S.M.A.R.T.

S.M.A.R.T. (от англ. self-monitoring, analysis and reporting technology — технология самоконтроля, анализа и отчётности) — технология оценки состояния жёсткого диска встроенной аппаратурой самодиагностики, а также механизм предсказания времени выхода его из строя. Технология S.M.A.R.T. является частью протокола ATA (ныне распространенного в интерфейсе SATA).

Современные SSD накопители с SATA интерфейсом также поддерживают S.M.A.R.T. Однако широко распространённые USB флешки практически не поддерживают S.M.A.R.T. поскольку USB Mass Storage device class основан на другом протоколе, SCSI, который не содержит аналогичной S.M.A.R.T. функциональности. Существует небольшое количество топовых флешек, сделанных на основе SATA контроллеров и переходников SATA-USB, работающих по спецификации SAT (SCSI-ATA Translation). Некоторые из таких переходников поддерживают трансляцию S.M.A.R.T. данных.

История

Первый жёсткий диск, обладающий системой самодиагностики, был представлен в 1992 году фирмой IBM в дисковых массивах IBM 9337 для серверов AS/400, использующих IBM 0662 SCSI-2 диски. Технология была названа Predictive Failure Analysis (PFA). Измерялось несколько ключевых параметров, их оценка производилась непосредственно контроллером диска. Результат был ограничен лишь одним битом: либо всё в порядке, либо диск может в скором времени выйти из строя.

Позже компаниями Compaq, Seagate, Quantum и Conner была разработана другая технология, названная IntelliSafe. В ней был общий протокол выдачи информации о состоянии жёсткого диска, но измеряемые параметры и их пороги каждая компания определяла самостоятельно.

В начале 1995 года Compaq предложила стандартизировать технологию. Компании IBM, Seagate, Quantum, Conner и Western Digital (последняя на тот момент ещё не имела системы отслеживания параметров жёсткого диска) поддержали эту идею. За основу была взята технология IntelliSafe. Совместно разработанный стандарт назвали S.M.A.R.T.

Стандарт S.M.A.R.T. I предусматривал мониторинг основных параметров и запускался только после команды.

В разработке S.M.A.R.T. II участвовала Hitachi, предложившая методику полной самодиагностики накопителя (extended self-test), также появилась функция журналирования ошибок.

В S.M.A.R.T. III появилась функция обнаружения дефектов поверхности и возможность их восстановления «прозрачно» для пользователя.

Описание

S.M.A.R.T. производит наблюдение за основными характеристиками накопителя, каждая из которых получает оценку. Характеристики можно разбить на две группы:

1. параметры, отражающие процесс естественного старения жёсткого диска (число оборотов шпинделя, число перемещений головок, количество циклов включения-выключения);
2. 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 («сырые значения»), а затем пересчитываются в value — значение, символизирующее надёжность относительно некоторого эталонного значения. Обычно value располагается в диапазоне от 0 до 100.

Высокая оценка говорит об отсутствии изменений данного параметра или медленном его ухудшении. Низкая — о возможном сбое в скором времени.

Значение, меньшее, чем минимальное, при котором производителем гарантируется безотказная работа накопителя, означает выход узла из строя.

Технология S.M.A.R.T. позволяет осуществлять:

1. мониторинг параметров состояния;
2. сканирование поверхности;
3. сканирование поверхности с автоматической заменой сомнительных секторов на надёжные.

Следует заметить, что технология S.M.A.R.T. позволяет предсказывать выход устройства из строя в результате механических неисправностей, что составляет около 60 % причин поломки жёсткого диска. Предсказать последствия скачка напряжения или механического удара S.M.A.R.T. не способна.

Следует отметить, что накопители не могут самостоятельно сообщать о своём состоянии посредством технологии SMART, однако для этого существуют специальные программы. Таким образом, использование технологии S.M.A.R.T. невозможно без наличия следующих двух составляющих:

1. ПО, встроенного в контроллер накопителя;
2. Внешнего ПО, встроенного в хост.

