Seagate ST8000AS002 いわゆる「瓦記録」方式を採用した史上初の量産ハードディスクドライブ

8TBのハードディスク2台が吹っ飛んだ ~その傾向と対策~ 後編

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by [2016年4月06日]

前回は筆者が常用中のマシンで突然8テラバイトの大容量ハードディスクドライブ2台が使えなくなり、その原因究明を行ったことをお話ししました。

今回はその2台のドライブを以後どのようにして接続するのか、どのようにしてそれらに保存されたデータを復旧・利用可能なように修復したのかについてお話ししたいと思います。

そもそもどんなドライブだったのか

Seagate ST8000AS002 いわゆる「瓦記録」方式を採用した史上初の量産ハードディスクドライブ。写真の個体は今回トラブルを起こした2台の片割れである

Seagate ST8000AS002
いわゆる「瓦記録」方式を採用した史上初の量産ハードディスクドライブ。写真の個体は今回トラブルを起こした2台の片割れである

まずは今回問題となったSeagate製ST8000AS002というハードディスクドライブがどのような機種であるのかを見てみることにしましょう。

他社による先行機種と比較するとかなり廉価(※注5)な8テラバイト級ハードディスクドライブとして2015年2月末に日本市場に登場したこの機種は、シングル磁気記録(Shingled Magnetic Recording:SMR)という新しい考え方に基づく磁気記録方式を採用することでディスクプラッタ1枚あたりのトラック本数を従来比25パーセント増しにすることに成功、これによって特殊構造の採用なしで1台あたり8テラバイトという大容量記録を可能としたものです。

 ※注5:それまで市場に存在した8テラバイト級ハードディスクドライブはHGST社の「HUH728080ALE600」という筐体内にヘリウムを密封してドライブ内のディスクプラッタの回転抵抗を低減し、密封構造故に液浸冷却も可能という特殊な構造のハイエンド機種のみで、この機種はお値段が発売から1年半近く経過した記事執筆時点でも1台あたり8万円前後と大変に高価です。

こうした新技術の導入のおかげでこの機種は記事執筆時点での最安値が2.5万円程度と大変お安くなっているのですが、実はこの機種、記録方式へSMRを採用した結果、読み出しはともかく書き込みがかなり低速という難点があります。

それは、その記録方式名に瓦を意味するシングル(Shingle)という言葉が含まれていて、通称が「瓦記録」となっていることが表すように、在来方式のようにただひたすらに磁気ヘッドの磁極幅を狭くするのではなく、幅広の磁気ヘッドで一旦記録し、それに隣接する領域を順に瓦を重ねるように、先に記録されたデータを通常の磁気ヘッドでは再現が不可能に近い極細の記録部分だけ露出するように残し、あとは次の記録で順次ずらして上書きしてゆくという特徴的な挙動を示すためです。

この方式では一定領域単位で最初から最後まで連続して上書きを行う必要があり、そのためシーケンシャル読み出し性能はそれなりに高いもののランダム書き込み性能は著しく低いという特性となっています。

これはつまり、瓦状に連続して積み重なっている一定のブロックを部分的に書き換える際には、一旦そのブロックを全部読み出して、書き換える必要のある部分のデータだけを差し替えて全部書き戻す、という繁雑な処理が必要となるため、恐ろしく時間がかかることを意味します。

言い替えると、書き換え途中で何らかの理由により処理が止まってしまった場合、その1ブロック分のデータ全域がまともに読み出せなくなる恐れがあるのです。

今回のトラブルでは後述するようにセクタ単位でデータが派手に吹っ飛んでおり、この方式の弱点が表面化した形です。

どうやって接続する?

さて、これ以上の被害拡大を避ける目的でメインマシンから取り外した2台のST8000AS002ですが、何をするにせよメインマシンに接続する手段が必要になります。

そこで手元にあるUSB-SATA変換機能を搭載したドライブケースやアダプタを試してみたのですが、いずれも開発時期が古くて容量が8テラバイトと巨大なこのタイプのドライブを正常認識してくれません(※注6)。

 ※注6:ご存じの方も多いと思いますが、一般的なSATA接続のハードディスクドライブには、俗に「2テラバイトの壁」と呼ばれる容量認識の上限問題があります。これそのものについてはここでは詳しく触れませんが、要するに古い仕様の制約でハードディスクドライブが2.2テラバイト以上の容量だとまともに認識しないか、認識しても激烈に低速でしか動作しないといった不具合が出るのです。

