Khái niệm kỹ thuật S.M.A.R.T

Kỹ thuật tự giám sát, phân tích và báo cáo (S.M.A.R.T.: Self-Monitoring. Analysis, and Reporting Technology) là một tiêu chuẩn công nghiệp phục vụ cho việc dự đoán lỗi của ổ đĩa.

Khi S.M.A.R.T. được kích hoạt cho một ổ đĩa, ổ đĩa giám sát các thuộc tính định trước mà dễ bị ảnh hưởng đến sự giảm chất lượng của ổ đĩa hay chỉ ra sự giảm chất lượng của ổ đĩa. Dựa trên những thay đổi ở các thuộc tính bị giám sát, một dự đoán lỗi có thể được thực hiện. Nếu một lỗi được cho rằng sắp xảy ra. S.M.A.R.T. sẽ tạo ra một báo cáo tình trạng để phần mềm BIOS hệ thống hoặc trình điều khiển có thể thông báo cho người sử dụng máy tính các vấn đề sắp xảy đến, có thể cho phép người sử dụng sao chép dự phòng dữ liệu trong ổ đĩa trước khi bất kỳ sự cố thực sự nào xảy ra.

Các lỗi có thể dự đoán

Các lỗi có thể dự đoán là các loại lỗi mà S.M.A.R.T. cố gắng để phát hiện ra. Các lỗi này bắt nguồn từ sự giảm chất lượng dần dần của hiệu suất ổ đĩa. Theo Seagate, 60% lỗi ổ đĩa là từ cơ học, chính xác loại lỗi mà S.M.A.R.T. được thiết kế để dự đoán.

Tất nhiên, không phải tất cả các lỗi đều có thể được dự đoán, S.M.A.R.T. không thể làm gì được khi xảy ra các lỗi không thể dự đoán mà không có bất kỳ cảnh báo trước nào. Các lỗi này có thể do tĩnh điện, vận chuyển không đúng quy cách, va chạm bất ngờ hay hỏng mạch điện gây ra, như là các vấn đề hợp kim hàn có liên quan đến nhiệt hay hỏng linh kiện.

S.M.A.R.T. đầu tiên được IBM tạo ra vào năm 1992. Năm đó IBM bắt đầu bán ra các ổ cứng 3 1/2″ được trang bị Phân tích lỗi dự đoán (PFA: Predictive Failure Analysis), một kỹ thuật được IBM phát triển đo định kỳ các thuộc tính ổ đĩa được chọn lựa và gửi một cảnh báo khi một ngưỡng giới hạn bị vượt qua. IBM chuyển công nghệ này sang tổ chức ANSI, sau đó nó đã trở thành giao thức S.M.A.R.T. chuẩn ANSI cho các ổ đĩa SCSI, như đã được định nghĩa trong ANSI-SCS1 Informational Exception Control (IEC) tài liệu X3T 10/94-190.

Thích thú với việc mở rộng công nghệ PC này vào ổ đĩa ATA dẫn đến việc tạo ra nhóm nghiên cứu S.M.A.R.T. vào năm 1995. Bên cạnh IBM, các công ty khác đại diện trong nhóm đầu tiên là Seagate Technology . Conner Peripherals (nay là một thành phần của Seagate), Fujitsu, Flewlett-Packard, Maxtor, Quantum và Western Digital. Đặc điểm kỹ thuật S.M.A.R.T. do nhóm này tạo ra và được đặt thành lĩnh vực chung bao trùm cả hai ổ cứng ATA và SCSI và vẫn có thể được tìm thấy trong hầu hết các ổ đĩa được sản xuất gần đây trên thị trường.

Thiết kế các thuộc tính và giới hạn của S.M.A.R.T. tương tự với các môi trường ATA và SCSI, nhưng báo cáo thông tin lại khác nhau.

