[Перевод] Почему дискам нужно дышать (в большинстве случаев)
Примечание переводчика: Представленный ниже материал содержит определенное количество технических терминов, при переводе которых могут возникнуть неточности. Если вы заметили опечатку, ошибку или неточность перевода — напишите нам, и мы оперативно всё исправим.
Возможно при прочтении спецификаций различных дисков вам встречались фразы типа «рабочая высота от -1000 до +10 000 футов» (-305 — 3048 метров). Для работы всем дисковым накопителям (за одним исключением) требуется воздух. А давление воздуха внутри диска зависит от высоты, на которой находится устройство или дата-центр, где используется накопитель.
ПочемуПотребность в воздухе заложена в самой конструкции дисков. Головки чтения/записи должны «парить в воздухе», при этом сами магнитные диски очень быстро вращаются (120 раз в секунду в накопителях 7200RPM). Поверхность дисков делают очень гладкой, чтобы облегчить стабилизацию головок.Эти порхающие головки чтения/записи очень тонкие. Представьте себе Боинг 747, летящий в паре сантиметров над землей на скорости в 960 км/ч — это то, что делает головка каждый день на протяжении всего срока службы диска.
В такой ситуации свойства воздуха разделяющего поверхность и «летящую» головку очень важны — среди них плотность, температура и влажность, но последнее свойство сегодня мы проигнорируем. На уровне моря средняя плотность воздуха составляет почти 15 фунтов на квадратный дюйм (PSI), но на высоте в 3 километра падает почти на треть.
При проектировании каждого диска разработчики закладывают определенный диапазон высот, на которых устройство будет работать корректно, но превышение этих норм значительно увеличивает вероятность поломки головок чтения/записи.
Такие поломки происходят, когда вследствии вибрации головка прикасается к поверхности диска. В результате столкновения образуются обломки, что практически гарантирует скороую поломку диска. Наш Боинг 747 из примера выше только что задел двадцатисантиметровый пригорок, летя при этом на высоте в 15 см — бабах!
Если бы в дисковых накопителях не было специального отверстия для «дыхания», то верхние и нижние пластины диска должны были бы быть гораздо тяжелее, для того, чтобы смягчать изменение давления. Но это влекло бы за собой массу других минусов.
Как Почти у всех дисковых накопителей есть такие воздуховоды (ниже мы рассмотрим одно исключение из этого правила). Вот как выглядит такое отверстие на диске из старого ноутбука: 
В наши дни производители обычно не размещают предупреждений о недопустимости перекрытия именно отверстия для дыхания — вместо этого используется общее сообщение, содержащее просьбу не закрывать никаких отверстий на диске. Но среди всех этих дырок по-настоящему важна только одна.
Раз диски так боятся проникновения в механизм посторонних частиц (пыль, дым, волосы), как сохраняется чистота воздуха внутри них? С помощью фильтра. На картинке ниже фильтр — это белый материал в углу диска (к слову, очень грязного):
А теперь о том самом исключении
Дисковые накопители — это удивительные устройства: крайне сложный инженерный продукт, который массово производится, стоит дешево и относительно долго живет.
Диски с гелием компании HGST (подразделение Western Digital) станут первыми накопителями, лишенными традиционного отверстия для поступления воздуха — все для того, чтобы гелий оставался внутри диска.
Поскольку гелий в 7 раз легче воздуха, то при его использовании изменение давления не являются такой проблемой. Гораздо важнее было решить проблему удержания этого газа внутри накопителя (для этого использовалась лазерная сварка швов).
Кроме того, от проблемы давления избавлены и SSD-диски, что сделало их популярными среди военных — даже когда их стоимость находилась на совершенно запредельном уровне. При этом «старые добрые» HDD будут с нами еще не одно десятилетие, так что знать, как они устроены, не помешает.
На сегодня все, спасибо за внимание. В нашем следующем материале мы расскажем о том, как в инфраструктуре хостинг-провайдера 1cloud реализована возможность подключения к серверам дополнительных дисков.
