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Fallo en la unidad de disco duro

Un choque de cabeza , un tipo de falla de disco. Normalmente, los platos deberían estar lisos en las unidades modernas, y un choque de cabezales provoca una pérdida parcial o total de datos, así como daños irreversibles a los platos y cabezales. También se pueden liberar partículas durante este proceso, lo que hace que el interior de la unidad no esté lo suficientemente limpio para su funcionamiento.

Una falla de la unidad de disco duro ocurre cuando una unidad de disco duro no funciona correctamente y no se puede acceder a la información almacenada con una computadora configurada correctamente.

Un fallo del disco duro puede ocurrir en el curso del funcionamiento normal, o debido a un factor externo como la exposición al fuego o al agua o a campos magnéticos elevados, o al sufrir un impacto brusco o contaminación ambiental, que puede provocar un choque en la cabeza .

La información almacenada en un disco duro también puede volverse inaccesible como resultado de corrupción de datos , interrupción o destrucción del registro de arranque maestro del disco duro , o por malware que destruye deliberadamente el contenido del disco.

Causas

Hay varias causas por las que los discos duros fallan, entre ellas: error humano, falla de hardware, corrupción del firmware, daños en los medios, calor, daños por agua, problemas de energía y percances. [1] Los fabricantes de unidades suelen especificar un tiempo medio entre fallas (MTBF) o una tasa de falla anualizada (AFR), que son estadísticas de población que no pueden predecir el comportamiento de una unidad individual. [2] Estos se calculan ejecutando constantemente muestras de la unidad durante un corto período de tiempo, analizando el desgaste resultante de los componentes físicos de la unidad y extrapolando para proporcionar una estimación razonable de su vida útil. Las fallas del disco duro tienden a seguir el concepto de curva de bañera . [3] Las unidades normalmente fallan en poco tiempo si hay un defecto de fabricación. Si una unidad demuestra ser confiable durante un período de algunos meses después de su instalación, tiene muchas más posibilidades de seguir siendo confiable. Por lo tanto, incluso si una unidad se somete a varios años de uso diario intenso, es posible que no muestre signos notables de desgaste a menos que se inspeccione de cerca. Por otro lado, una unidad puede fallar en cualquier momento y en muchas situaciones diferentes.

La causa más notoria de falla de la unidad es un choque de cabeza , donde el cabezal interno de lectura y escritura del dispositivo, que generalmente flota sobre la superficie, toca un plato o raya la superficie magnética de almacenamiento de datos . Un accidente de cabeza suele provocar una pérdida grave de datos y los intentos de recuperación de datos pueden causar daños mayores si no los realiza un especialista con el equipo adecuado. Los platos de transmisión están recubiertos con una capa extremadamente delgada de lubricante no electrostático , de modo que el cabezal de lectura y escritura probablemente simplemente rebotará en la superficie del plato en caso de que se produzca una colisión. Sin embargo, este cabezal flota a sólo nanómetros de la superficie del plato, lo que hace que una colisión sea un riesgo reconocido.

Otra causa de falla es un filtro de aire defectuoso . Los filtros de aire de las unidades actuales igualan la presión atmosférica y la humedad entre el gabinete de la unidad y su entorno exterior. Si el filtro no logra capturar una partícula de polvo, la partícula puede aterrizar en el plato, provocando un choque del cabezal si éste pasa sobre él. Después de un choque del cabezal, las partículas del plato y del medio del cabezal dañados pueden causar uno o más sectores defectuosos . Estos, además de dañar el plato, rápidamente inutilizarán la unidad.

Un variador también incluye la electrónica del controlador, que ocasionalmente falla. En tales casos, es posible recuperar todos los datos reemplazando la placa del controlador.


El fenómeno de falla del disco no se limita solo a las unidades, sino que también se aplica a otros tipos de medios magnéticos. A finales de la década de 1990, los discos Zip de 100 megabytes de Iomega utilizados en las unidades Zip se vieron afectados por el clic de la muerte , llamado así porque las unidades hacían clic sin cesar cuando se accedía a ellas, lo que indicaba una falla inminente. Los disquetes de 3,5 pulgadas también pueden ser víctimas de fallas en el disco. Si la unidad o el medio están sucios, los usuarios pueden experimentar un zumbido mortal al intentar acceder a la unidad.

