С бодрым днём, друзья! Прочитав эту статью, вы несколько продвинетесь в области понимания процессов, происходящих с жестким диском при нарушении его геометрии.

Исследуя вопрос, я просмотрел набор роликов на ютюбе, который выдался по запросу «как работает жестких диск». Автор перебрал, где-то, первые 50 роликов и, в некоторых из них, встретил объяснения одного явления. А именно: почему после того, как мы открывали диск через какое-то время работы, он «покрывается бэдами». Объясняли это пылью. Пыль — это, бесспорно, зло для диска, но, если внимательнее присмотреться, то бэды возникают не в случайных местах, а в строго определенных. Есть еще одна из самых частых неисправностей данного вида — жесткий диск не трогали, а он перестал работать. То есть, он, как и в первом, описанном случае, «покрылся бэдами» не абы где, а строго по определенной схеме: частично перестали читаться области, которые чаще всего записываются, при этом на всём остальном пространстве диска — ни одного дефекта! А если такой диск попробовать «починить» тотальной записью поверхности, то он практически весь будет в бэдах. Такую ситуацию попаданием пыли и, как следствие, возникновением царапины, объяснить нельзя.

Подумалось, было бы хорошо, поставить подробные опыты, показывающие связь изменения поведения жесткого диска до и после внесения механического нарушения, то есть снятия/установки крышки. В недалеком будущем автор уже запланировал серию таких опытов, но а пока опишу судьбу героя в общих чертах — без лабораторных экспериментальных обоснований.

Так что же происходит, когда мы отпускаем/затягиваем винты крепления блока головок (коромысла)? Происходит смещение оси вращения. Такое смещение влечет за собой появление биения трека. Давайте попробуем нарисовать геометрию полученной ситуации.

Рис. 1. Смещение осей HDD

На старых дисках скорость вычислений в программе слежения за треком была низкой и при биении больше какого-то значения не успевала реагировать на убегающий из-под головки трек и диск начинал стучать.

Но! Жесткий диск у нас не в плоскости, а в объеме! Еще происходит наклон оси поворота.

Рис. 2. Наклон оси HDD

Следовательно, для одних головок смещение получается меньше, от изначального положения, а у других больше. А еще нижняя головка будет прижиматься сильнее, а верхняя слабее. Как следствие, у нижней высота полета над магнитной поверхностью уменьшится, а у верхней увеличится. Это все равно что мы привыкли читать текст на одном расстоянии, а теперь расстояние увеличилось, следовательно нужно изменить фокусировку, чтобы снова хорошо читать текст. А что если фокус уже выкрутили на максимум, а текст все ровно не читается? Получаем BAD-сектора!

Следующий вопрос, которым задастся пытливый читатель — это почему, собственно, смещение положения оси вращения вообще на что-то влияет? Дело в том, что разметка дорожек (тут можно много рассказать про разницу между физическим и логическим форматированием, но оставим этот рассказ на будущее) производится уже на полностью собранном диске. Поэтому, взаимное расположение окружностей-дорожек и центров вращения как бы фиксируются и треки из-под головки не «убегают» . Если мы изменим расстояние между осями, то как было показано выше (рисунок 1) появятся биения.

Раньше программа управления жестким диском не умела учитывать смещение оси вращения, потому как сумма биений подшипника на коромысле и подшипника шпиндельного двигателя для неповрежденного диска была меньше размера дорожки. Как только сумма биений стала больше, то потребовалась уже реализация программного предсказания биения и его компенсации путем смещения головки звуковой катушкой в сторону, противоположную уходу головки с трека.

Бывает еще ситуация, когда система предсказания биений ломается, это приводит к тому, что диск перестает читаться… Но об этом как-нибудь в другой раз, так как в большинстве дисков помрачение гадалок с астрологами приводит к замедлению скорости чтения и еще большему замедлению скорости записи, а не полной утрате способности читать.

Все было замечательно, пока данные записывались одной и той же головкой. Но, начиная примерно с дисков в 1 Гигабайт на одну поверхность стали применять раздельные головки для чтения и для записи. И у нас появилось уже две дуги!

Рис. 3. Оси и элементы чтения и записи HDD

По одной дуге идет головка чтения, а по другой головка записи. При смещении между центрами вращения головка записи перестанет попадать на тот трек, на который она попадала раньше. Другими словами, программа думает, что она пишет дорожку номер 10, а в реальности идет запись дорожки номер 9! А, так как данные на соседних дорожках немного повернуты друг относительно друга и/или в расчете контрольной суммы сектора используется его номер, то диск такой сектор признать исправным уже не сможет.

Получаем вывод: в результате изменения расстояния между осями вращения запись данных приводит к тому, что в местах, куда данные должны быть записаны, они остаются старыми, а соседние данные повреждаются!

Однако, справедливости ради, этот вывод слишком идеален. В реальности данные пишутся зигзагами, поэтому будут повреждены обе дорожки, одна, которую мы пишем, а другая соседняя. Но и читаются они тоже зигзагом (от биения обоих/двух подшипников), поэтому получается картина: многократные повторы чтения позволяют вычитать часть секторов.

Но на дисках с объемами более 250 гигабайт на одну поверхность ситуация еще более усложнилась в связи с появлением системы контроля высоты полета головки путем нагрева пружины резистором, которая измеряет эту высоту по качеству сигнала с поверхности. Так вот, когда у нас некоторые места ориентирования повреждены, то высота полета вычисляется неверно и вся головка либо впиливается в поверхность, либо летит слишком высоко и не видит данных (выше приводил пример с фокусным расстоянием и чтением текста)!

А нонче, не то, что давеча: еще и пьезо позиционеры добавились со своими особенностями поведения в случае смещения осей — мрак!

Думаю, пытливый читатель уже понял, как всё сложно взаимосвязано и, что на жесткий диск лучше не дышать… Нет, дышать всё-таки можно, на закрытый диск!:) В любом случае, мы осуществили скромную попытку интеграции экспериментального опыта, изучения патентов и т. п. В будущем, автор попробует поставить хорошо доказательные опыты на разных дисках, подтверждающие и дополняющие выводы этой заметки.