عطل في محرك الأقراص الصلبة

📅 آخر تحديث: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة
يُعدّ تعطل رأس القراءة/ الكتابة أحد أنواع أعطال الأقراص. عادةً ما تكون أسطوانات الأقراص في محركات الأقراص الحديثة ناعمة، ويؤدي تعطل رأس القراءة/الكتابة إلى فقدان جزئي أو كلي للبيانات، بالإضافة إلى تلف لا يمكن إصلاحه للأسطوانات ورؤوس القراءة/الكتابة. وقد تنطلق جزيئات أثناء هذه العملية، مما يجعل الأجزاء الداخلية لمحرك الأقراص غير نظيفة بما يكفي للتشغيل.

يحدث عطل في محرك الأقراص الصلبة عندما يتعطل محرك الأقراص الصلبة ولا يمكن الوصول إلى المعلومات المخزنة باستخدام جهاز كمبيوتر مهيأ بشكل صحيح.

قد يحدث عطل في القرص الصلب أثناء التشغيل العادي، أو بسبب عامل خارجي مثل التعرض للحريق أو الماء أو المجالات المغناطيسية العالية ، أو التعرض لصدمة حادة أو تلوث بيئي، مما قد يؤدي إلى تلف رأس القراءة/الكتابة .

قد تصبح المعلومات المخزنة على القرص الصلب غير قابلة للوصول نتيجة لتلف البيانات أو تعطيل أو تدمير سجل التمهيد الرئيسي للقرص الصلب ، أو بسبب قيام البرامج الضارة بتدمير محتويات القرص عمداً.

الأسباب

تتعدد أسباب تعطل محركات الأقراص الصلبة، منها: الخطأ البشري، وعطل في الأجهزة، وتلف البرامج الثابتة ، وتلف الوسائط، والحرارة، وتلف الماء، ومشاكل الطاقة، والحوادث. [ 1 ] عادةً ما يحدد مصنّعو محركات الأقراص متوسط ​​الوقت بين الأعطال (MTBF) أو معدل الفشل السنوي (AFR)، وهما إحصائيتان عامتان لا يمكنهما التنبؤ بسلوك وحدة فردية. [ 2 ] تُحسب هذه الإحصائيات من خلال تشغيل عينات من محرك الأقراص بشكل مستمر لفترة قصيرة، وتحليل التآكل الناتج على مكوناته المادية، واستقراء النتائج لتقديم تقدير معقول لعمره الافتراضي. تميل أعطال محركات الأقراص الصلبة إلى اتباع منحنى حوض الاستحمام . [ 3 ] عادةً ما تتعطل محركات الأقراص خلال فترة قصيرة إذا كان هناك عيب في التصنيع. إذا أثبت محرك الأقراص موثوقيته لبضعة أشهر بعد تركيبه، فإن احتمالية استمرار موثوقيته تزداد بشكل كبير. لذلك، حتى لو تعرض محرك الأقراص لعدة سنوات من الاستخدام اليومي المكثف، فقد لا تظهر عليه أي علامات تآكل ملحوظة إلا عند فحصه بدقة. من ناحية أخرى، يمكن أن يتعطل محرك الأقراص في أي وقت وفي العديد من المواقف المختلفة.

يُعدّ اصطدام رأس القراءة/الكتابة السبب الأكثر شيوعًا لتعطل محركات الأقراص ، حيث يلامس رأس القراءة/الكتابة الداخلي ، الذي عادةً ما يكون مُعلقًا فوق سطح القرص، القرصَ أو يخدش سطح تخزين البيانات المغناطيسي . يُؤدي اصطدام الرأس عادةً إلى فقدان كبير للبيانات ، وقد تُسبب محاولات استعادة البيانات المزيد من الضرر إذا لم يُجرِها متخصصٌ مُجهزٌ بالمعدات المناسبة. تُغطى أقراص محركات الأقراص بطبقة رقيقة للغاية من مادة تشحيم غير كهروستاتيكية ، بحيث ينزلق رأس القراءة/الكتابة ببساطة عن سطح القرص في حال حدوث اصطدام. ومع ذلك، فإنّ هذا الرأس لا يبعد سوى بضعة نانومترات عن سطح القرص، مما يجعل الاصطدام خطرًا قائمًا.

من أسباب العطل الأخرى وجود خلل في فلتر الهواء . تعمل فلاتر الهواء في محركات الأقراص الحديثة على معادلة الضغط الجوي والرطوبة بين هيكل محرك الأقراص والبيئة الخارجية. إذا فشل الفلتر في التقاط جزيئات الغبار، فقد تستقر هذه الجزيئات على القرص الدوار، مما قد يتسبب في تلف رأس القراءة/الكتابة إذا ما مرّ فوقها. بعد تلف رأس القراءة/الكتابة، قد تتسبب الجزيئات المتطايرة من القرص الدوار ورأس القراءة/الكتابة المتضررين في تلف قطاع أو أكثر . هذه التلفيات، بالإضافة إلى تلف القرص الدوار، ستجعل محرك الأقراص غير قابل للاستخدام بسرعة.

يحتوي محرك الأقراص أيضًا على إلكترونيات تحكم، والتي قد تتعطل أحيانًا. في مثل هذه الحالات، قد يكون من الممكن استعادة جميع البيانات عن طريق استبدال لوحة التحكم. في محركات الأقراص الأحدث، يتطلب هذا عادةً لحام شريحة ذاكرة القراءة فقط (ROM) بلوحة الدوائر المطبوعة (PCB) البديلة.

