Почему HDD стали реже выходить из строя

Поломки жёстких дисков — одна из главных причин простоя серверов в дата-центрах. Но в последнее время число отказов HDD сокращается. Расскажем, почему так происходит.

Немного ретроспективы

Двадцать лет назад жесткий диск был одним из «слабых мест» компьютера или сервера. Известна история с накопителями IBM Deskstar, которые выходили из строя даже после непродолжительного использования. Эти диски считаются одними из самых ненадежных коммерческих HDD, за что получили нарицательное прозвище Deathstar («Звезда смерти»).

Ситуация с Deskstar отбросила длинную тень на индустрию жестких дисков. Многие производители начали добровольно занижать гарантийные сроки на свои устройства. В ряде случаев они сократились с трех до одного года. Но со временем появлялись новые технологии, повышающие надежность HDD. Согласно исследованию одного из крупных западных облачных провайдеров в 2018 году процент отказов (AFR) жестких дисков в его ЦОД составил 1,25%. Для сравнения: в 2016-м и 2017-м значение AFR равнялось 1,95% и 1,77% соответственно.

Сокращение числа поломок HDD эксперты ИТ-индустрии связывают с развитием технологий как в самих накопителях, так и в дата-центрах. Рассмотрим некоторые из этих решений.

Гелиевые камеры

Некоторые современные HDD производители заполняют гелием. Плотность гелия в семь раз ниже плотности воздуха. Эта особенность уменьшает силу трения, действующую на движущиеся компоненты, и снижает силу газовых потоков, которая влияет на точность позиционирования считывающих головок. Дополнительно технология устраняет риск коррозии элементов HDD, потому что гелиевая среда не содержит водяного пара. Все это увеличивает расчётный цикл жизни жестких дисков.

Согласно исследованию HGST, проведённому несколько лет назад и основанному на статистике компаний Netflix, Huawei и HP, срок службы гелиевых дисков в два раза превышает срок службы классических HDD. По этой причине продажи гелиевых дисков растут год от года, а сами устройства все чаще используются в дата-центрах облачных провайдеров.

Развитие «внутренних» технологий HDD

На количество отказов HDD также влияет влажность воздуха. Она определяет то, на какой высоте от диска может безопасно находиться считывающая головка, чтобы не повредить магнитную поверхность. Для решения этой проблемы производители дисков внедряют технологии, конфигурирующие движение блока головок в зависимости от условий работы.

Примером такой технологии могут быть RV-сенсоры, или датчики вращательной вибрации. Используя их показания встроенный управляющий модуль меняет характер движения блока головок, специальным образом перераспределяя вибрацию на корпус устройства. Часто RV-сенсоры встречаются в накопителях, предназначенных для работы в дисковых массивах, от компаний Seagate, Toshiba и Western Digital.

О надежности альтернативных накопителей

Главным конкурентом жестких дисков, в том числе в дата-центрах, сегодня являются SSD. По статистике количество отказов твердотельных накопителей меньше, чем у HDD. Однако с возрастом у «твердотельников» число ошибок при чтении растёт вдвое быстрее. Для решения этой проблемы производители SSD развивают методы коррекции ошибок, которые должны повысить надёжность и срок службы устройств.

Один из таких способов — SSD refresh (стр. 32). Если к отдельным ячейкам накопителя долгое время не происходит обращений, они начинают терять заряд. Это может привести к утере части данных. Поэтому контроллер накопителя время от времени считывает информацию в неиспользуемых ячейках, оценивает их текущее состояние и «дозаряжает» их.

Ещё одна технология, которая продолжает использоваться в дата-центрах — это магнитная лента. В отчёте Data Storage Trends за 2018 год лента стала четвертым по популярности хранилищем после HDD, SDD и облака (речь идет о различных вариантах хранения данных компаний, не методах хранения как таковых). Магнитные ленты используют в основном благодаря их надежности: ошибки на этом накопителе возникают на четыре–пять порядков реже, чем в HDD.