Signos de falla de la unidad

El fallo de una unidad de disco duro puede ser catastrófico o gradual. El primero generalmente se presenta como una unidad que ya no puede ser detectada por la configuración CMOS , o que no pasa la POST del BIOS, por lo que el sistema operativo nunca la ve. La falla gradual del disco duro puede ser más difícil de diagnosticar, porque sus síntomas, como datos corruptos y ralentización de la PC (causada por fallas graduales en áreas del disco duro que requieren repetidos intentos de lectura antes de acceder exitosamente), pueden ser causados ​​por muchos otros Problemas informáticos, como malware . Un número creciente de sectores defectuosos puede ser una señal de un disco duro defectuoso, pero debido a que el disco duro los agrega automáticamente a su propia tabla de defectos de crecimiento, [4] es posible que no sean evidentes para utilidades como ScanDisk a menos que la utilidad pueda detectarlos. antes de que lo haga el sistema de gestión de defectos del disco duro, o que se agoten los sectores de copia de seguridad mantenidos en reserva por el sistema interno de gestión de defectos del disco duro (momento en el que la unidad está a punto de fallar por completo). Un patrón cíclico repetitivo de actividad de búsqueda, como ruidos de búsqueda rápidos o más lentos ( clic mortal ), puede ser indicativo de problemas en el disco duro. [5]

Zonas de aterrizaje y tecnología de carga/descarga.

Cabezal de lectura/escritura del disco duro Fujitsu de 3,5" de alrededor de 1998 (aprox. 2,0 mm x 3,0 mm)
Microfotografía de un cabezal y control deslizante de una unidad de disco duro de generación anterior (década de 1990)
Ruidos de un disco duro viejo al intentar leer datos de sectores defectuosos

Durante el funcionamiento normal, los cabezales de los discos duros vuelan por encima de los datos grabados en los discos. Los discos duros modernos evitan que las interrupciones de energía u otras fallas de funcionamiento aterricen sus cabezales en la zona de datos, ya sea moviendo físicamente ( estacionando ) los cabezales a una zona de aterrizaje especial en los platos que no se usa para el almacenamiento de datos, o bloqueando físicamente los cabezales en un lugar suspendido. ( descargado ) posición elevada de los platos. Algunos de los primeros discos duros de PC no aparcaban los cabezales automáticamente cuando se desconectaba la alimentación prematuramente y los cabezales aterrizaban en los datos. En algunas otras unidades anteriores, el usuario ejecutaba un programa para estacionar manualmente los cabezales.

Zonas de aterrizaje

Una zona de aterrizaje es un área del plato generalmente cerca de su diámetro interior (ID), donde no se almacenan datos. Esta área se llama zona de inicio/parada de contacto (CSS) o zona de aterrizaje. Los discos están diseñados de tal manera que se utiliza un resorte o, más recientemente, la inercia rotacional en los platos para estacionar los cabezales en caso de una pérdida inesperada de energía. En este caso, el motor del husillo actúa temporalmente como generador , proporcionando energía al actuador.

La tensión del resorte del soporte de los cabezales empuja constantemente los cabezales hacia el plato. Mientras el disco gira, los cabezales están sostenidos por un cojinete de aire y no experimentan contacto físico ni desgaste. En las unidades CSS, los controles deslizantes que llevan los sensores de cabeza (a menudo también llamados simplemente cabezas ) están diseñados para sobrevivir a una serie de aterrizajes y despegues desde la superficie del medio, aunque el desgaste de estos componentes microscópicos eventualmente pasa factura. La mayoría de los fabricantes diseñan los controles deslizantes para que sobrevivan 50.000 ciclos de contacto antes de que la posibilidad de sufrir daños durante el arranque supere el 50%. Sin embargo, la tasa de decaimiento no es lineal: cuando un disco es más joven y ha tenido menos ciclos de arranque y parada, tiene más posibilidades de sobrevivir al siguiente arranque que un disco más viejo y con mayor kilometraje (ya que la cabeza literalmente arrastra la superficie del disco). superficie hasta que se establezca el cojinete de aire). Por ejemplo, la serie Seagate Barracuda 7200.10 de unidades de disco duro de escritorio tiene una capacidad nominal de 50 000 ciclos de inicio y parada; en otras palabras, no se observaron fallas atribuidas a la interfaz cabezal-plato antes de al menos 50 000 ciclos de inicio-parada durante las pruebas. [6]

