это перспектива! Если бы производитель встроил внутрь гермобокса датчик давления или ещё чего-то подобного, который бы при утечке блокировал запись на носитель и начинал пищать встроенным динамиком, то я бы потом довольно высоковероятно вытащил бы данные с носителя, насколько я понимаю, хоть и с морокой, т.к., видимо, вычитывать бы пришлось несколько раз. Опять же если там много файлов — как понять какой из 6 проходов файл нормальный? Если файл пользовательский (документ, картинка, видео), то можно вручную запускать, а если нет, то как?

            Вообщем, вопросов всё равно очень много осталось)
              0
              Хороший вопрос. Не факт, что такого датчика в гермозоне нет. Но, как водится, программный доступ к нему будет специфическим: у HGST свой, у Seagate — свой. Мы поинтересуемся у производителей, что они могут рассказать об этом.
                +4
                Говорят (https://www.backblaze.com/blog/smart-22-is-a-gas-gas-gas/), что у HGST-дисков датчик есть, и даже доступен через SMART (#22).
                  0
                  Так это же супер! Мы будем пользоваться этим параметром в дальнейшем. Спасибо огромное!
                  0
                  Может заодно и на мой вопрос у производителей поинтересуетесь?
                  Пробовали ли они ставить два (три...) коромысла на одну поверхность чтобы распределить возможность операций чтения записи или турбулентность мешать будет?
                  Напомню что речь не о: два блока головок, два набора дисков, один шпиндель, а именно когда два блока головок работают с одним набором дисков.
                  0
                  P.S. На самом верхнем фото — изобары в камере HDD. Видимо, на этапе разработки активно мониторили сей параметр: гелий-то имеет свойство улетучиваться.
                    0
                    По поводу как понять какой из 6 повторов дал безошибочное чтение: все ошибки чтения обнаруживаются с помощью проверки CRC, в этом вопросе наличие гелия ничего не меняет.
                      +1
                      Вы имеете ввиду аппаратное CRC?
                        0
                        При записи контроллер вычисляет CRC для данных сектора и дописывает его после сектора. При чтении, контроллер вычисляет CRC для читаемых данных и сравнивает его с записанным. При несовпадении в статусе устанавливается бит ошибки. Начиная с Ultra ATA 33, CRC также применяется для контроля данных передаваемых по интерфейсу, но это к теме не относится, мы говорим о сбоях при чтении с поверхности диска.
                          0
                          Аппаратные CRC и ECC сейчас в любых жестких дисках давно есть. Что-то около 100 байт контрольных и избыточных данных на каждый сектор (каждые 4 Кб) для контроля корректности считывания и исправления незначительных ошибок чтения если таковые обнаружатся. И автоматические запуск процедуры повторных попыток считывания если ошибки оказались слишком большими, чтобы их исправить с помощью ECC.
                          +1
                          Не все ошибки можно найти, существует вероятность, что ошибка не будет найдена, она очень маленькая -порядка 1 бит на 10-20 терабайт.
                            0
                            Действительно, даже чисто математически очевидно, что одному и тому же значению кода CRC может соответствовать много значений данных, поскольку количество битов CRC меньше количества битов данных. Поэтому возможны варианты, когда CRC совпадает, но данные искажены, но это фундаментальный факт, он существует столько, сколько существуют диски. CRC не исключает ошибку, а только существенно снижает ее вероятность. Есть понятие "кодовое расстояние", упрощенно — это количество бит, которые должны быть искажены, чтобы получить узаконенную ошибку, это критерий качества CRC кода.
                              0
                              CRC не снижает вероятность ошибки, она увеличивает возможность ее обнаружения.
                                0
                                Это смотря с какого конца контроллера посмотреть, если с того что ближе к пластинам, то да, если другого то уменьшает.
                                Вот и производители смотрят на этот вопрос по разному.
                                  0
                                  Палка о двух концах или двух началах.
                                  С какого не смотри, CRC это продвинутый вариант контрольной суммы.
                                  В случае с контрольной суммой мы можем только обнаружить что имеет место ошибка где то тут (обводя на глобусе глобус), при этом достаточно чтобы два рядом стоящих значения изменили свое значение на +1/-1, и контрольная сума сумма скажет: «все хорошо».
                                  Вы не дополучите 1000 рублей, а бездельник Вася получит премию 1000 рублей (т.е. факт ошибки выявиться только при конечном анализе считанных данных, и то если выявиться).
                                  В случае с CRC можно обнаружить и исправить одиночную ошибку, и детектировать двойную, и понадобится серьезно потоптаться по информации чтобы CRC и данные соответствовали друг другу (фактически переписав все).
                                  Просто CRC благодаря механизму возможности выявить корявый бит, может его скорректировать, о чем кстати и сообщает в статусе операций накопителя что: «данные были восстановлены с помощью CRC».
                                    0
                                    Ну так это и есть «какого конца контроллера посмотреть», перед контроллером количество ошибок от наличия CRC даже растёт( ведь для чтения 8 бит трубется прочитать 10 и вместо 8 веротностей получить сбой получаем 10 (привожу пример для описанного вами варианта работы 1 сбой корректируется 2 сбоя детектируется, сейчас коды коррекции стали слабее для того чтобы уместить побольше полезной информации) то после контроллера количество ошибок уже меньше
                                      0
                                      На 8 бит требуется минимум 3 бита CRC (указать позицию сбойного бита), вы путаете с избыточным кодированием, которое связано с максимальной частотой изменения сигнала, которое как раз применяется для уплотнения записи.
                        +1
                        Так высота парения же зависит не только от плотности среды, но и от скорости вращения, так?
                        Что если при поднятии головки выше определенного уровня (или при увеличении количества ошибок чтения, например), просто пропорционально уменьшать скорость вращения?
                          0
                          Производители утверждают, что параметры атмосферной подушки между блоком головок и рабочей поверхностью изменяются незначительно. Но и этого достаточно, чтобы иметь проблемы с записью. Думается, что управлять скоростью вращения в современных магнитных накопителях — нерационально.
                            +1
                            Идея компенсировать изменение плотности атмосферы в камере изменением частоты вращения, для сохранения расстояния головка-диск при разгерметизации, скорее анекдотична, чем реализуема, во всяком случае, — в серийном производстве. Такое решение привело бы к необходимости пропорционально изменить частоту битовой синхронизации в каналах чтения и записи, а также амплитудно-частотные характеристики аналоговых цепей.
                          +2
                          Хочу тесты, реальные тесты!!!
                          Рассуждать можно долго.
                            0
                            Интересно, что именно Вас интересует в тестировании гелиевых дисков (вопрос без подковырки)? К нам только первый девайс зашел на ознакомление.