علامات تعطل محرك الأقراص

قد يكون تعطل القرص الصلب كارثيًا أو تدريجيًا. عادةً ما يظهر التعطل الكارثي على شكل قرص لا يمكن اكتشافه بواسطة إعدادات CMOS ، أو يفشل في اجتياز اختبار BIOS POST، فلا يتعرف عليه نظام التشغيل . أما التعطل التدريجي للقرص الصلب، فيصعب تشخيصه، لأن أعراضه، مثل تلف البيانات وبطء الحاسوب (نتيجة لتلف أجزاء من القرص الصلب تدريجيًا، مما يتطلب محاولات قراءة متكررة قبل الوصول إليها بنجاح)، قد تكون ناجمة عن مشاكل أخرى في الحاسوب، مثل البرامج الضارة . قد يشير ازدياد عدد القطاعات التالفة إلى تعطل القرص الصلب، ولكن نظرًا لأن القرص الصلب يضيفها تلقائيًا إلى جدول عيوب النمو الخاص به، [ 4 ] فقد لا تظهر لبرامج مثل ScanDisk إلا إذا تمكن البرنامج من اكتشافها قبل أن يكتشفها نظام إدارة عيوب القرص الصلب، أو قبل نفاد قطاعات النسخ الاحتياطي المحفوظة لدى نظام إدارة عيوب القرص الصلب الداخلي (عندها يكون القرص على وشك التعطل التام). قد يشير نمط متكرر دوري لنشاط البحث، مثل أصوات البحث السريع أو البطيء عند الوصول إلى النهاية ( صوت نقرة الموت )، إلى وجود مشاكل في القرص الصلب. [ 5 ]

مناطق الهبوط وتقنية التحميل/التفريغ

رأس القراءة/الكتابة من قرص صلب فوجيتسو 3.5 بوصة يعود تاريخه إلى عام 1998 تقريبًا (حوالي 2.0 مم × 3.0 مم)
صورة مجهرية لرأس محرك الأقراص الصلبة والمنزلق من الجيل القديم (التسعينيات)
أصوات صادرة من قرص صلب قديم أثناء محاولة قراءة البيانات من قطاعات تالفة

أثناء التشغيل العادي، تتحرك رؤوس القراءة والكتابة في محركات الأقراص الصلبة فوق البيانات المسجلة على الأقراص. تمنع محركات الأقراص الصلبة الحديثة انقطاع التيار الكهربائي أو أي أعطال أخرى من هبوط رؤوس القراءة والكتابة في منطقة البيانات، إما عن طريق تحريكها فعليًا ( إيقافها ) إلى منطقة هبوط خاصة على الأقراص غير مخصصة لتخزين البيانات، أو عن طريق تثبيتها في وضع معلق ( غير مُحمّل ) بعيدًا عن الأقراص. لم تكن بعض محركات الأقراص الصلبة القديمة لأجهزة الكمبيوتر الشخصية تُوقف رؤوس القراءة والكتابة تلقائيًا عند انقطاع التيار الكهربائي قبل الأوان، مما كان يؤدي إلى هبوطها على البيانات. في بعض الوحدات القديمة الأخرى، كان المستخدم يُشغّل برنامجًا لإيقاف رؤوس القراءة والكتابة يدويًا.

مناطق الهبوط

منطقة الهبوط هي مساحة على القرص، عادةً ما تكون قريبة من قطره الداخلي، حيث لا تُخزَّن البيانات. تُسمى هذه المنطقة منطقة بدء/إيقاف التلامس (CSS)، أو منطقة الهبوط. تُصمَّم الأقراص بحيث يُستخدم إما نابض ، أو مؤخرًا، القصور الذاتي الدوراني في الأقراص، لإيقاف رؤوس القراءة والكتابة في حالة انقطاع التيار الكهربائي المفاجئ. في هذه الحالة، يعمل محرك المغزل مؤقتًا كمولد ، موفرًا الطاقة للمشغل.

يدفع زنبرك التثبيت رؤوس القراءة والكتابة باستمرار باتجاه القرص. أثناء دوران القرص، تُدعم الرؤوس بواسطة محمل هوائي، فلا تتعرض لأي احتكاك مادي أو تآكل. في محركات الأقراص ذات نظام CSS، صُممت المنزلقات التي تحمل مستشعرات الرؤوس (والتي تُسمى غالبًا بالرؤوس فقط ) لتحمل عددًا من عمليات الهبوط والإقلاع من سطح القرص، مع أن التآكل الناتج عن الاستخدام لهذه المكونات المجهرية يؤثر عليها في النهاية. تُصمم معظم الشركات المصنعة المنزلقات لتحمل 50,000 دورة تلامس قبل أن تتجاوز احتمالية التلف عند بدء التشغيل 50%. مع ذلك، فإن معدل التدهور ليس خطيًا: فعندما يكون القرص حديثًا نسبيًا وخضع لعدد أقل من دورات التشغيل والإيقاف، تكون لديه فرصة أفضل للنجاة من عملية بدء التشغيل التالية مقارنةً بقرص أقدم وأكثر استخدامًا (حيث ينزلق الرأس حرفيًا على سطح القرص حتى يستقر المحمل الهوائي). على سبيل المثال، صُممت سلسلة محركات الأقراص الصلبة المكتبية Seagate Barracuda 7200.10 لتحمل 50,000 دورة تشغيل وإيقاف . بمعنى آخر، لم تُلاحظ أي أعطال تُعزى إلى واجهة الرأس والقرص قبل 50000 دورة بدء وإيقاف على الأقل أثناء الاختبار . [ 6 ]