Alrededor de 1995, IBM fue pionera en una tecnología en la que se crea una zona de aterrizaje en el disco mediante un proceso láser de precisión ( Laser Zone Texture = LZT) que produce una serie de "protuberancias" suaves a escala nanométrica en una zona de aterrizaje, [7] mejorando así enormemente la fricción. y rendimiento de desgaste. Esta tecnología todavía se utiliza hoy en día, predominantemente en unidades de escritorio Seagate de menor capacidad, [8] pero se ha eliminado gradualmente en unidades de 2,5", así como en unidades de escritorio, NAS y empresariales de mayor capacidad en favor de rampas de carga/descarga. En general, la tecnología CSS puede ser propensa a una mayor fricción (la tendencia de los cabezales a pegarse a la superficie del plato), por ejemplo, como consecuencia de una mayor humedad, puede causar daños físicos al plato y al control deslizante o al motor del eje.

Descarga

La tecnología de carga/descarga se basa en que los cabezales se levantan de los platos y se colocan en un lugar seguro, eliminando así por completo los riesgos de desgaste y fricción . El primer HDD RAMAC y la mayoría de las primeras unidades de disco utilizaban mecanismos complejos para cargar y descargar los cabezales. Casi todos los HDD modernos utilizan carga en rampa, introducida por primera vez por Memorex en 1967, [9] para cargar/descargar en "rampas" de plástico cerca del borde exterior del disco. Las unidades de portátiles adoptaron esto debido a la necesidad de una mayor resistencia a los golpes y, finalmente, se adoptó en la mayoría de las unidades de escritorio.

Para abordar la resistencia a los golpes, IBM también creó una tecnología para su línea ThinkPad de computadoras portátiles llamada Active Protection System. Cuando el acelerómetro incorporado en el ThinkPad detecta un movimiento repentino y brusco, los cabezales del disco duro interno se descargan automáticamente para reducir el riesgo de posibles pérdidas de datos o defectos por rayones. Posteriormente, Apple también utilizó esta tecnología en sus líneas PowerBook , iBook , MacBook Pro y MacBook , conocida como Sudden Motion Sensor . Sony , [10] HP con su HP 3D DriveGuard, [11] y Toshiba [12] han lanzado tecnología similar en sus computadoras portátiles.

Modos de falla

Los discos duros pueden fallar de varias maneras. El fracaso puede ser inmediato y total, progresivo o limitado. Los datos podrán ser totalmente destruidos, o parcial o totalmente recuperables.

Los motores anteriores tenían tendencia a desarrollar sectores defectuosos con el uso y el desgaste; Estos sectores defectuosos podían "trazarse" para que no se utilizaran y no afectaran el funcionamiento de una unidad, y esto se consideraba normal a menos que se desarrollaran muchos sectores defectuosos en un corto período de tiempo. Algunas de las primeras unidades incluso tenían una tabla adjunta a la carcasa de la unidad en la que se enumeraban los sectores defectuosos a medida que aparecían. [13] Las unidades posteriores trazan sectores defectuosos automáticamente, de una manera invisible para el usuario; Se puede seguir utilizando una unidad con sectores reasignados, aunque el rendimiento puede disminuir ya que la unidad debe mover físicamente los cabezales al sector reasignado. Las estadísticas y registros disponibles a través de SMART (tecnología de autocontrol, análisis e informes) brindan información sobre la reasignación. En los discos duros modernos, cada unidad se envía sin sectores defectuosos visibles para el usuario, y cualquier sector defectuoso o reasignado puede predecir la falla inminente de una unidad.