Программы, отображающие состояние S.M.A.R.T.-атрибутов, работают по следующему алгоритму:

1. Проверка наличия поддержки накопителем технологии S.M.A.R.T.;
2. Посылка команды запроса S.M.A.R.T.-таблиц;
3. Получение таблиц в буфер приложения;
4. Расшифровка табличных структур, извлечение номера атрибута и его числового значения;
5. Сопоставление стандартизированных номеров атрибутов их названиям (иногда — в зависимости от типа, модели или производителя, как, например, в программе Victoria);
6. Вывод числовых значений в удобном для восприятия виде (например, конвертация шестнадцатеричных значений в десятичные);
7. Извлечение из таблиц флагов атрибутов (признаков, характеризующих назначение атрибута в данном накопителе, например, «жизненно важный» или «счётчик»);
8. Вывод общего состояния устройства на основании всех таблиц, значений и флагов.

Атрибуты S.M.A.R.T

Таблица известных атрибутов S.M.A.R.T. выглядит следующим образом:

Легенда

	Большее значение параметра лучше
	Меньшее значение параметра лучше
Критический параметр — красный фон строки	Индикатор возможной скорой поломки устройства

№	Hex	Имя атрибута	Лучше если…	Описание
01	01	Raw Read Error Rate		Частота ошибок при чтении данных с диска, происхождение которых обусловлено аппаратной частью диска. Для всех дисков Seagate, Samsung (семейства F1 и более новые) и Fujitsu 2,5″ это — число внутренних коррекций данных, проведённых до выдачи в интерфейс, следовательно на пугающе огромные цифры можно реагировать спокойно.
02	02	Throughput Performance		Общая производительность диска. Если значение атрибута уменьшается, то велика вероятность, что с диском есть проблемы.
03	03	Spin-Up Time		Время раскрутки пакета дисков из состояния покоя до рабочей скорости. Растёт при износе механики (повышенное трение в подшипнике и т. п.), также может свидетельствовать о некачественном питании (например, просадке напряжения при старте диска).
04	04	Start/Stop Count		Полное число циклов запуск-остановка шпинделя. У дисков некоторых производителей (например, Seagate) — счётчик включения режима энергосбережения. В поле raw value хранится общее количество запусков/остановок диска.
05	05	Reallocated Sectors Count		Число операций переназначения секторов. Когда диск обнаруживает ошибку чтения/записи, он помечает сектор «переназначенным» и переносит данные в специально отведённую резервную область. Вот почему на современных жёстких дисках нельзя увидеть bad-блоки — все они спрятаны в переназначенных секторах. Этот процесс называют remapping, а переназначенный сектор — remap. Чем больше raw значение, тем хуже состояние поверхности дисков. Поле raw value содержит общее количество переназначенных секторов. Рост raw значения этого атрибута может свидетельствовать об ухудшении состояния поверхности блинов диска.
06	06	Read Channel Margin		Запас канала чтения. Назначение этого атрибута не документировано. В современных накопителях не используется.
07	07	Seek Error Rate		Частота ошибок при позиционировании блока магнитных головок. Чем их больше, тем хуже состояние механики и/или поверхности жёсткого диска. Также на значение параметра может повлиять перегрев и внешние вибрации (например, от соседних дисков в корзине).
08	08	Seek Time Performance		Средняя производительность операции позиционирования магнитными головками. Если значение атрибута уменьшается (замедление позиционирования), то велика вероятность проблем с механической частью привода головок.
09	09	Power-on Time Count (Power-On Hours)		Число часов (минут, секунд — в зависимости от производителя), проведённых во включенном состоянии. В качестве порогового значения для него выбирается паспортное время наработки на отказ (MTBF — mean time between failure).
10	0A	Spin-Up Retry Count		Число повторных попыток раскрутки дисков до рабочей скорости в случае, если первая попытка была неудачной. Если значение атрибута увеличивается, то велика вероятность неполадок с механической частью.
11	0B	Recalibration Retries		Количество повторов запросов рекалибровки в случае, если первая попытка была неудачной. Если значение атрибута увеличивается, то велика вероятность проблем с механической частью.
12	0C	Device Power Cycle Count		Количество полных циклов включения-выключения диска.
13	0D	Soft Read Error Rate		Число ошибок при чтении, по вине программного обеспечения, которые не поддались исправлению. Все ошибки имеют не механическую природу и указывают лишь на неправильную разметку/взаимодействие с диском программ или операционной системы.
184	B8	End-to-End error		Данный атрибут — часть технологии HP SMART IV — означает, что после передачи данных через кэш-память чётность данных между хостом и жёстким диском не совпадает.
187	BB	Reported UNC Errors		Ошибки, которые не могли быть восстановлены, используя методы устранения ошибки аппаратными средствами.
188	BC	Command Timeout		Количество прерванных операций в связи с HDD тайм-аут. Обычно это значение атрибута должно быть равно нулю, и, если значение гораздо выше нуля, то, скорее всего, там будут какие-то серьёзные проблемы с питанием или окисленные кабели для передачи данных.
189	BD	High Fly Writes		Cодержит количество зафиксированных случаев записи при высоте полета головки выше рассчитанной — скорее всего, из-за внешних воздействий, например вибрации
190	BE	Airflow Temperature (WDC)		Температура воздуха внутри корпуса жёсткого диска. Для дисков Seagate рассчитывается по формуле (100 — HDA temperature). Для дисков Western Digital — (125- HDA).