في حوالي عام 1995، ابتكرت شركة IBM تقنية يتم فيها إنشاء منطقة هبوط على القرص بواسطة عملية ليزر دقيقة ( نسيج منطقة الليزر) مما ينتج عنه مجموعة من "النتوءات" الناعمة على مقياس النانومتر في منطقة الهبوط، [ 7 ] وبالتالي تحسين أداء الالتصاق والتآكل بشكل كبير. لا تزال هذه التقنية مستخدمة حتى اليوم، وخاصةً في محركات الأقراص الصلبة القديمة/المجددة، ومحركات أقراص Seagate المكتبية الأحدث ذات السعات المنخفضة، بدءًا من أوائل العقد الثاني من الألفية الثانية، في طرازات أرخص مثل سلسلة 7200.12 وسلسلة 7200.14 بسعة 500 جيجابايت أو أقل. بل إنها استُخدمت في الجيل السادس عشر في طراز واحد (BarraCuda Compute 1TB ST1000DM010) الذي طُرح عام 2016، وهو من آخر محركات الأقراص الصلبة المعروفة التي تستخدم تقنية CSS، [ 8 ] ولكن تم التخلي عنها نهائيًا في جميع محركات الأقراص مقاس 2.5 بوصة (منذ أواخر التسعينيات وأوائل الألفية الثانية)، وكذلك في محركات الأقراص المكتبية ومحركات NAS ومحركات المؤسسات ذات السعات الأعلى منذ عام 2012 تقريبًا، لصالح منحدرات التحميل/التفريغ. كما تخلت شركتا Western Digital وToshiba تمامًا عن تقنية CSS في جميع محركات الأقراص الصلبة الخاصة بهما، بما في ذلك الطرازات الأرخص. ومن أوائل الشركات التي تبنت هذه التقنية شركتا IBM وHitachi. بشكل عام، قد تكون تقنية CSS عرضةً لزيادة الاحتكاك (ميل رؤوس القراءة والكتابة للالتصاق بسطح القرص الدوار)، مثلاً نتيجةً لارتفاع نسبة الرطوبة. وقد يتسبب الاحتكاك المفرط في تلف القرص الدوار والمنزلق أو محرك المغزل. مع ذلك، لا تزال هذه التقنية القديمة شائعةً في بعض الأجهزة المستعملة أو المُجددة، والتي تُعدّ خياراً جيداً للمستخدمين ذوي الميزانية المحدودة.

التفريغ

تعتمد تقنية التحميل/التفريغ على رفع رؤوس القراءة/الكتابة عن الأقراص إلى مكان آمن، مما يزيل مخاطر التآكل والالتصاق تمامًا . استخدمت محركات الأقراص الصلبة RAMAC الأولى ومعظم محركات الأقراص القديمة آليات معقدة لتحميل وتفريغ الرؤوس. تستخدم جميع محركات الأقراص الصلبة الحديثة تقريبًا التحميل المنحدر، الذي قدمته شركة Memorex لأول مرة عام 1967، [ 9 ] للتحميل/التفريغ على "منحدرات" بلاستيكية بالقرب من الحافة الخارجية للقرص. اعتمدت محركات أقراص أجهزة الكمبيوتر المحمولة هذه التقنية مبكرًا نظرًا للحاجة إلى زيادة مقاومة الصدمات، ثم تم اعتمادها في النهاية في معظم محركات أقراص أجهزة الكمبيوتر المكتبية في أواخر العقد الأول من القرن الحادي والعشرين وبداية العقد الثاني منه عندما تسارع انتشارها. الاستثناء الوحيد اليوم هو محركات Seagate ذات السعة المنخفضة والأرخص سعرًا في طراز BarraCuda (ST1000DM010) ومحركات Skyhawk/Pipeline HD/Video 3.5 HDD السابقة (تم إيقاف إنتاج هذه الثلاثة وتستخدم الآن المنحدرات)، بالإضافة إلى محركات الأقراص المستعملة/المجددة.

في إطار سعيها لتعزيز متانة أجهزة الكمبيوتر المحمولة، ابتكرت شركة IBM تقنيةً لسلسلة ThinkPad تُعرف باسم نظام الحماية النشطة. فعندما يرصد مقياس التسارع المدمج في ThinkPad حركةً مفاجئةً وحادة، تُفرغ رؤوس القرص الصلب الداخلية نفسها تلقائيًا لتقليل مخاطر فقدان البيانات أو الخدوش. لاحقًا ، استخدمت Apple هذه التقنية في أجهزة PowerBook و iBook و MacBook Pro و MacBook ، تحت مسمى مستشعر الحركة المفاجئة . كما أطلقت Sony [ 10 ] وHP بتقنية HP 3D DriveGuard [ 11 ] و Toshiba [ 12 ] تقنياتٍ مماثلةً في أجهزة الكمبيوتر المحمولة الخاصة بها. مع ذلك، أصبحت هذه التقنية قديمةً اليوم نظرًا لافتقار معظم أجهزة الكمبيوتر المحمولة (96%) إلى منفذ 2.5 بوصة، ولأن محركات الأقراص الصلبة SSD هي الخيار الوحيد المتاح عادةً، حتى في أجهزة الكمبيوتر المحمولة المخصصة لمحطات العمل والألعاب.