При этом сегодня по-прежнему разрабатываются новые технологии для продления срока жизни плёнки. В 2017 году IBM и Sony создали магнитную ленту, которую для защиты снабдили дополнительным «смазочным» слоем. Этот слой снижает риск повреждения ленты при её движении на скорости 10 метров в секунду.

Существуют и более экспериментальные технологии хранения, надежность которых, в теории, способна значительно превысить показатели классических накопителей. Например, большой потенциал в качестве долговечного носителя в ИТ-сообществе пророчат молекулам ДНК.

Создатели ДНК-хранилищ планируют запечатать молекулы в стеклянные капсулы, где они будут изолированы от губительных условий окружающей среды. Это позволит хранить закодированные в них цифровые данные на протяжении тысяч лет без ошибок. Такой носитель информации может стать реальностью уже в ближайшие годы: внедрить ДНК-хранилище в одном из своих ЦОД планировала компания Microsoft.

Но подобные решения пока является экспериментальными и не рассчитаны на широкое использование. Поэтому пока одними из наиболее популярных способов хранения информации в дата-центрах останутся жёсткие диски. А учитывая тот факт, что их надежность растет, HDD останутся с нами еще надолго.

Источник

Вот, обзор..старые диски в 2009 году были надежней..

Nevermore писал(а):

у меня еще ни один личный диск не сдох. просто их надо дополнительно охлаждать. вот и весь секрет.

Как-то разбирал списанное железо в подвале банка. Попался сигейт на 3 гига. Ради интереса включил. Работает. Каких годов - щас не вспомнить. Но, факт.

помню в начале 2000-х ученные жестко эксперементировали с оперативной памятью RIMM на основе органического белка. скорости были бешеные, даже по сравнению с нынешними технологиями. но косяк был только один, это долговечность органики... Щас уверен у них досих пор осталась эта проблема. но потенциал органики в сфере хранения данных ооочень большой!

Nevermore писал(а):

у меня еще ни один личный диск не сдох. просто их надо дополнительно охлаждать. вот и весь секрет.

Согласно статистики компании, жесткие диски имеют три временные фазы поломок. В рамках первой фазы, длящейся 1,5 года, ежегодный процент поломок жестких дисков составляет 5,1 процента. В течение следующих полутора лет объем поломок снижается до 1,4 процента. После трех лет использования жесткого диска, каждый из них в 11,8 процентах случаев в год начинает выходить из строя. Другими словами это означает, что в течение первых 18 месяцев около 92 процентов всех жестких дисков сохраняют свою работоспособность и почти все из них (90 процентов) будут работать как минимум три года с момента покупки.

Статистика по надежности hdd от компании предоставляющей облачные хранилища данных:

Согласен со всем, что написано выше. Напомню, что старые HDD диски были рассчитаны на срок службы 25-30 лет. Это стало невыгодно производителям - затоваривание. Чтобы покупали новые диски необходимо, чтобы они быстро выходили из строя, отработав гарантийный срок. Для чего делается расчет процента надежности работы диска. Сейчас этот процент снизили до нельзя - вот и летят диски. Кстати разметка диска MRB работает надежнее, чем GPT. Скорость чтения и записи не очень отличается. Я перевожу свои новые диски сразу в MRB, а Вы сами решайте, что Вам интереснее.

isidorbager писал(а):

Кстати разметка диска MRB работает надежнее, чем GPT. Скорость чтения и записи не очень отличается. Я перевожу свои новые диски сразу в MRB, а Вы сами решайте, что Вам интереснее.

Вы ерунду какую-то пишете.

MBR не поддерживает диски больше чем 2TB.

MBR находится в нулевом секторе, если он сбойный, то диск использовать дальше невозможно, и даже спасти с него данные может быть проблематично.

В GPT записывается несколько копий, если какая-то из них перестает читаться и писаться, диск все еще можно продолжать использовать.

Скорость записи и чтения не зависят от формата таблицы разделов.

