HDDの障害について

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磁気ヘッドの障害について

磁気ヘッドとは、ディスクの読み書きを行うため部分で、レコードの針のような働きをします。
ヘッド部分の不良、機能の低下や剥離、それを支える機構部分の障害などにより、正常通りディスクが読み取れなくなってしまうことがあります。障害が発生する原因としては、振動や衝撃のほかにも、経年劣化など様々な原因があります。
ヘッドとディスク面の間隔は、ほんの10ナノメートルという非常にわずかなものです。タバコの煙の粒子が200~500ナノメートル程であることを考えると、桁違いに精密であるとこが分かります。その為、ヘッドなどハードディスク内部のパーツを交換する場合は、塵や埃が入らないクリーンルームなどで作業を行う必要があり、知識のない人が安易にハードディスクを開封をすると、致命的なダメージを与えてデータ復旧ができなくなりますので注意が必要です。
なお、ハードディスクが動作中にヘッドがディスクに接触してクラッシュしてしまうこともあります。振動や衝撃などの直接的な原因だけでなく、突然発生することもあります。障害が軽微ならしばらくは正常に動作することもありますが、もちろん徐々に悪化していきますので、ハードディスクを落としてしまった時などは正常に動作しているように見えても危険です。
ヘッド障害時のよくある現象としては、「カチカチ」「カコン」「カッツン」というような異音がするケースですが、これはヘッドが正常の動作せずにストッパーに当たっている音です。他にもディスクに擦れた際に「シュー」や「ジジジジ」のような音が発生することもあります。これはヘッドがディスク表面を削っている可能性がありますので、すぐ電源を落としてください。
ほとんどの場合はディスクの回転直後すぐ異音が発生しますが、異音が発生していても、一時的に正常なアクセスができる場合も稀にあります。また、同じ異音でも内部からビープ音が発生することがありますが、多くの場合これはスピンドルモーターの異常が原因となります。
ほとんどのハードディスクは、動作していない状態では強制的にヘッドが退避領域に移動する仕様になっており、最近では動作中に衝撃などを感知した際に自動で退避する機能が備わっている種類もあります。ただし、電源遮断時の異常や振動等でヘッドが退避領域に戻りきれない場合に、ヘッドがディスク面に貼り付いて吸着してしまうことがあります。また、経年劣化したものや長い間通電していない古いハードディスクでも、同様にヘッドが吸着する場合があります。症状としては、ハードディスクからモーターの駆動音は聞こえないが、 「ウッウッ」「ジッジッ」と回ろうとして回れないような小さな異音が聞こえる場合もあります。

基盤障害

ディスク基盤はハートディスクを直接制御する部分で、各種のコントローラーチップが搭載されている部分ですが、このチップが一つでも欠けてしまった場合は重大な障害が発生します。
基盤障害が起こる原因としては、電源等の故障により過電流が流れてしまったり、経年劣化によるチップ自体の破損等があります。現象としては、モーターが駆動せず一切の反応がなくなったり、BIOS上でも認識されなくなります。
このような場合でも安易に同型品のハードディスクと基盤を交換してはいけません。基盤のファームウェアの種類やバージョンは型番だけでなく、製造ロット単位でも違うことが多いのです。ファームウェアは、基盤とハードディスクアセンブリのそれぞれの状態もチェックしていますので、同じ型番のハードディスクでも、基盤交換を行うと障害が発生することがあります。具体的には、基盤をロックしたり、ヘッドが制御不能になりディスク自体を破損してしまうなど、データ復旧が不可能な状況に陥りますので注意が必要です。

基盤障害の事例

FUJITSU社の「MPG」シリーズ
2001年3月31日以前のモデルに搭載されていたLSIチップに不具合があり、高温多湿下で使用を続けると、LSIがショートすることが発覚しています。
※それ以降のモデルでも該当チップが使われている物があるとの指摘もあります。
原因はLSIチップの封止材として使用されていた赤リンが、高温多湿化で化学反応によりマイグレーションし、ピンの間が短絡してしまうというものです。
使用直後は問題ありませんが、使用して半年程すると高い確率でチップがショートしてしまい、異音が発生し始めるなどで、BIOSでも認識されなくなってしまいます。

Maxtor社「6Y・7Y」の初期シリーズ
モーターのコントローラチップであるSMOOTHの古いバージョンのものが非常に発熱しやすく、使用していると焦げてしまうことがあります。チップが焦げてしまった場合、モーターが回転しないなど一切の反応がなくなります。

ファームウェアの障害について

ファームウェアとはハードディスクを直接制御しているソフトウェアのことです。ファームウェアは、数百キロバイト程度と容量は非常に小さいものですが、ディスクヘッドの移動を制御したり、ホストコントローラーとの通信やキャッシュの管理など、ハードディスク全体の動きを制御する非常に重要な働きをしています。
ファームウェアの読み取りに失敗したりファームウェア自体が破損した場合は、ハードディスクが正常に動作できなくなります。具体的には通電後、シークまでは正常に動作をしてもBIOSで認識できなくなったり、違う型番や容量で認識されてしまう等、正常な認識が全くできなくなります。