191	BF	G-sense error rate (Mechanical Shock)		Количество ошибок, возникающих в результате ударных нагрузок. Атрибут хранит показания встроенного акселерометра, который фиксирует все удары, толчки, падения и даже неаккуратную установку диска в корпус компьютера.
192	C0	Power-off retract count		Число циклов выключений или аварийных отказов (включений/выключений питания накопителя).
193	C1	Load/Unload Cycle		Количество циклов перемещения блока магнитных головок в парковочную зону / в рабочее положение.
194	C2	HDA temperature		Здесь хранятся показания встроенного термодатчика для механической части диска — банки (HDA — Hard Disk Assembly). Информация снимается со встроенного термодатчика, которым служит одна из магнитных головок, обычно нижняя в банке. В битовых полях атрибута фиксируются текущая, минимальная и максимальная температура. Не все программы, работающие со SMART, правильно разбирают эти поля, так что к их показаниям стоит относиться критически.
195	C3	Hardware ECC Recovered		Число коррекции ошибок аппаратной частью диска (чтение, позиционирование, передача по внешнему интерфейсу). На дисках с SATA-интерфейсом значение нередко ухудшается при повышении частоты системной шины — SATA очень чувствителен к разгону.
196	C4	Reallocation Event Count		Число операций переназначения. В поле «raw value» атрибута хранится общее число попыток переноса информации с переназначенных секторов в резервную область. Учитываются как успешные, так и неуспешные попытки.
197	C5	Current Pending Sector Count		Число секторов, являющихся кандидатами на замену. Они не были ещё определены как плохие, но считывание с них отличается от чтения стабильного сектора, это так называемые подозрительные или нестабильные сектора. В случае успешного последующего прочтения сектора он исключается из числа кандидатов. В случае повторных ошибочных чтений накопитель пытается восстановить его и выполняет операцию переназначения (remapping). Рост значения этого атрибута может свидетельствовать о физической деградации жёсткого диска.
198	C6	Uncorrectable Sector Count		Число не корректируемых (средствами диска) секторов. В случае увеличения числа ошибок, велика вероятность критических дефектов поверхности и/или механики накопителя.
199	C7	UltraDMA CRC Error Count		Число ошибок, возникающих при передаче данных по внешнему интерфейсу в режиме UltraDMA (нарушения целостности пакетов и т. п.). Рост этого атрибута свидетельствует о плохом (мятом, перекрученном) кабеле и плохих контактах. Также подобные ошибки появляются при разгоне шины PCI, сбоях питания, сильных электромагнитных наводках, а иногда и по вине драйвера. Возможно причина в некачественном шлейфе. Для исправления попробуйте использовать SATA шлейф без защёлок, имеющий плотное соединение с контактами диска.
200	C8	Write Error Rate / Multi-Zone Error Rate		Показывает общее количество ошибок, происходящих при записи сектора. Показывает общее число ошибок записи на диск. Может служить показателем качества поверхности и механики накопителя.
201	C9	Soft read error rate		Частота появления «программных» ошибок при чтении данных с диска. Данный параметр показывает частоту появления ошибок при операциях чтения с поверхности диска по вине программного обеспечения, а не аппаратной части накопителя.
202	CA	Data Address Mark errors		Number of Data Address Mark (DAM) errors (or) vendor-specific.
203	CB	Run out cancel		Количество ошибок ECC.
204	CC	Soft ECC correction		Количество ошибок ECC, скорректированных программным способом.
205	CD	Thermal asperity rate (TAR)		Number of thermal asperity errors.
206	CE	Flying height		Высота между головкой и поверхностью диска.
207	CF	Spin high current		Величина силы тока при раскрутке диска.
208	D0	Spin buzz		Number of buzz routines to spin up the drive.
209	D1	Offline seek performance		Производительность поиска во время офлайновых операций (Drive’s seek performance during offline operations.)
220	DC	Disk Shift		Дистанция смещения блока дисков относительно шпинделя. В основном возникает из-за удара или падения. Единица измерения неизвестна. При увеличении атрибута диск быстро становится неработоспособным.
221	DD	G-Sense Error Rate (Mechanical Shock)		Число ошибок, возникших из-за внешних нагрузок и ударов. Атрибут хранит показания встроенного датчика удара.
222	DE	Loaded Hours		Время, проведённое блоком магнитных головок между выгрузкой из парковочной области в рабочую область диска и загрузкой блока обратно в парковочную область.
223	DF	Load/Unload Retry Count		Количество новых попыток выгрузок/загрузок блока магнитных головок в/из парковочной области после неудачной попытки.
224	E0	Load Friction		Величина силы трения блока магнитных головок при его выгрузке из парковочной области.
225	E1	Load Cycle Count		Количество циклов перемещения блока магнитных головок в парковочную область.
226	E2	Load 'In'-time		Время, за которое привод выгружает магнитные головки из парковочной области на рабочую поверхность диска.
227	E3	Torque Amplification Count		Количество попыток скомпенсировать вращающий момент.
228	E4	Power-Off Retract Cycle		Количество повторов автоматической парковки блока магнитных головок в результате выключения питания.
230	E6	GMR Head Amplitude		Амплитуда «дрожания» (расстояние повторяющегося перемещения блока магнитных головок).
231	E7	Temperature		Температура жёсткого диска.
234	EA	Количество неисправимых ошибок ECC
240	F0	Head flying hours		Общее время нахождения блока головок в рабочем положении в часах.
241	F1	Total LBAs Written		Записей LBA
242	F2	Total LBAs Read		Чтений LBA
250	FA	Read error retry rate		Число ошибок во время чтения жёсткого диска.
254	FE	Free Fall Protection		Защита от падения