хм я слышал что у самсунгов или сегейтов был отдел который как раз и занимался внедрением уязвимостей в товар, тобишь работает устройство нормально, и может довольно долго, но вот от некоторых факторов выходит из строя, которую в гарантийном отделе вам непременно приведут, скачек напруги, удар, перегрев, и еще чего-нибудью винт можно сделать поидее который и 50 лет вам будет служить, но вот не выгодно же им )) так что нужно следить за своим железом:)

RVstrax писал(а):

Весной 2011 года производство Hitachi приобрела компания Western Digital (заводы 3,5-дюймовых дисков были переданы Toshiba в 2012 году); в то же время Samsung продала своё HDD-подразделение компании Seagate. С 2012 года осталось три основных производителя — Seagate, Western Digital и Toshiba учитывая еще затопленные заводики в Тае как раз 2011 год имеем что имеем из производителей Тошиба 2014 года из 8 винтов в упаковке 500 гиг умерло сразу в компах через 2 недели 6 штук и да такая ботва была во всех подразделениях страны .Поставки были с главка .50 процентов браку

Ну тут не совсем важно, кто и что выкупил. Хотя повод для рассуждений все же есть, соглашусь.
Но здесь речь скорее о разных линейках, целевой аудитории и ценовой категории. Hitachi это надежность и устойчивость к нагрузкам, по этому во многих крупных организациях которые работают с большим объемом данных установлены именно они.
Toshiba, отличная по цене и качеству альтернатива оставшимся брендам. Ну это из личных наблюдений уже. Так же как и то, что WD очень сильно сыплются, а у Seagate частенько начинает шалить механика. Да и их громкая работа, многим приходится не по душе. Но это тоже из собственного опыта и опыта знакомых

Dr_Abyss писал(а):

ИМХО Deathstar - они назывались ТАМ, а здесь это была серия DTLA (это те же 40GV и 75GXP ) и звалась она "дятлы". Созвучно и когда северный лис подкрадывался к ним, они начинали стучать. Кому интересны подробности https://www.ferra.ru/review/computers/s9119.htm

Ишь, какой шустрый, про "дятлов" прям-таки с языка снял!
Кстати, года до 2005 ни чуть не лучше были и "самсуни" Можем говорит так и эдак, но среди стареньких АТА-дисков встречаю всё сплошь "вэдешки", "сигейты" и немножко "максторов"...
Позабавило указание на живучесть стримеров... В своё время это активно применялось, даже была запись на бытовые кассеты магнитофонные, включая видеомагнитофоны... Насколько помню, там всё упиралось в низкую прочность механики бытовых устройств. Да и экономия на качестве плёнок так же сильно снижала надёжность хранения информации, широкого применения "металлические" и "хромовые" ведь не имели...
Да, кстати, на старых "хардах" износу сильно способствуют такие,на первый взгляд мелкие, факторы, как окисление припоя. Ухудшение контакта сильно ухудшает читаемость информации и ускоряет износ привода. На удивление много стареньких винчестеров заработали неплохо после простых манипуляций в виде очистки почерневших контактных площадок и прогона разок-другой "Вики" или mhdd Только кому их "мощь" с ёмкостью от 2 до 40 гигабайт теперь нужна?

Добавлено спустя 7 минут 36 секунд:

fsf1 писал(а):

Вот, обзор..старые диски в 2009 году были надежней.. Просмотр доступен только для зарегистрированных пользователей

Нет. Это в истории называется "принцип выжившего". Просто погибшие ни о чём не расскажут. Страховые компании, к примеру, знают, что у 80-летнего человека больше шансов дожить до 90, чем у 70-летнего до 80...

Mest писал(а):

помню в начале 2000-х ученные жестко эксперементировали с оперативной памятью RIMM на основе органического белка. скорости были бешеные, даже по сравнению с нынешними технологиями.

Чаво?
RIMM (точнее, сама память называлась RDRAM, а RIMM -- это механический конструктив для неё) -- это обычная DDR, только с урезанной с 64 до 16 бит шиной и разогнанной со 133-200 до 400 МГц частотой. По скорости соответствовала древней SDRAM PC100, поэтому и оказалась никому не нужна Хотя интеловцы её очень продвигали в начале 2000-х, да...

