4 Контрольные вопросы
1 Что такое файловая система?
2 Что такое сектор?
3 Дайте характеристику таблице разделов (Partition Table) файловой системы FAT.
4 Назовите наиболее частые причины потери доступа к информации на жестком диске.
5 Чем отличается файловая система NTFS от FAT?
Лабораторная работа №12
Тестирование работоспособности жёсткого диска
Цель работы: оценить техническое состояние жесткого диска с применением программ Victorya.
1 Краткие теоретические сведения
Устройство жёсткого диска. Жёсткий диск (рис.12.1) – энергонезависимое, перезаписываемое компьютерное запоминающее устройство. Является основным накопителем данных практически во всех современных компьютерах.
Типовой жёсткий диск состоит из гермоблока и платы электроники. В гермоблоке размещены все механические части, на плате - вся управляющая электроника, за исключением предусилителя, размещенного внутри гермоблока в непосредственной близости от головок. Гермоблок состоит из нескольких пластин, головок чтения-записи и механизма их позиционирования, помещенных в герметический корпус. К нему прикреплена печатная плата с контроллером и буферной памятью (кэшем), которая посредством шлейфа соединяется с материнской платой или отдельным контроллером. Пластины (чаще всего алюминиевые), покрыты тонким слоем окиси хрома, условно разбиты на концентрические дорожки, а дорожки разделены на секторы. Дорожки на равном расстоянии от центра на всех поверхностях пластин объединяются в цилиндры. Таким образом, для чтения определенного сектора данных нужно:
- отвести головки на нужное расстояние от центра, то есть позиционировать на определенный цилиндр;
- начать просмотр дорожки на нужной пластине, активировав соответствующую головку;
- производить чтение всей информации до появления заголовка сектора, номер которого (содержится в этом заголовке) совпадает с нужным нам для операции чтения или записи.
В соответствии с такой схемой метод нахождения необходимой информации на жестком диске называется CHS-адресацией (Cylinder-Head-Sector).
BIOS (Basic Input-Output System - базовая система ввода-вывода) является набором системных подпрограмм (функций), среди которых есть и программа чтения-записи данных на жестком диске. Для получения содержимого одного сектора требуется указать его CHS-адрес. Число секторов, цилиндров и головок BIOS'у должно быть известно, для этого и существует опция автоопределения в Setup базовой системы ввода-вывода. Впрочем, информация о геометрии, используемая для работы функций доступа к диску, не всегда соответствует реальной геометрии современного жесткого диска. У него 1-3 пластины, одна из которых может использоваться только с одной стороны, и 1-6 головок. Поэтому контроллер жесткого диска производит трансляцию поступающих адресов, такую же трансляцию производит и BIOS, работая по механизму LBA (Logical Block Addressing).
Рисунок 12.1 – Жёсткий диск
Самый первый сектор любого жесткого диска имеет название Master Boot Record, MBR. Он состоит из двух частей - программы начального загрузчика и таблицы разделов (Disk Partition Table, DPT). DPT состоит из четырех записей, обозначающих адрес начала раздела, его размер в секторах, адрес конца и тип файловой системы. Конечно, используются только две записи - для основного и расширенного раздела, потому что каждый подраздел (логический диск) имеет такую же DPT с указанием адреса следующего подраздела. Задача загрузчика в MBR - дать возможность загрузки с нужного раздела (т.е. использовать несколько операционных систем).
Хотя производители жёстких дисков используют передовые технологии и их изделия обладают высокой надёжностью, системой самостоятельного исправления ошибок, это всё же не исключает возможности появления неисправных блоков (bad block) или износа и поломки механика. Неисправный блок (или сектор) не позволяет считывать из него записанную ранее информацию, поломка же механики влечёт за собой полную потерю жёстким диском работоспособности. Нельзя также исключать возможность выхода из строя логических схем, буферной памяти или другой электроники жёсткого диска.
Программы контроля состояния жёстких дисков (S.M.A.R.T.) S.M.A.R.T. (Self Monitoring Analysing and Reporting Technology) - технология оценки состояния жёсткого диска встроенной аппаратурой самодиагностики, а также механизм предсказания времени выхода его из строя. Начало технологии было положено фирмой IBM в 1995 году. SMART производит наблюдение за основными характеристиками накопителя, каждая из которых получает оценку. Характеристики можно разбить на две группы:
Параметры, отражающие процесс естественного старения жесткого 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).
Данные хранятся в шестнадцатеричном виде называемом «raw value» а потом пересчитывает в «value», значение, символизирующее надёжность относительно некоторого эталонного значения. Обычно «value» располагается 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 говорит о возможном скором сбое. Значение, меньшее чем минимальное значение, при котором производителем гарантируется безотказная работа накопителя, означает выход узла из строя.
Технология S.M.A.R.T. позволяет осуществлять:
- мониторинг параметров состояния;
- сканирование поверхности;
- сканирование поверхности с автоматической заменой сомнительных секторов на надежные.
Технология SMART позволяет предсказывать выход устройства из строя в результате механических неисправностей, что составляет около 60 % от причин, по которым ломаются жёсткие диски. Предсказать последствия скачка напряжения или повреждения накопителя в результате удара, SMART неспособен.
Чтобы воспользоваться технологией SMART, необходимо, чтобы в BIOS компьютера была её поддержка и чтобы было разрешено её использование (при включенной SMART падает производительность диска, правда незначительно). Также необходима программа, считывающая параметры SMART.
Такими программами являются
- S.M.A.R.T.vision компании ACE Lab - работает под управлением ОС Windows.
- SMARTUDM компании Sysinfo Lab – работает под управлением ОС Windows.
- Smartmontools – пакет, позволяющий считывать SMART параметры. К этому пакету существует несколько графических интерфейсов – используется в ОС Linux, FreeBSD и других Unix-системах.
Кроме того, прочитать SMART информацию позволяют комплексные программы для анализа состояния аппаратного обеспечения компьютера.
Программы тестирования жёстких дисков. Этот класс программ позволяет как прочитать информацию SMART, так и проверить поверхность дисков на наличие бэд блоков и в некоторых случаях избавиться от них (в случае софт-бэдов), а также проверить качество работы механики жёстких дисков. Но в любом случае, даже если и удалось «вылечить» жёсткий диск от бэд блоков, то большое их количество говорит о том, что жёсткий диск требует серьёзного ремонта с использованием специального оборудования.
Софт бэды – это неправильно записанные секторы, у которых не совпадает контрольная сумма поля данных с реальным его содержимым.
Примером программ для тестирования жёстких дисков являются:
Victoria – программа, предназначенная для тестирования, сервисного обслуживания и помощи при восстановлении информации с жестких дисков с интерфейсами IDE и Serial ATA.
MHDD – программа, позволяющая диагностировать накопители, выполнять чтение/запись произвольных секторов, управлять системой SMART, парольной системой, системой управления шумовыми характеристиками, а также изменять размер накопителя.
HDDLab – программа для диагностики HDD. Позволяет определять реальные технические и скоростные характеристики дисков IDE, оптимизировать быстродействие дисковых систем, тестировать диски ПК.
Dalas – программа для диагностики HDD из-под ОС Windows, обеспечивающая работу с системой SMART, тестирование накопителя на выносливость в максимально тяжелых условиях с непрерывным контролем температуры, тестирование поверхности накопителя, быстрое уничтожение информации с использованием защитного стирания.