أنماط الفشل

قد تتعطل محركات الأقراص الصلبة بعدة طرق. قد يكون العطل فورياً وكاملاً، أو تدريجياً، أو محدوداً. وقد تُدمر البيانات بالكامل، أو يمكن استعادتها جزئياً أو كلياً.

كانت محركات الأقراص القديمة تميل إلى تكوين قطاعات تالفة مع الاستخدام والتآكل؛ وكان من الممكن "تحديد مواقع" هذه القطاعات التالفة بحيث لا تُستخدم ولا تؤثر على تشغيل محرك الأقراص، وكان هذا يُعتبر طبيعيًا ما لم تتكون قطاعات تالفة كثيرة في فترة زمنية قصيرة. حتى أن بعض محركات الأقراص القديمة كانت تحتوي على جدول مُلحق بغلاف محرك الأقراص يُدرج فيه القطاعات التالفة فور ظهورها. [ 13 ] أما محركات الأقراص الأحدث، فتُحدد مواقع القطاعات التالفة تلقائيًا، بطريقة غير مرئية للمستخدم؛ ويمكن الاستمرار في استخدام محرك الأقراص الذي أُعيد تعيين قطاعاته، على الرغم من أن الأداء قد ينخفض ​​لأن محرك الأقراص يجب أن يُحرك رؤوس القراءة والكتابة فعليًا إلى القطاع المُعاد تعيينه. وتُوفر الإحصائيات والسجلات المُتاحة من خلال تقنية SMART (تقنية المراقبة الذاتية والتحليل والإبلاغ) معلومات حول إعادة التعيين. في محركات الأقراص الصلبة الحديثة، يأتي كل محرك بدون أي قطاعات تالفة مرئية للمستخدم، وقد تُشير أي قطاعات تالفة/مُعاد تخصيصها إلى احتمال تعطل محرك الأقراص.

تُعتبر الأعطال الأخرى، سواءً كانت متفاقمة أو محدودة، عادةً سببًا لاستبدال القرص الصلب؛ إذ تفوق قيمة البيانات المعرضة للخطر في الغالب التكلفة التي يتم توفيرها من خلال الاستمرار في استخدام قرص قد يكون معطلاً. وتُعدّ أخطاء القراءة أو الكتابة المتكررة، ولكن القابلة للاسترداد، والأصوات غير المعتادة، وارتفاع درجة الحرارة بشكل مفرط وغير طبيعي، وغيرها من الحالات الشاذة، علامات تحذيرية.

  • اصطدام رأس القراءة/ الكتابة: قد يلامس رأس القراءة/الكتابة القرص الدوار نتيجة صدمة ميكانيكية أو لسبب آخر. في أفضل الأحوال، سيؤدي ذلك إلى تلف لا يمكن إصلاحه وفقدان البيانات في موضع الاصطدام. في أسوأ الأحوال، قد تتسبب الشظايا المتناثرة من المنطقة المتضررة في تلوث جميع رؤوس القراءة/الكتابة والأقراص الدوارة، مما يؤدي إلى تدمير جميع البيانات الموجودة عليها. إذا كان التلف جزئيًا في البداية، فإن استمرار دوران القرص قد يزيد من التلف حتى يصبح كليًا. [ 14 ]
  • القطاعات التالفة : قد تتعرض بعض القطاعات المغناطيسية للتلف دون أن يؤدي ذلك إلى تعطيل القرص بالكامل. قد يكون هذا حدوثًا محدودًا أو مؤشرًا على عطل وشيك. يزداد احتمال تعطل القرص الذي يحتوي على أي قطاعات معاد تخصيصها بشكل ملحوظ في وقت قريب.
  • الالتصاق : بعد فترة من التشغيل، قد لا ينطلق رأس القراءة/الكتابة بسلاسة عند بدء التشغيل، إذ يميل إلى الالتصاق بالقرص الدوار، وهي ظاهرة تُعرف بالالتصاق . ويعود ذلك عادةً إلى عدم ملاءمة خصائص تزييت سطح القرص الدوار، أو إلى عيب في التصميم أو التصنيع، وليس إلى التآكل. وقد حدث هذا أحيانًا في بعض التصاميم حتى أوائل التسعينيات.
  • عطل الدائرة : قد تتعطل مكونات الدوائر الإلكترونية مما يجعل محرك الأقراص غير قابل للتشغيل، وغالبًا ما يكون ذلك بسبب التفريغ الكهروستاتيكي أو خطأ المستخدم .
  • أعطال المحامل والمحركات : قد تتعطل المحركات الكهربائية أو تحترق، وقد تتآكل المحامل لدرجة تمنع التشغيل السليم. ونظرًا لأن محركات الأقراص الحديثة تستخدم محامل ديناميكية سائلة، فإن هذا سبب غير شائع نسبيًا لأعطال محركات الأقراص الصلبة الحديثة. [ 15 ]
  • أعطال ميكانيكية متنوعة : يمكن أن تنكسر أو تتعطل أجزاء أي آلية، وخاصة الأجزاء المتحركة منها، مما يمنع التشغيل الطبيعي، مع احتمال حدوث المزيد من الأضرار الناجمة عن الشظايا.

