25 juli 2007

Onderzoekers naar hard drive technologie ontdekten onlangs dat 'magnetic avalanches' een ernstige bedreiging kunnen vormen voor gegevens opgeslagen op snel-draaiende harde schijven. Joshua Deutsch, een professor natuurkunde aan de University of California – Santa Cruz, en Andreas Berger, van Hitachi Global Storage Technologies, rapporteerden het effect in Physical Review Letters van 13 juli. Hard disks slaan gegevens op door het magnetiseren van kleine clusters (domeinen) atomen die geplaatst zijn op snel-roterende schijven. Het magnetisch effect wordt veroorzaakt als een extern magnetisch veld gepaard gaat aan de draaiing van de schijf en het draaien van de electronen in de atomen. Hoewel het draaien van een elektron fysiek niet hetzelfde is als dat van een ronddraaiend object (zoals een planeet), hebben onderzoekers ontdekt dat het dezelfde karakteristieken kan vertonen. 'One of these is precession, the wobbling effect seen in spinning tops as they lose energy, and the cause of a 25,765-year cycle on Earth that slowly changes the direction of the north and south axis', zo vertelt Deutsch.

Het corrigeren van een spelfout in een email betekent de verandering van talloze bits. Voor iedere bit, 'a magnetic head grazes a tiny patch of your disk drive, forcing its polarity, or 'spin', to align up or down – the magnetic equivalent of a one or a zero'. De polariteit van die kleine 'patch' op de hard drive verandert in een 'haphazard series of large and small jumps', die natuurkundigen graag vergelijken met een lawine. Deutsch onderzoek toont echter aan dat het zich veel meer gedraagt als 'an explosion or runaway fire'. 'The big advance in this paper is that in previous models of avalanches, the spin just flips from up to down as soon as they apply a magnetic field, and they're done. But that's not the way spin behaves in the real world', zo zegt Deutsch. 'Previous models overlooked an effect called 'spin precession', which each magnetic field exerts on its neighbours. Each individual bit of information on a platter could be compared with a tiny pincushion bristling with individual magnetic fields'. 'Electrons that have their spin direction modified exhibit precession effects for a few nanoseconds, before they settle down and continue their quantum mechanical lifestyles. However, during this period of precession, the electrons can exert forces on neighboring atoms that could cause those atoms' electrons to flip spins as well, triggering an 'avalanche' of bit-flipping that only dies down due to the damping effect of the physical material on the platter', vult Berger aan. Het artikel suggereert dat de harde schijven van vandaag de dag veelal immuun zijn voor dit soort 'runaway avalanches' vanwege het dempend effect dat de leveranciers van harde schijven, vaak door 'trial and error', hebben aangebracht door de keuze van materialen, betrouwbaar genoeg voor harde schijven. Maar als de opslagdichtheid van harde schijven blijft groeien dan kan het probleem zich opnieuw gaan voordoen. Meer onderzoek naar materialen die magnetische 'avalanches' kunnen dempen is dan ook heel hard nodig. Vooral ook omdat harde schijven een steeds grotere rol gaan spelen in de duurzame opslag van gegevens. Recent onderzoek heeft al aangetoond dat de betrouwbaarheid van hard disks op termijn twijfelachtig is, los van de genoemde 'magnetic avalanche'. Google heeft eveneens een interessant rapport hierover gepubliceerd (Failure Trends in a Large Disk Drive Population ). Beide onderzoeken geven aan dat er nog heel wat te wensen overblijft als het gaat om hard disks. Tegelijkertijd maken beide onderzoeken duidelijk dat hard disk leveranciers hele mooie verhalen kunnen vertellen, maar net als bij iedere verkoper: vertrouw niet alles van wat hij zegt. Kortom: de kwaliteit van hard disks is goed, maar lang niet zo goed als de leverancier beweert….