Оценка надежности HDD: лучше раньше, да лучше

Американская сервисная компания Secure Data Recovery, занимающаяся, в частности, спасением данных с «посыпавшихся» жестких дисков с 2007 г., провела достаточно репрезентативное исследование случаев ожидаемого отказа HDD в процессе эксплуатации. И сделала не самый утешительный, но вполне логичный вывод: чем ближе к настоящему моменту дата изготовления магнитного дискового накопителя, тем ниже его надежность.

Эксперты изучали именно ожидаемые отказы HDD, связанные с постепенным появлением и накоплением на поверхностях магнитных пластин сбойных секторов, для которых уже не представляется возможным ни считывать с них информацию, ни производить на них запись. Причины таких отказов вполне естественны и связаны с неизбежной деградацией магнитного покрытия пластин в ходе интенсивной эксплуатации: именно потому их можно с высокой степенью достоверности прогнозировать. Некоторым утешением может служить тот факт, что из всей исследованной Secure Data Recovery выборки отказавших HDD не более 20% вышли из строя ожидаемым образом – тогда как остальные стали жертвами внезапных механических повреждений, электростатических разрядов, действий вредоносного ПО и т. п.

Выборка испытавших ожидаемые отказы накопителей – точнее, начавших демонстрировать в отчетах S.M.A.R.T. появление сбойных секторов – насчитывала 2007 дисков от шести вендоров (WD, Seagate, Hitachi, Toshiba, Samsung, Maxtor), емкостью от 40 Гбайт до 10 Тбайт, изготовленных не позже 2022 г. Среднее время активной работы для них исчислялось десятками тысяч часов, а число накопленных плохих секторов – сотнями и тысячами.

Самые же интересные результаты исследователи получили, ограничив выборку дисками лишь двух лидирующих вендоров – WD и Seagate (в совокупности 75% от всех изученных накопителей) – и рассмотрев распределение по числу отказов в зависимости от года выпуска. Как выяснилось, пять самых надежных и устойчивых к распространению сбойных секторов HDD для каждого из этих двух вендоров оказались изготовлены не позже 2015 г. И наоборот, пять накопителей, продемонстрировавших наибольшее число плохих секторов и наименьшее время активной работы до появления первых ошибок, были произведены после 2015 г. И в целом наблюдается однозначная тенденция: чем раньше выпущен попавший в руки исследователей магнитный жесткий диск, тем надежнее он в эксплуатации.

Безусловно, частично это наблюдение обусловлено эффектом выборки. Если партия HDD, скажем, в 1000 штук сошла с конвейера где-нибудь в 2012-м и на данный момент из нее продолжают активно эксплуатироваться 20–30, это вовсе не значит, что за десять лет секреты изготовления надежных жестких дисков были утеряны, – просто эксперты имеют дело с попавшими в хвост гауссова распределения аномально высококачественными экземплярами. В то же время выпущенный даже в начале 2022-го великолепный по надежности HDD попросту не успел бы набрать 20–30 тыс. ч активной эксплуатации на момент попадания в Secure Data Recovery – и опять же, откровенно сбойных экземпляров среди столь новых изделий при актуальном уровне контроля качества на производствах в любом случае не должно обнаруживаться много.

Тем не менее выявленная исследователями закономерность во многом объективна. Сегодняшний мир – это мир данных, которые необходимо как можно более эффективно хранить и обрабатывать в непрестанно растущих объемах. И это не может не давить на вендоров, заставляя их запускать в серию раз за разом все более производительные модели, часто в ущерб прочностным характеристикам. Поскольку основные форм-факторы HDD, 3,5 и 2,5 дюйма, остаются физически неизменными уже много десятков лет, а плотность записи на единицу площади магнитной пластины растет все же ограниченными темпами, разработчикам приходится умещать все больше пластин в стандартный корпус накопителя – уменьшая их толщину, сокращая зазоры между ними, делая головки чтения-записи все более миниатюрными и поневоле менее надежными.

Так, реализованная впервые в 2013 г. технология SMR (shingled magnetic recording, магнитная запись с перекрытием) позволила радикально повысить плотность записи данных на пластину и со временем приступить к выпуску 3,5-дюйм HDD емкостью более 20 Тбайт. Однако структура поверхности магнитной пластины в случае SMR более сложная, чем для традиционной записи (CMR – conventional magnetic recording), из-за чего возрастает вероятность соприкосновения с ней головки чтения-записи – а значит, выше и риск механического повреждения поверхности. Именно по этой причине HDD, выпущенные примерно до 2015 г. (когда технология CMR доминировала) и дожившие до настоящего времени, оказываются в среднем достоверно надежнее, чем изготовленные позже.