مقاييس الإخفاقات

تدعم معظم الشركات المصنعة الرئيسية للأقراص الصلبة واللوحات الأم تقنية SMART ، التي تقيس خصائص القرص مثل درجة حرارة التشغيل ، ووقت بدء التشغيل، ومعدلات أخطاء البيانات، وغيرها. يُعتقد أن بعض الاتجاهات والتغيرات المفاجئة في هذه المعايير ترتبط بزيادة احتمالية تعطل القرص وفقدان البيانات. مع ذلك، قد لا تكون معايير SMART وحدها كافية للتنبؤ بأعطال الأقراص الفردية. [ 16 ] على الرغم من أن العديد من معايير SMART تؤثر على احتمالية التعطل، إلا أن نسبة كبيرة من الأقراص المعطلة لا تُنتج معايير SMART تنبؤية. [ 16 ] قد يحدث عطل غير متوقع في أي وقت أثناء الاستخدام العادي، مع احتمال فقدان جميع البيانات. استعادة بعض أو حتى جميع البيانات من قرص تالف ممكنة أحيانًا، ولكن ليس دائمًا، وعادةً ما تكون مكلفة.

أشارت دراسة نشرتها جوجل عام 2007 إلى وجود ارتباط ضعيف للغاية بين معدلات الأعطال وارتفاع درجة الحرارة أو مستوى النشاط. في الواقع، أوضحت دراسة جوجل أن "إحدى أهم نتائجنا هي عدم وجود نمط ثابت لارتفاع معدلات الأعطال في محركات الأقراص ذات درجات الحرارة المرتفعة أو تلك التي تعمل بمستويات استخدام عالية". [ 17 ] وقد سجلت محركات الأقراص الصلبة ذات متوسط ​​درجات حرارة أقل من 27 درجة مئوية (81 درجة فهرنهايت) وفقًا لتقنية SMART معدلات أعطال أعلى من محركات الأقراص الصلبة ذات أعلى متوسط ​​درجة حرارة مسجلة وهو 50 درجة مئوية (122 درجة فهرنهايت) ، أي بمعدلات أعطال تزيد على ضعف نطاق درجة الحرارة الأمثل الذي تُبلغه تقنية SMART والذي يتراوح بين 36 درجة مئوية (97 درجة فهرنهايت) و 47 درجة مئوية (117 درجة فهرنهايت) . [ 16 ] وكان الارتباط بين الشركات المصنعة والطرازات ومعدل الأعطال قويًا نسبيًا. وتُبقي معظم الجهات الإحصائيات المتعلقة بهذا الأمر سرية للغاية؛ فلم تربط جوجل أسماء الشركات المصنعة بمعدلات الأعطال، [ 16 ] على الرغم من الكشف عن استخدامها لمحركات أقراص هيتاشي ديسك ستار في بعض خوادمها. [ 18 ] دراسة أخرى خضعت لمراجعة الأقران عام 2026 أكثر وضوحًا بشأن اختلافات الشركات المصنعة، حيث استخدمت سجلات محركات الأقراص الصلبة العامة من Backblaze لتقدير الاختلافات على مستوى الشركات المصنعة إحصائيًا. [ 19 ] وجدت الدراسة اختلافات كبيرة في الموثوقية على المدى القصير إلى المتوسط ​​بين محركات الأقراص من HGST وSeagate وToshiba وWestern Digital.        

أظهرت دراسة أجرتها جوجل عام 2007، استنادًا إلى عينة ميدانية كبيرة من محركات الأقراص، أن معدلات الفشل السنوية الفعلية ( AFRs ) لمحركات الأقراص الفردية تراوحت بين 1.7% لمحركات الأقراص في عامها الأول وأكثر من 8.6% لمحركات الأقراص التي يبلغ عمرها ثلاث سنوات. [ 20 ] وأظهرت دراسة مماثلة أجريت عام 2007 في جامعة كارنيجي ميلون على محركات أقراص المؤسسات أن متوسط ​​الوقت بين الأعطال (MTBF) المقاس كان أقل بمقدار 3-4 مرات من مواصفات الشركة المصنعة، مع متوسط ​​معدل فشل سنوي مُقدَّر بنسبة 3% على مدى 1-5 سنوات استنادًا إلى سجلات الاستبدال لعينة كبيرة من محركات الأقراص، وأن أعطال محركات الأقراص الصلبة كانت مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالوقت. [ 21 ]

أظهرت دراسة أجريت عام 2007 حول أخطاء القطاعات الكامنة (مقارنةً بالدراسات السابقة حول أعطال الأقراص الكاملة) أن 3.45% من 1.5 مليون قرص ظهرت بها أخطاء قطاعات كامنة خلال 32 شهرًا (3.15% من أقراص التخزين شبه الخطية و1.46% من أقراص التخزين المخصصة للمؤسسات ظهرت بها خطأ قطاع كامن واحد على الأقل خلال 12 شهرًا من تاريخ شحنها)، مع ازدياد معدل أخطاء القطاعات السنوي بين العامين الأول والثاني. وقد أظهرت محركات أقراص المؤسسات أخطاء قطاعات أقل من محركات أقراص المستهلكين. وتبين أن التنظيف في الخلفية فعال في تصحيح هذه الأخطاء. [ 22 ]

تُعدّ محركات الأقراص من نوع SCSI و SAS و FC أغلى ثمناً من محركات SATA المخصصة للمستهلكين ، وتُستخدم عادةً في الخوادم ومصفوفات الأقراص ، بينما كانت محركات SATA تُباع لأجهزة الكمبيوتر المنزلية وأجهزة التخزين المكتبية ووحدات التخزين شبه المتصلة بالإنترنت، وكان يُنظر إليها على أنها أقل موثوقية. لكن هذا التمييز بدأ يتلاشى الآن.

