S.M.A.R.T.

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.

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^[1] 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.

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[2][3].
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 поверхностей «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 немеханическую природу и указывают лишь на неправильную разметку/взаимодействие с диском программ или операционной системы.
100	64	Erase/Program Cycles (для SSD)		Общее количество циклов стирания/программирования для всей флэш-памяти за всё время ее существования. Твердотельный накопитель имеет ограничение на количество записей в него. Точные значения (ресурс) зависят от установленных микросхем флэш-памяти. В накопителях Kingston — объём стёртого в гигабайтах[4].
103	67	Translation Table Rebuild (для SSD)		Количество событий, когда внутренние таблицы адресов блоков были повреждены и впоследствии восстановлены. Raw-значение этого атрибута указывает фактическое количество событий.
170	AA	Reserved Block Count (для SSD)		Состояние пула резервных блоков. Значение атрибута показывает процент оставшегося пула. Иногда raw-значение содержит фактическое количество использованных резервных блоков. 170 атрибут связан с атрибутом 5, числом использованных резервных блоков[4].
171	AB	Program Fail Count (для SSD)		Число попыток, когда запись во флэш-память не удалась. Raw-значение показывает фактическое количество отказов. Процесс записи технически называется «программирование флэш-памяти» — отсюда и название атрибута. Когда флэш-память изношена, она больше не может быть записана и становится доступной только для чтения. Значение обычно идентично атрибуту 181[4].
172	AC	Erase Fail Count (для SSD)		Количество сбоев операции стирания на флэш-памяти. Raw-значение показывает фактическое количество отказов. Полный цикл записи флэш-памяти состоит из двух этапов. Сначала необходимо удалить память, а затем данные должны быть записаны («запрограммированы») в память. Когда флэш-память изношена, она больше не может быть записана и становится доступной только для чтения. Идентичен атрибуту 182[4].
173	AD	Wear Leveller Worst Case Erase Count (для SSD)		Максимальное количество операций стирания, выполняемых для одного блока флэш-памяти.
174	AE	Unexpected Power Loss (для SSD)		Число неожиданных отключений питания, когда питание было потеряно до получения команды на отключение диска. На жестком диске срок службы при таких отключениях намного меньше, чем при обычном отключении. На SSD существует риск потери внутренней таблицы состояний при неожиданном завершении работы.
175	AF	Program Fail Count (для SSD)		Число попыток, когда запись во флэш-память не удалась. Raw-значение показывает фактическое количество отказов. Процесс записи технически называется «программирование флэш-памяти», отсюда и название атрибута. Когда флэш-память изношена, она больше не может быть записана и становится доступной только для чтения.
176	B0	Erase Fail Count (для SSD)		Количество сбоев операции стирания на флэш-памяти. Raw-значение показывает фактическое количество отказов. Полный цикл записи флэш-памяти состоит из двух этапов. Сначала необходимо удалить память, а затем данные должны быть записаны («запрограммированы») в память. Когда флэш-память изношена, она больше не может быть записана и становится доступной только для чтения.
177	B1	Wear Leveling Count (для SSD) Wear Range Delta		В зависимости от производителя, максимальное количество операций стирания, выполняемых для одного блока флэш-памяти[источник не указан 1310 дней] или разница между максималоьно изношенными (больше всего раз записанными) и минимально изношенными (записанными наименьшее число раз) блоками[4].
178	B2	Used Reserved Block Count (для SSD)		Состояние пула резервных блоков. Значение атрибута показывает процент оставшегося пула. Raw-значение этого атрибута иногда содержит фактическое количество использованных резервных блоков.
179	B3	Used Reserved Block Count (для SSD)		Состояние пула резервных блоков. Значение атрибута показывает процент оставшегося пула. Raw-значение этого атрибута иногда содержит фактическое количество использованных резервных блоков.
180	B4	Unused Reserved Block Count (для SSD)		Состояние пула резервных блоков. Значение атрибута показывает процент оставшегося пула. Raw-значение этого атрибута иногда содержит фактическое количество неиспользованных резервных блоков.
181	B5	Program Fail Count (для SSD)		Число попыток, когда запись во флэш-память не удалась. Raw-значение показывает фактическое количество отказов.
182	B6	Erase Fail Count (для SSD)		Количество сбоев операции стирания на флэш-памяти. Raw-значение показывает фактическое количество отказов.
183	B7	SATA Downshifts (для SSD)		Указывает, как часто требовалось снизить скорость передачи данных SATA (с 6 Гбит/с до 3 или 1,5 Гбит/с или с 3 Гбит/с до 1,5 Гбит/с) для успешной передачи данных. Если значение атрибута уменьшается, попробуйте заменить кабель SATA.