                            image
                              +2
                              В контексте статьи это разве что сделать в нем дырку и заполнить воздухом, ну и прогнать тесты =). Данная статья как я понял описывает сферическую симуляцию в вакууме, а все думаю читали статью за ответом на вопрос, а не рассуждениями как оно может быть.
                                0
                                Перед тем как сделать дырку, стоит всесторонне ознакомиться с предметом тестирования.
                                  0
                                  Сделать дырку и не напустить пыли — та ещё задачка, одна пылинка может убить весь диск.
                                    0
                                    image
                                    Пылинка микрометрового размера на булавочной головке. Учтите, что расстояние от блока головок до поверхности в сто раз меньше.
                                      0
                                      Ну это не мне учитывать надо, а тому кто захочет напустить воздуху в диск.
                                      Хотя вопрос даже не в том что будет если вскрыть диск, а как вообще гелий будет улетучиваться, с заменой на воздух или нет,
                                      Гелий настолько «скользкий тип», что он может просто улетучиваться из диска, не замещаясь воздухом (о как).
                                      При таком сценарии давление в диске упадёт немного ниже атмосферного и ничего более.
                                        +1
                                        Да, гелий — «скользкий тип». Это правда. Для мониторинга давления добавлен в смарт специальный атрибут (см. ссылку от olwi выше). Если производители будут дисциплинировано реализовывать такой подход, и смарт-атрибут с ID=22 станет стандартом, то проблем с Vendor-Specific методами мониторинга давления в камере быть не должно. Но это в теории.
                                          +2
                                          Зная и давление и температуру можно вычислить количество гелия в диске. Ориентируясь на изменение количества гелия можно предсказать «смерть» диска, а если вместо планомерного уменьшения наблюдается резкий рост — разгерметизация. то есть важен не столько сам параметр отвечающий за давление как его изменение да ещё и в зависимости от температуры.
                                  +1
                                  Первое: соответствие заявленным характеристикам, скорость чтения, записи в разных режимах.
                                  Второе: отказаустойчивость, но это пожалуй надо проводить длительные тесты и использовать несколько жестких дисков.
                                  Третье по теме заметки: что будет, если заменить гелий на воздух в жестком диске.
                                  За меня уже все написали.
                                    0
                                    1. В планах.
                                    2. В планах, но не для гелиевых.
                                    3. Есть желание переложить этот эксперимент на производителей, и переговоры в этом направлении ведутся.
                                +5
                                Теперь подвальным конторам осталось придумать сервис по подкачке гелием жестких дисков. Раз в год.
                                  0
                                  Ну, это просто шутка. Ни о какой подкачке гелием не может быть и речи!
                                    +3
                                    Это был сарказм, но не удивлюсь если прочитаю подобное объявление спустя некоторое время. На дремучести потребителей наваривается немало ушлых персонажей.
                                      0
                                      :)
                                      0
                                      Помещаем диск в камеру с гелием и начинаем качать туда-сюда давление и температуру… и пусть гелий заходит тем же путём, что выходил. Неделя интенсива и диск как новый. Для восстановления ценных данных почему бы нет изредка.
                                      Дополнительно диск можно подключить через гермоввод, а охлаждать контактно на стенку камеры.
                                      Т.е. если я сходу могу что-то в эту сторону придумать — то возможно производители на этот счёт имеют уже заготовки
                                        +2
                                        Задавливать гелий назад тем же путем, весьма интересная мысль. Кидаем диск в теплую барокамеру с температурой 40 по Цельсию и повышенным давлением гелия. Ждем пока встроенный S.M.A.R.T датчик давления не скажет OK. Profit!!!
                                        А еще лучше держать сервер в гелиевой среде, тогда и проблемы не будет.