Otras averías, que pueden ser progresivas o limitadas, suelen considerarse un motivo para sustituir una unidad; El valor de los datos potencialmente en riesgo generalmente supera con creces el costo ahorrado al continuar usando una unidad que puede estar fallando. Errores de lectura o escritura repetidos pero recuperables, ruidos inusuales, calentamiento excesivo e inusual y otras anomalías son señales de advertencia.

Métricas de fallas

La mayoría de los principales proveedores de discos duros y placas base admiten SMART , que mide las características de la unidad, como la temperatura de funcionamiento , el tiempo de giro, las tasas de error de datos, etc. Se cree que ciertas tendencias y cambios repentinos en estos parámetros están asociados con una mayor probabilidad de falla de la unidad y pérdida de datos. Sin embargo, los parámetros SMART por sí solos pueden no ser útiles para predecir fallas de unidades individuales. [16] Si bien varios parámetros SMART afectan la probabilidad de falla, una gran fracción de unidades fallidas no producen parámetros SMART predictivos. [16] Puede ocurrir una avería impredecible en cualquier momento durante el uso normal, con la posible pérdida de todos los datos. La recuperación de algunos o incluso todos los datos de una unidad dañada a veces es posible, pero no siempre, y normalmente es costosa.

Un estudio de 2007 publicado por Google sugirió muy poca correlación entre las tasas de fracaso y la alta temperatura o el nivel de actividad. De hecho, el estudio de Google indicó que "uno de nuestros hallazgos clave ha sido la falta de un patrón consistente de tasas de falla más altas para unidades con temperaturas más altas o para aquellas unidades con niveles de utilización más altos". [17] Los discos duros con temperaturas promedio reportadas por SMART por debajo de 27 °C (81 °F) tuvieron tasas de falla más altas que los discos duros con la temperatura promedio más alta reportada de 50 °C (122 °F), tasas de falla al menos dos veces más altas. como el rango de temperatura óptimo informado por SMART de 36 °C (97 °F) a 47 °C (117 °F). [16] La correlación entre fabricantes, modelos y tasa de fallos fue relativamente fuerte. La mayoría de las entidades mantienen en alto secreto las estadísticas sobre esta materia; Google no relacionó los nombres de los fabricantes con las tasas de falla, [16] aunque se ha revelado que Google usa unidades Hitachi Deskstar en algunos de sus servidores. [18]

El estudio de Google de 2007 encontró, basándose en una gran muestra de campo de unidades, que las tasas de falla anualizadas ( AFR ) reales para unidades individuales oscilaban entre el 1,7% para las unidades del primer año y más del 8,6% para las unidades de tres años. [19] Un estudio similar de 2007 en CMU sobre unidades empresariales mostró que el MTBF medido era de 3 a 4 veces menor que la especificación del fabricante, con un AFR promedio estimado del 3 % en 1 a 5 años según los registros de reemplazo de una gran muestra de unidades. y que las fallas del disco duro estaban altamente correlacionadas en el tiempo. [20]

Un estudio de 2007 sobre errores del sector latente (a diferencia de los estudios anteriores sobre fallas completas del disco) mostró que el 3,45% de 1,5 millones de discos desarrollaron errores del sector latente durante 32 meses (el 3,15% de los discos nearline y el 1,46% de los discos de clase empresarial desarrollaron al menos un error de sector latente dentro de los doce meses siguientes a la fecha de envío), y la tasa de error de sector anual aumenta entre el primer y el segundo año. Las unidades empresariales mostraron menos errores sectoriales que las unidades de consumo. Se descubrió que la depuración de antecedentes era eficaz para corregir estos errores. [21]

Las unidades SCSI , SAS y FC son más caras que las unidades SATA de consumo y generalmente se utilizan en servidores y conjuntos de discos , donde las unidades SATA se vendían al mercado de computadoras domésticas , de escritorio y de almacenamiento cercano y se percibían como menos confiables. . Esta distinción ahora se está volviendo borrosa.