Trong một môi trường ATA, trình điều khiển trong hệ thống biên dịch các tín hiệu báo động từ ổ đĩa do lệnh “Report status” của S.M.A.R.T. tạo ra. Trình điều khiển này thăm dò ổ đĩa thường xuyên để kiểm tra tình trạng của lệnh này, nếu nó báo tín hiệu lỗi sắp xảy ra, gửi một báo động đến hệ điều hành, người sử dụng sẽ nhận được một thông báo lỗi trên màn hình. Kiến trúc này cũng cho phép các cải tiến trong tương lai, mà có thể cho phép báo cáo các thông tin hơn là chỉ báo cáo các tình trạng lỗi của ổ đĩa. Hệ thống có thể đọc, đánh giá các thuộc tính và các báo động được báo cáo thêm vào lệnh “Report status” cơ bản.

Các ổ đĩa SCSI có S.M.A.R.T. coi là đáng tin cậy chỉ khi hoặc là tốt hoặc là lỗi. Trong một môi trường SCSI, quyết định lỗi xảy ra tại các ổ đĩa và máy chủ thông báo cho người sử dụng về các thao tác. Đặc điểm kỹ thuật SCSI cung cấp một bít phán đoán để đánh dấu nếu ổ đĩa xác thực độ tin cậy. Hệ thống sau đó báo người dùng thông qua một thông báo.

Lưu ý rằng các chuẩn đoán đĩa truyền thống như là Scandisk chỉ hoạt động trên các sector dữ liệu của bề mặt đĩa và không giám sát tất cả các chức năng ổ đĩa mà S.M.A.R.T. giám sát. Hầu hết các ổ đĩa hiện đại đều giữ các sector dự phòng sẵn sàng để sử dụng thay thế cho các sector lỗi. Khi một trong những sector dự trữ này được định rõ lại, ổ đĩa báo cáo hoạt động cho máy đếm S.M.A.R.T. nhưng vẫn tỏ ra hoàn toàn không lỗi đối với tiện ích phân tích bề mặt, như Scandisk.

Các yêu cầu cơ bản để S.M.A.R.T. thực hiện chức năng trong một hệ thống rất đơn giản: Bạn chỉ cần có một ổ cứng có khả năng S.M.A.R.T. và một BIOS biết nhận diện S.M.A.R.T. hay trình điều khiển ổ cứng biết nhận diện S.M.A.R.T. cho hệ điều hành cụ thể của bạn. Nếu BIOS của bạn không hỗ trợ S.M.A.R.T., các chương trình tiện ích có sẵn có thể hỗ trợ S.M.A.R.T. trong một hệ thống cho trước. Các chương trình này bao gồm Norton Utilities của Symantec, EZ Drive của StorageSoft và Data Advisor của Ontrack.

Một số ổ đĩa giám sát chiều cao nổi của đầu từ bên trên môi trường từ tính. Nếu chiều cao này thay đổi một số không đáng kể, ổ đĩa có thể bị lỗi. Các ổ đĩa khác có thể giám sát các thuộc tính khác nhau, như là hệ mạch điện ECC cho biết liệu các lỗi phần mềm có xảy ra khi đọc hoặc ghi dữ liệu hay không.

Một số các thuộc tính được giám sát trong các ổ đĩa khác nhau bao gồm

Chiều cao nổi của đầu từ (Head floating height)

Tốc độ băng thông của dữ liệu (Data throughput performance)

Thời gian quay (Spin-up time)

Đếm sector (dự phòng) được định rõ lại (Reallocated (spared) sector count)

Tỷ lệ lỗi tìm kiếm (Seek error rate)

Hiệu suất thời gian tìm kiếm (Seek time performance)

Đếm lại vòng quay của ổ đĩa (Drive spin-up retry count)

Đếm lại định cỡ của ổ đĩa (Drive calibration retry count)

Mỗi thuộc tính có một giới hạn ngưỡng được sử dụng để xác định sự tồn tại của một điều kiện xuống cấp hay lỗi. Các ngưỡng này được nhà sản xuất ổ đĩa thiết lập, chúng có thể khác nhau theo các nhà sản xuất và các model và không thể thay đổi.