يُحدد متوسط ​​الوقت بين الأعطال (MTBF) لمحركات أقراص SATA عادةً بحوالي مليون ساعة .  بعض المحركات، مثل Western Digital Raptor، مصنفة بمتوسط  ​​وقت بين الأعطال يصل إلى 1.4 مليون ساعة، [ 23 ] بينما محركات SAS/FC مصنفة لأكثر من 1.6  مليون ساعة. [ 24 ] محركات الأقراص الحديثة المملوءة بالهيليوم مُحكمة الإغلاق تمامًا بدون منفذ تهوية، مما يُزيل خطر دخول الشوائب، وينتج عنه متوسط ​​وقت بين الأعطال نموذجي يبلغ 2.5 مليون ساعة. مع ذلك، تشير أبحاث مستقلة إلى أن متوسط ​​الوقت بين الأعطال ليس تقديرًا موثوقًا لعمر محرك الأقراص ( عمر الخدمة ). [ 25 ] يُجرى اختبار متوسط ​​الوقت بين الأعطال في بيئات مختبرية داخل غرف اختبار، وهو مقياس مهم لتحديد جودة محرك الأقراص، ولكنه مصمم لقياس معدل الأعطال الثابت نسبيًا فقط على مدار عمر خدمة محرك الأقراص (منتصف منحنى حوض الاستحمام ) قبل مرحلة التآكل النهائية. [ 21 ] [ 26 ] [ 27 ] يُعد معدل الفشل السنوي (AFR) مقياسًا أكثر قابلية للتفسير، ولكنه مكافئ لمقياس متوسط ​​الوقت بين الأعطال (MTBF). يُمثل معدل الفشل السنوي النسبة المئوية لأعطال محركات الأقراص المتوقعة سنويًا. يميل كل من معدل الفشل السنوي ومتوسط ​​الوقت بين الأعطال إلى قياس الموثوقية فقط في الجزء الأول من عمر محرك الأقراص الصلبة، مما يقلل من تقدير الاحتمالية الحقيقية لفشل محرك الأقراص المُستعمل. [ 28 ] عادةً ما تتميز محركات أقراص الخوادم والمحركات الصناعية بمعدل وقت بين الأعطال أعلى ومعدل فشل سنوي أقل.

تُصدر شركة Backblaze، المتخصصة في تخزين البيانات السحابية ، تقريرًا سنويًا حول موثوقية محركات الأقراص الصلبة. ومع ذلك، تُشير الشركة إلى أنها تستخدم في الغالب محركات أقراص استهلاكية عادية، يتم نشرها في بيئات مؤسسية، وليس في ظروفها النموذجية أو للاستخدام المُصمم لها. كما أن محركات الأقراص الاستهلاكية لا تخضع لاختبارات التوافق مع بطاقات RAID المؤسسية المُستخدمة في مراكز البيانات، وقد لا تستجيب في الوقت الذي يتوقعه مُتحكم RAID؛ ما يؤدي إلى تصنيف هذه البطاقات على أنها معطلة رغم أنها تعمل بشكل سليم. [ 29 ] قد تكون نتائج هذه الاختبارات ذات صلة أو غير ذات صلة بمستخدمين مختلفين، لأنها تُمثل بدقة أداء محركات الأقراص الاستهلاكية في المؤسسات أو تحت ضغط شديد، ولكنها قد لا تُمثل بدقة أدائها في الاستخدام العادي أو المُصمم لها. [ 30 ]

أمثلة على عائلات محركات الأقراص ذات معدلات الفشل العالية

  1. IBM 3380 DASD، حوالي عام 1984 [ 31 ]
  2. شركة Computer Memories Inc. قرص صلب بسعة 20 ميجابايت لأجهزة الكمبيوتر الشخصية/AT، حوالي عام 1985 [ 32 ]
  3. سلسلة Fujitsu MPG3 و MPF3، حوالي عام 2002 [ 33 ]
  4. IBM Deskstar 75GXP ، حوالي عام 2001 [ 34 ]
  5. Seagate ST3000DM001 ، حوالي عام 2012 [ 35 ]

التخفيف

ولتجنب فقدان البيانات بسبب تعطل القرص، تشمل الحلول الشائعة ما يلي:

استعادة البيانات

يمكن أحيانًا استعادة البيانات من محرك أقراص تالف جزئيًا أو كليًا إذا لم يتلف الطلاء المغناطيسي للأقراص بشكل كامل. تتولى شركات متخصصة عمليات استعادة البيانات، بتكلفة باهظة. قد يكون من الممكن استعادة البيانات عن طريق فتح محركات الأقراص في غرفة نظيفة واستخدام معدات مناسبة لاستبدال أو إعادة تأهيل المكونات التالفة. [ 36 ] في حال تعطل الدوائر الإلكترونية، يُمكن أحيانًا استبدال لوحة الدوائر الإلكترونية، مع العلم أن محركات الأقراص التي تحمل نفس الطراز ظاهريًا والمصنعة في أوقات مختلفة غالبًا ما تحتوي على لوحات دوائر مختلفة غير متوافقة. علاوة على ذلك، تحتوي لوحات الدوائر الإلكترونية لمحركات الأقراص الحديثة عادةً على بيانات تهيئة خاصة بالمحرك، وهي ضرورية للوصول إلى مناطق النظام ، لذا يلزم إعادة برمجة المكونات ذات الصلة (إن أمكن) أو فك لحامها ونقلها بين لوحتي الدوائر الإلكترونية. [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ]