                                        Так думаю конторы по накачке HDD гелием все-таки появятся. Я бы не стал в продакшн на предположительно долгую жизнь ставить такие диски.
                                    +2
                                    Я всё-таки не понимаю, зачем такие сложности. Нужно увеличивать объём жёстких дисков? Ну сделайте их больше, вернитесь к забытому стандарту 5.25". А можно ещё и сделать диск двухюнитовым. Многие в ПК уже не используют DVD-ROM, вот вместо 2 DVD-приводов и пусть бы ставился жёсткий диск на кучу пластин. Терабайт 50 с нынешними технологиями без гелия, полагаю, сделать можно.
                                      0
                                      Вы читаете мысли производителей: так и будет, появятся диски с HH форм-фактором. Но вот они-то как раз и будут гелиевые.
                                        +1
                                        Энергопотребление гелевых дисков меньше, а ваша двухюнитовая конструкция будет кушать будь здоров.
                                          0
                                          Гелий-наполненные диски уже в продаже: Благо дело даже на таком скромном стикере можно прочитать весьма важную информацию: потребление гелиевым диском HUH728080AL4204 по 5-вольтовой линии составляет 800 мА, по 12-вольтовой — 660 мА. Для сравнения укажем аналогичные параметры 4 ТБ накопителя HGST с SAS-интерфейсом: 800 мА и 800 мА, соответственно.
                                          0
                                          Проблема 5.25 дисков не в габаритах, а в том что их сильно не раскрутишь, «физика — безжалостная „чего-то там“».
                                          Соответственно с уменьшением скорости оборотов мы уменьшим:
                                          -максимальную потоковую скорость групповых операций;
                                          -количество IOPS.
                                          А кому нужен винт который медленнее стриммера?

                                          ПС Извиняюсь за некропост.
                                            0
                                            Потоковая скорость зависит все же не угловой скорости (оборотов в мину), а от линейной — сколько мм магнитной поверхности проходит под считывающей головкой за секунду. И этот параметр с ростом диаметра диска растет при прочих равных.
                                            При снижении оборотов примерно остается на одном месте — одно другое компенсирует. Точнее на внутренних дорожках она снижается, на внешних возрастает.
                                            IOPS снижается, но не сильно. И кому нужны IOPS уже давно на SSD перебирается (если не полностью, то перенося на них критическую часть данных)

                                            Кому нужен? Ну очевидно тем, кому нужно хранить большие объемы данных и дешево при этом с относительно оперативным доступом. Даже сильно медленный жесткий диск в плане удобства доступа к данным и оперативности на порядок лучше стриммера. При этом если объемы данных не совсем уж сумасшедшие — еще и существенно дешевле стриммеров.
                                            Кассеты то у них относительно дешевые(но относительно порядка 50$ за 3 ТБ, дешевле места на жестком диске конечно, но не то чтобы кардинально), а вот на сами современные стриммеры вы ценники давно смотрели? Быстро отбивают желание купить.
                                          +1
                                          Кто-то может вкратце пояснить — как при этом воздух «поднимает» головки над поверхностью?
                                          Имеется ввиду, что HDD можно и поставить и повернуть вверх ногами, в общем в любом положении. Насколько это сказывается на работе, потому что внешне — вроде бы никак.

                                            +1
                                            Подозреваю, что головки к диску прижимают отнюдь не гравитацией, а электроприводом. А в этом случае не важно, в каком положении работает диск.
                                              +1
                                              А может упругостью штанги привода?
                                                +1
                                                Да, похоже, именно так. Сервопривод двигает кронштейн с головками только вправо-влево.
                                                  0
                                              0
                                              Экранный эффект.
                                                0
                                                Набегающий поток вращающегося с пластинами воздуха поднимает.
                                                Сигейт в своё время давал комментарий, что положение диска в пространстве не влияет на работу.
                                                  0
                                                  Главное при включенном жестком диске не крутить его, иначе медный таз позовет в гости подшипники шпинделя (эффект гироскопа).
                                                +1
                                                Тема статьи не раскрыта. Капитан очевидность писал статью: «Если чтение не удалось — можно повторить попытку. Если запись не удалась, то капец...»
                                                Так что случится при утечке гелия из диска?
                                                Соплежуйство, а не статья…
                                                  +1
                                                  В случае утечки гелия, расстояние между головкой и поверхностью диска увеличится, что в свою очередь при операциях записи даст более широкое пятно воздействия магнитного пучка от головки, которое сможет задеть соседние данные, либо превратить в кашу записываемые (не будет четких магнитных доменов). Прочитать данные при этом, возможно.

                                                Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                Самое читаемое