184	B8	End-to-End error		Назначение зависит от производителя. У HP (часть технологии HP SMART IV) увеличивается в случае, когда после передачи данных через кэш-память чётность данных между хостом и жёстким диском не совпадает. У Kingston это количество ошибок чтения из флэш-памяти.
187	BB	Reported UNC Errors		Количество ошибок, которое накопитель сообщил хосту (интерфейсу компьютера) при любых операциях, обычно это ошибки данных на диске, которые не исправлены средствами ECC[4].
188	BC	Command Timeout		Количество прерванных операций в связи с таймаутом HDD. Обычно это значение атрибута должно быть равно нулю, и, если значение гораздо выше нуля, то, скорее всего, имеются серьёзные проблемы с питанием или окислением контактов кабелей 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 во время работы диска.
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 — Head and 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. В SSD это температура внутри корпуса SSD или температура печатной платы[4].
195	C3	Hardware ECC Recovered или ECC On-the-Fly Error Count		Число коррекции ошибок ECC, выполненных контроллером диска. На дисках с интерфейсом SATA значение нередко ухудшается при повышении частоты системной шины — SATA очень чувствителен к «разгону». У накоителей Kingston идентичен атрибутам 201 и 204[4].
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 ещё не были 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 некорректируемых (средствами диска) секторов. В случае увеличения числа ошибок велика вероятность критических дефектов поверхности и/или механики накопителя.
199	C7	UltraDMA CRC Error Count, SATA R-Errors Error Count		Для HDD с интерфейсом UltraDMA — 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. Для HDD с интерфесом SATA и для SSD — число ошибок при приёму и передаче данных по интерфейсу[4].
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, Uncorrectable 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. Для SSD это число ошибок, которые не исправлены ECC и потребовали коррекции другими методами[4].
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, Soft ECC Correction Rate		Количество ошибок ECC, скорректированных программно.
205	CD	Thermal asperity rate (TAR)		Number of thermal asperity errors.
206	CE	Flying height		Расстояние между головкой чтения-записи и поверхностью диска во включенном состоянии.
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).
210	D2	Vibration During Write		Вибрация во время чтения
211	D3	Vibration During Read		Вибрация во время записи
212	D4	Shock During Write		Нанесён ли жесткий физический удар по жёсткому диску во время его работы
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, Drive Life Protection Status		Зависит от производителя. Амплитуда «дрожания» (расстояние повторяющегося перемещения блока магнитных головок). У Kingston — степень использования носителя, состояние защиты его жизненного цикла[4].
231	E7	Temperature, SSD Life Left		Для HDD — температура жёсткого диска. Для SSD — остаток жизненного цикла, приблизительное число оставшихся циклов или возможного объёма записи[4].
232	E8	Available Reserved Space (SSD)		Зависит от производителя. Для SSD Kingston — количество оставшихся резервных служебных блоков. Исходно (в новом накопителе) равно числу Reserve Block Count. Для некоторых накопителей — значение атрибута 170, выраженное в гигабайтах[4].
234	EA	Количество неисправимых ошибок ECC
235	EB	Power Fail Backup Health		Зависит от производителя. У некоторых SSD показывает возможность сохранить данные из кэша в микросхемы флэш после внезапного отключения питания[4].
240	F0	Head flying hours		Общее время нахождения блока головок в рабочем положении в часах.
241	F1	Total LBAs Written, Lifetime Writes from Host System		У HDD — полное число записанных секторов. У SSD Kingston — объём записанного за всё время жизни накопителя, в гигабайтах[4].
242	F2	Total LBAs Read, Lifetime Reads to Host System		У HDD — полное число прочитанных секторов. У SSD Kingston — объём прочитаного из микросхем накопителя за всё время его жизни, в гигабайтах[4].
250	FA	Read error retry rate		Число ошибок во время чтения жёсткого диска.
254	FE	Free Fall Protection		Счётчик зафиксированных событий "свободного падения".

Жёсткие диски с поддержкой SMART версии 2 и старше предлагают ряд различных тестов:^[5][6][7]

• 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.^[8]

• Выборочный (Selective)

Некоторые диски позволяют проверить определённую часть поверхности.^[9][10]

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.^[11]

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

Производители накопителей:

• Western Digital: Diagnostic Error Codes // Service and support : [арх. 27 апреля 2008]. — Western Digital, 2005.
• Kingston: SMART Attribute Details. — Technology Corporation, 2015.

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