في بعض الأحيان، يمكن استعادة تشغيل القرص لفترة كافية لاستعادة البيانات، وقد يتطلب ذلك تقنيات إعادة بناء مثل استخراج الملفات . قد تكون التقنيات المحفوفة بالمخاطر مبررة إذا كان القرص معطلاً تماماً. إذا تم تشغيل القرص مرة واحدة، فقد يستمر في العمل لفترة أقصر أو أطول ولكنه لن يبدأ التشغيل مرة أخرى، لذا يتم استعادة أكبر قدر ممكن من البيانات بمجرد بدء تشغيل القرص.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "أهم 7 أسباب لفشل القرص الصلب" . ADRECA. 2015-08-05 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 ديسمبر 2019 .
  2. ↑ شير، روبرت (2007-03-02). "دراسة: معدلات فشل محركات الأقراص الصلبة أعلى بكثير مما يقدره المصنعون" . بي سي وورلد. مؤرشف من الأصل في 2021-05-09 . تم الاطلاع عليه في 9 فبراير 2016 .
  3. ↑ "ما هو العمر الافتراضي الفعلي لمحركات الأقراص الصلبة؟" . إكستريم تك. ١٢ نوفمبر ٢٠١٣. تم الاطلاع عليه في ٣ أغسطس ٢٠١٥ .
  4. ↑ "تعريف: إدارة عيوب القرص الصلب" . مجلة PC. مؤرشف من الأصل بتاريخ 27-08-2009 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 29-08-2017 .
  5. ↑ كويرك، كريس. "تلف بيانات القرص الصلب" . مؤرشف من الأصل في 26 ديسمبر 2014.
  6. ↑ "دليل منتج Barracuda 7200.10 Serial ATA" (ملف PDF) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 أبريل 2012 .
  7. ↑ باومغارت، ب.؛ كراينوفيتش، د. ج.؛ نغوين، ت. أ.؛ تام، أ. ج. (نوفمبر 1995). "تقنية جديدة للتشكيل بالليزر لمحركات الأقراص المغناطيسية عالية الأداء". معاملات IEEE في المغناطيسية . 31 (6): 2946-295 . Bibcode : 1995ITM....31.2946B . doi : 10.1109/20.490199 .IEEE.org ، بومغارت، ب.؛ كراجنوفيتش، دي جي؛ نجوين، تا؛ تام، AG. IEEE ترانس. ماجن.
  8. ↑ "ورقة بيانات محرك الأقراص الصلبة المكتبي Seagate Barracuda 3.5" (PDF) .
  9. ↑ بو وآخرون؛ "أنظمة IBM 360 وأنظمة 370 المبكرة"؛ مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، 1991، ص 270
  10. ↑ "سوني | للأعمال | VAIO SMB" . B2b.sony.com. مؤرشف من الأصل بتاريخ 18 ديسمبر 2008. تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 مارس 2009 .
  11. ↑ "HP.com" (ملف PDF) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 أبريل 2012 .
  12. ↑ "إجراءات حماية محركات الأقراص الصلبة من توشيبا" (ملف PDF) . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 4 يوليو 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 أبريل 2012 .
  13. ↑ دليل تثبيت Adaptec ACB-2072 XT إلى RLL يمكن إدخال قائمة العيوب من ملف أو إدخالها من لوحة المفاتيح.
  14. ↑ "محركات الأقراص الصلبة" . escotal.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 يوليو 2011 .
  15. ↑ "كيفية التعامل مع أعطال محركات الأقراص الصلبة وتلف البيانات" . مدونة باك بليز | التخزين السحابي والنسخ الاحتياطي السحابي . ١١ يوليو ٢٠١٩. تاريخ الاطلاع: ١٢ أكتوبر ٢٠٢١ .
  16. 1 2 3 4 إدواردو بينهيرو، وولف-ديتريش ويبر، ولويز أندريه باروسو (فبراير 2007). اتجاهات الأعطال في مجموعة كبيرة من محركات الأقراص (ملف PDF) . المؤتمر الخامس لـ USENIX حول تقنيات الملفات والتخزين (FAST 2007) . تاريخ الاطلاع: 15 سبتمبر 2008 .
  17. ↑ الاستنتاجات: اتجاهات الفشل في مجموعات محركات الأقراص الكبيرة ، ص 12
  18. ↑ شانكلاند، ستيفن (1 أبريل 2009). "CNet.com" . News.cnet.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 أبريل 2012 .
  19. ↑ سيمروث، كريستوف؛ بارك، يوميونغ (2026). "هل توجد اختلافات بين الشركات المصنعة في موثوقية محركات الأقراص الصلبة؟" . معاملات IEEE في الحوسبة السحابية : 1-10 . arXiv : 2606.29078 . doi : 10.1109/TCC.2026.3679404 . ISSN 2168-7161 . 