По поводу WD - есть у меня кавиар грин на 500гиг - пережил 169 отключений ляктричества, один раз во время переразметки, диск упал в RAW, из под лайва с форматом его оживил и работает по сей день. Но решил его сменить, потому что: 500GB стало мало, Hard Disk Sentinel показывал что ему осталось 300 дней и начало падать это значение, не знаю, верить ли этой инфе, сейчас как ставил 3TB Toshiba показывало - более 100 дней осталось.
Диск до меня был файлопомойкой, потом у меня был поделён на два раздела, на одном крутился win7 32 другой файлопомока. Как собрал новый - систему на SSD а кавиар в файлопомойку перешёл, вроде у него смарт был норм.
И конечно же всё в облаке храниться.

Я вообще не понимаю, отчего столько шума вокруг HDD. Это объективно самый проблемный компонент компа (после клавиатуры) из-за наличия механических частей.

Раньше самыми ненадежными были флоппи, а до этого - перфоввод, но это уже в далеком прошлом. Но причины те же самые - трущиеся механические части.

Единственная известная мне бытовая техника с механикой, которая служит дольше дисков - это холодильники, но режим работы компрессоров в холодильнике гораздо более щадящий. Автомобили требуют постоянного обслуживания и капремонта двигателей.

Пластины в дисках крутятся круглосуточно со скоростями тысячи оборотов минуту. Круглосуточно. Годами. Представьте нагрузки на подшипники. И еще магнитный привод головок. Конечно, какие-то решения могут быть более удачны, какие-то нет. Но сам факт того, что они сыпятся через несколько лет меня не удивляет. Скорее удивляет, как их удается делать, что они работают так долго.

Добавлено спустя 34 минуты 3 секунды:

Что касается запрограммированного устаревания... В случае HDD, я подозреваю, что это не оно, а следствие удешевления производства.

Производители пытаются сделать производство более рентабельным, для этого используют более дешевые детали и более дешевые технологии. Некоторые из них, допустим, слабо влияют на надежность, другие - сильно. Вот и получается, что новые модели иногда менее надежны чем старые.

Бритва Хэнлона. Не приписывайте злому умыслу то, что вполне можно объяснить инженерными просчетами.

Nevermore писал(а):

у меня еще ни один личный диск не сдох. просто их надо дополнительно охлаждать. вот и весь секрет.

и не только .. а еще и хорошее питание
гвноБП убивает все

Добавлено спустя 18 секунд:

Nevermore писал(а):

у меня еще ни один личный диск не сдох. просто их надо дополнительно охлаждать. вот и весь секрет.

asd_13 писал(а):

Да вообще непонятно с чего статья взялась и название? В ноутах в среднем диск живет около года) Очень много таких встречал под замену! В десктопах конечно дольше! Но сейчас изменились технологии, расстояние до блина уменьшили, плотность ячеек увеличили, что само по себе делает диск более подверженным повреждениям! Конечно и защиты улучшили, но... Из опыта могу сказать, брал старый диск на 200 гиг сата1 тест виктории выдавал 6 лет наработки и он был в отличном состоянии, покупаю новый хдд WD Black (серверная линейка) а у него из коробки несколько секторов 600 милисекунд+ меняю та же хрень! Потестил другие диски и там похожие показатели и это все в самом начале диска, а это самая важная область corrector65 писал(а): У меня на работе старички вкалывают без всякого скрипа (не помню, но 2001 года - точно!). А современных два сменил за 5 лет. Сигейт и самсунг (2008 и 2012). на счет скрипа не соглашусь! Я раньше думал что разницы нет ведь сата3 и там и там, ан нет, старый диск мало того что трещит сильнее, так он еще и тормозит больше и это реально заметно в сравнении когда на одном компе сначала посидишь на древнем, а потом клонируешь систему на новый! Так что я бы не юзал старый HDD ради экономии своих же нервов! Но если он стоит где-то на складе в плохих условиях перепады температур и влажность то пусть там и стоит!

Хитачи не пробовали вместо того, чтобы каждый год диски менять?