ファームウェア障害の事例

Seagate社「Barracuda 7200.11」「DiamondMax 22」「Barracuda ES.2 SATA」「SV35」シリーズ
2008年12月以前に発売された上記モデルの一部にファームウェアの致命的なバグが発覚しています。Seagate社が発表した症状としては、「電源のオフ/オン操作の後にデータにアクセス出来なくなる」という現象で、通電すると通常通りスピンアップし正常に動作しているような挙動にも関わらず、ハードディスクが正常に認識できない、もしくは全く認識されなくなります。原因は「ハードディスクのファームウェア内に用意されているジャーナル/ログ領域にちょうど320個のエントリがある状態」で電源をOFFにすると、次にONになったときにエラーが発生し初期化やブートに失敗するという告発がされています。

WesternDigital社「WDxxEADS」「WDxxEARS」のCaviarGreenシリーズ
2008年10月以降に発売された上記モデルの一部に、読み書き時の転送速度が著しく低下する症状が確認されています。この状態になると「正常な認識ができない」「フォルダやファイルへのアクセスが極端に遅くなる」「ハードディスクの診断をすると転送速度が極端に低下する」などがあり、よく「低速病」などと呼ばれています。
パソコンやハードディスクには振動やリードエラーなどの異常を感知した際、ハードディスクの動作速度を一時的に制限する機能が付いていますが、所謂「低速病」が発症したハードディスクは、これが永続的続く状態に陥っていると見られています。この障害に関しては、通常のリードエラー等と判別することができず、発生するタイミングや原因の特定も難しいため、WesternDigital社からも公式発表はされておりません。
なおWesternDigital社のハードディスクには、「IntelliPark」という省電力と保全のためにヘッドを自動退避する機能があり、一部の型番のハードディスクではこの障害が頻発しやすいようです。それが原因で、俗にいう「プチフリーズ」が起きやすいと指摘もされており、こちらの症状も合わせて「低速病」となっていることが多いようです。

リードラー障害について

ハードディスクのセクタというデータの最少記録単位で分けられており(通常1セクタ=512バイト)、データの読み書きが正常に出来ないセクタは「不良セクタ」と呼ばれます。
通常はこの不良セクタが検出されると空いている正常なセクタに自動的に置き換えが行われますが、その代替が上手くできず読み取り不能となるとリードエラーとなり、ハードディスク上のデータの読み書きの際にエラーが発生します。また、代替が許容する限度を超えるとアクセスに対し全く反応をし無くなることもあります。

リードエラーの原因は複数あり、ヘッドやディスク磁気の劣化などから、アライメントやヘッド部分の位置ズレ、発熱等で金属が膨張したことによる記録位置ズレなどで特定部分が読めなくなるという状況になります。
軽い症状としては、フォルダやファイルが進行的に表示できなくなる(アクセス出来ない)、またデータの読み書きの際「CRCエラー(巡回冗長検査エラー) 」や「遅延書き込みエラー」のようなエラーメッセージが出る場合もあります。

リードエラー障害時におけるデータ復旧について

リードエラー障害が起こったハードディスクからデータを復旧する方法の多くは、不良セクタを一旦スキップし、その後スキップした不良セクタ部分の情報が必要な場合にはリードリトライや逆順での読み出しをします。逆順での読み出しを行うとハードディスク内部の挙動が変わり、リードエラーが改善されたケースも多く確認しています。
しかし、全てのリードエラーを完全に解消するのは困難で、リードエラーが多発しているような場合には、リードリトライや逆順での読み出しを何度も繰り返す為、調査作業が非常に難航します。弊社ではそのような場合、お客様の時間の許す限り繰り返しの調査作業を行い復旧を試みております。

ハードディスク障害の予測について

ハードディスクには自己診断機能として「Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology」略してS.M.A.R.T.(スマート)と呼ばれる機能が備わっています。
各種検査項目の数値をハードディスク自身が常時監視し、記録しており、対応したツールでその数値を解析し、経年劣化による故障を予測することも可能です。

S.M.A.R.T

記録している数値としては、稼働時間、電源ON/OFFの回数、回転数、ディスク内の各種エラーの発生件数、不良セクタの数など様々です。
通常、この数値は使用者が見ることはしませんが、S.M.A.R.T.に対応したソフトで確認することも可能です。S.M.A.R.T.はあくまでも各種検査項目を記録していくだけの仕組みなので、将来の故障予測などはソフト上で行うことになります。そのため、使用するソフトによって予測結果が変わってくる場合があります。
また、S.M.A.R.T.はこれまでの稼働状況から、ハードディスクの寿命を予測する仕組みですので、安定した動作環境では活用できますが、当然落下や停電などのトラブルや誤削除を予測できるものではありませんのでご注意下さい。

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