El tiempo medio entre fallas (MTBF) de las unidades SATA generalmente se especifica en aproximadamente 1 millón de horas. Algunas unidades, como Western Digital Raptor, tienen una capacidad MTBF de 1,4 millones de horas, [22] mientras que las unidades SAS/FC tienen una capacidad nominal de más de 1,6 millones de horas. [23] Las unidades modernas llenas de helio están completamente selladas sin un puerto de ventilación, lo que elimina el riesgo de ingreso de desechos, lo que resulta en un MTBF típico de 2,5 millones de horas. Sin embargo, una investigación independiente indica que MTBF no es una estimación confiable de la longevidad ( vida útil ) de una unidad. [24] El MTBF se lleva a cabo en entornos de laboratorio en cámaras de prueba y es una métrica importante para determinar la calidad de una unidad de disco, pero está diseñado para medir solo la tasa de falla relativamente constante durante la vida útil de la unidad (la mitad del " curva de la bañera ") antes de la fase final de desgaste. [20] [25] [26] Una métrica más interpretable, pero equivalente, del MTBF es la tasa de falla anualizada (AFR). AFR es el porcentaje de fallas de unidades esperadas por año. Tanto AFR como MTBF tienden a medir la confiabilidad sólo en la parte inicial de la vida útil de una unidad de disco duro, subestimando así la probabilidad real de falla de una unidad usada. [27] Las unidades industriales y de servidor suelen tener un MTBF más alto y un AFR más bajo.

La empresa de almacenamiento en la nube Backblaze elabora un informe anual sobre la fiabilidad del disco duro. Sin embargo, la empresa afirma que utiliza principalmente accionamientos de consumo básicos, que se utilizan en condiciones empresariales, y no en sus condiciones representativas y para el uso previsto. Las unidades de consumo tampoco se prueban para funcionar con tarjetas RAID empresariales del tipo que se utilizan en un centro de datos y es posible que no respondan en el tiempo que espera un controlador RAID; dichas tarjetas serán identificadas como fallidas cuando no lo hayan sido. [28] El resultado de pruebas de este tipo puede ser relevante o irrelevante para diferentes usuarios, ya que representan con precisión el rendimiento de las unidades de consumo en la empresa o bajo estrés extremo, pero pueden no representar con precisión su rendimiento en el uso normal o previsto. [29]

Ejemplos de familias de unidades con altas tasas de fallo

  1. IBM 3380 DASD, 1984 ca. [30]
  2. Computer Memories Inc. Disco duro de 20 MB para PC/AT, 1985 ca. [31]
  3. Fujitsu series MPG3 y MPF3, 2002 ca. [32]
  4. IBM Deskstar 75GXP , 2001 aprox. [33]
  5. Seagate ST3000DM001 , 2012 aprox. [34]

Mitigación

Para evitar la pérdida de datos debido a una falla del disco, las soluciones comunes incluyen:

Recuperación de datos

Los datos de una unidad defectuosa a veces se pueden recuperar parcial o totalmente si el revestimiento magnético de los platos no se destruye por completo. Empresas especializadas realizan la recuperación de datos, a un coste importante. Es posible recuperar datos abriendo las unidades en una sala limpia y utilizando el equipo adecuado para reemplazar o revitalizar los componentes defectuosos. [35] Si la electrónica ha fallado, a veces es posible reemplazar la placa electrónica, aunque a menudo las unidades nominalmente exactamente del mismo modelo fabricadas en diferentes momentos tienen diferentes placas de circuito que son incompatibles. Además, las placas electrónicas de las unidades modernas suelen contener datos de adaptación específicos de la unidad necesarios para acceder a las áreas de su sistema , por lo que los componentes relacionados deben reprogramarse (si es posible) o desoldarse y transferirse entre dos placas electrónicas. [36] [37] [38]

A veces, la operación se puede restaurar durante el tiempo suficiente para recuperar datos, lo que tal vez requiera técnicas de reconstrucción como el tallado de archivos . Las técnicas arriesgadas pueden ser justificables si, por lo demás, la unidad está muerta. Si una unidad se inicia una vez, puede continuar funcionando durante un tiempo más corto o más largo pero nunca volver a iniciarse, por lo que se recupera la mayor cantidad de datos posible tan pronto como se inicia la unidad.

Referencias

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Ver también

Enlaces externos