Тесты

Жёсткие диски с поддержкой SMART версии 2 и старше, предлагают ряд различных тестов:

• Короткий (Short)

Проверяет электрические и механические параметры, а также производительность на чтение. Тест, как правило, длится около двух минут.

• Длинный/расширенный (Long/extended)

Тест проверяет всю поверхность диска и не имеет ограничения по времени. В среднем занимает около двух-трёх часов.

• Тест транспортировки (Conveyance)

Быстрый тест, предназначенный для оценки состояния диска после транспортировки диска от производителя к поставщику.

• Выборочный (Selective)

Некоторые диски позволяют проверить определённую часть поверхности.

Журнал тестов SMART может содержать результаты только 21 последних тестов и доступен только для чтения. Иными словами, сбросить его штатными средствами невозможно. Журнал представляет собой таблицу из следующих колонок: порядковый номер теста, тип теста, результат теста, сколько процентов осталось до завершения, время жизни диска, LBA.

См. также

• TRIM
• Hdparm
• E2fsprogs
• Comparison of S.M.A.R.T. tools
• smartctl
• Badblocks
• SpeedFan
• CrystalDiskInfo
• HDDScan
• HD Tune
• HDDlife
• Hard Drive Inspector
• OpenMediaVault

Ссылки

Производители дисков:

• Western Digital: KB:Diagnostic Error Codes (англ.)

Другое:

• Failure Trends in a Large Disk Drive Population (англ.)
• Оцениваем состояние жёстких дисков при помощи S.M.A.R.T.
• HDDScan — Бесплатная утилита для просмотра S.M.A.R.T-атрибутов накопителя на Windows, официальный русскоязычный сайт HDDScan R.LAB, официальный англоязычный сайт HDDScan (англ.)
• S.M.A.R.T. attribute list (ATA) and S.M.A.R.T. attribute list (SCSI) (англ.)
• Мониторинг состояния hdd с помощью утилиты S.M.A.R.T. HDD на FreeBSD