  20. ↑ AFR مفصل حسب الفئات العمرية: اتجاهات الفشل في مجموعة محركات الأقراص الكبيرة ، ص 4، الشكل 2 والأشكال اللاحقة.
  21. 1 2 بيانكا شرودر ؛ غارث أ. جيبسون. ""أعطال الأقراص في العالم الحقيقي: ماذا يعني لك متوسط ​​الوقت بين الأعطال البالغ مليون ساعة؟". وقائع المؤتمر الخامس لـ USENIX حول تقنيات الملفات والتخزين. 2007 .
  22. ↑ "LN Bairavasundaram, GR Goodson, S. Pasupathy, J.Schindler. "تحليل أخطاء القطاعات الكامنة في محركات الأقراص". وقائع مؤتمر SIGMETRICS'07، 12-16 يونيو 2007" (PDF) .
  23. ↑ "ورقة مواصفات محرك الأقراص WD VelociRaptor (PDF)" (PDF) . تم الاطلاع عليها بتاريخ 26 أبريل 2012 .
  24. ↑ جاي وايت (مايو 2013). "تقرير فني: دليل مرونة نظام التخزين الفرعي (TR-3437)" (ملف PDF) . نيت آب . ص 5. تم الاطلاع عليه في 6 يناير 2016 . 
  25. ↑ "كل ما تعرفه عن الأقراص خاطئ" . ستورج موجو. 20 فبراير 2007. تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 أغسطس 2007 .
  26. ↑ "من جوانب أعطال الأقراص التي لا تستطيع المقاييس أحادية القيمة مثل متوسط ​​الوقت بين الأعطال ومعدل الفشل السنوي رصدها، أن معدلات الفشل في الواقع العملي ليست ثابتة. فعادةً ما تتبع معدلات فشل منتجات الأجهزة منحنىً يشبه "منحنى حوض الاستحمام"، حيث تكون معدلات الفشل مرتفعة في بداية دورة حياة المنتج (مرحلة التلف المبكر) ونهايتها (مرحلة التآكل)." (شرويدر وآخرون، 2007)
  27. ↑ ديفيد أ. باترسون؛ جون ل. هينيسي (13 أكتوبر 2011). تنظيم وتصميم الحاسوب، الطبعة الرابعة المنقحة: واجهة الأجهزة/البرمجيات. القسم 6.12 . إلسيفير. الصفحات 613 وما بعدها. ISBN  978-0-08-088613-8. – "...يجادل مصنعو الأقراص بأن الحساب [لمتوسط ​​الوقت بين الأعطال] يتوافق مع مستخدم يشتري قرصًا ويستمر في استبدال القرص كل خمس سنوات - وهو العمر الافتراضي المخطط للقرص."
  28. ↑ "فك تشفير أعطال محركات الأقراص الصلبة - متوسط ​​الوقت بين الأعطال ومعدل الفشل السنوي" . snowark.com .
  29. ↑ هذا هو حال نظام RAID البرمجي ومحركات الأقراص المكتبية التي لم يتم تكوين ERC لها. تُعرف هذه المشكلة باسم عدم تطابق المهلة الزمنية .
  30. ↑ براون، كودي (25 مارس 2022). "ما هي أكثر محركات الأقراص الصلبة موثوقية؟ فهم اختبارات Backblaze" . تم الاطلاع عليه في 15 نوفمبر 2022. إذن، من المؤكد أن البيانات التي يقدمونها لا تقدر بثمن بالنسبة للمستهلك العادي... أليس كذلك؟ حسنًا، ربما لا.
  31. ↑ هينكل، توم (24 ديسمبر 1984). "تلف جهاز IBM 3380: هل هو مجرد بداية لمشكلة أكبر؟" . مجلة ComputerWorld . ص 41. 
  32. ↑ بيرك، ستيفن (18 نوفمبر 1985). "استمرار مشاكل محركات الأقراص في أجهزة الكمبيوتر الشخصية AT" . إنفوورلد .
  33. ↑ كرازيت، توم (22 أكتوبر 2003). "اقتراح تسوية دعوى قضائية بشأن أقراص فوجيتسو الصلبة" . كمبيوتر وورلد .
  34. ↑ "IBM 75GXP: نجمة الموت سيئة السمعة" (ملف PDF) . متحف تاريخ الحاسوب . 2000.
  35. ↑ هروشكا، جويل (2 فبراير 2016). "شركة سيجيت تواجه دعوى قضائية جماعية بسبب معدلات فشل محركات الأقراص الصلبة سعة 3 تيرابايت" . إكستريم تك .
  36. ↑ "HddSurgery - أدوات احترافية لخبراء استعادة البيانات والأدلة الجنائية الرقمية" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 أبريل 2020 .
  37. ↑ "دليل استبدال لوحة الدائرة الإلكترونية للقرص الصلب أو كيفية استبدال لوحة الدائرة الإلكترونية للقرص الصلب" . donordrives.com . مؤرشف من الأصل بتاريخ 27 مايو 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 مايو 2015 .
  38. ↑ "خدمة تعديل البرامج الثابتة - استبدال ذاكرة القراءة فقط" . pcb4you.com . مؤرشف من الأصل بتاريخ 18 أبريل 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 مايو 2015 .
  39. ↑ "كيفية زيادة عمر القرص الصلب لجهاز الكمبيوتر الخاص بك إلى أقصى حد" .