そのため、USBでこれら2台のハードディスクドライブをメインマシンに接続したければ8テラバイト級ハードディスクドライブに対応することを謳うUSBアダプタか、さもなくば同じ条件を満たすドライブケースを購入する必要があります。

そこで、8テラバイトのハードディスクドライブに対応することを前提条件としてその種の製品を探してみたのですが、意外とありません。

4テラバイトのハードディスクドライブでの動作を確認された製品は結構あるのですが、6テラバイトや8テラバイトとなると途端にそのサポートを明言する製品が見当たらなくなるのです。

Century 裸族の一戸建て USB3.1 & eSATA CRIS35EU31製品名は色々アレな感じだが、製品そのものはいたってまともな、冷却で有利な金属製筐体に最新のUSB 3.1とeSATAでの接続に対応するインターフェイス部を備える3.5インチハードディスクドライブ用ケースである

Century 裸族の一戸建て USB3.1 & eSATA CRIS35EU31
製品名は色々アレな感じだが、製品そのものはいたってまともな、冷却で有利な金属製筐体に最新のUSB 3.1とeSATAでの接続に対応するインターフェイス部を備える3.5インチハードディスクドライブ用ケースである

そんなこんなで調べ回った末、今回はセンチュリーの出している「裸族の一戸建て USB3.1 & eSATA CRIS35EU31」という3.5インチハードディスクドライブ専用ケースを購入してみることにしました。

これはお値段が約7,000円前後と結構高価なケースですが、これならUSB側が最新最速のUSB 3.1対応のため6GB/sのSATA 3.0接続ドライブでもその性能をフルに発揮可能ですし、仮にUSB 3.1が駄目でもeSATA接続ができるため、後々色々潰しの効く構成であると言えます。

ちなみにこのケース、前面から3.5インチハードディスクドライブ本体を直に挿し込んで蓋を閉じるだけで利用可能、という大変にイージーに利用可能な構造になっていて、こうした利便性も購入決定の一因となっています。

玄人志向 USB3.1A-P2-PCIEUSB 3.1対応インターフェイスカードとしては最初期に発売された1枚。Type-Aソケットを2基搭載する

玄人志向 USB3.1A-P2-PCIE
USB 3.1対応インターフェイスカードとしては最初期に発売された1枚。Type-Aソケットを2基搭載する

一方、筆者のメインマシンにはUSB 3.1ポートはありません。そこで、丁度良い機会なので手持ちでしばらく引き出しの肥やしとなっていた玄人志向のUSB3.1A-P2-PCIEというUSB 3.1対応カードを引っ張り出してきてメインマシンの空いている拡張スロットに搭載することにしました。

USB 3.1ではデータ転送帯域が最大10ギガバイト/秒なのでその半分しか帯域の無いUSB 3.0だけでなくSATA 3.0(最大6ギガバイト/秒)よりも高速で、これだけでも利用する理由となりえます。

接続してみる

Century 裸族の一戸建て USB3.1 & eSATA CRIS35EU31 背面インターフェイス部中央の水色のコネクタがUSB 3.0/3.1対応のUSB Type-Bソケットで、その下の縦長のコネクタがeSATAソケットである。なお、これらは排他接続で、両方同時に機器と接続できない

Century 裸族の一戸建て USB3.1 & eSATA CRIS35EU31 背面インターフェイス部
中央の水色のコネクタがUSB 3.0/3.1対応のUSB Type-Bソケットで、その下の縦長のコネクタがeSATAソケットである。なお、これらは排他接続で、両方同時に機器と接続できない

そんなわけで、近所のショップへ足を運んで在庫していた「裸族の一戸建て USB3.1 & eSATA CRIS35EU31」を購入し、帰宅後これに問題の生じたST8000AS002の一方を挿し込んでUSB 3.1にてメインマシンに接続してみることにします。

前回説明できていなかったのですが、実はAdaptec製SAS RAIDカードでは、1台のディスクドライブだけで構成されるシングルタイプのディスクアレイの場合、他のインターフェイス経由で接続するとディスクアレイとしてでは無く、普通のハードディスクパーティションとして認識・マウントされる仕組みになっています。

ただ、ディスクアレイを通常のドライブとして認識させてしまうと、ディスクアレイとして構成・利用可能としていたディスク情報領域が上書きされてしまうのか、その後は再びAdaptec製SAS RAIDカードに接続してもディスクアレイとして認識されなくなってしまいます。

つまり、これは何かあった時のデータサルベージ手段として利用可能なよう、こうした仕組みとなっていると考えられます。

このあたりは一旦ディスクアレイを作成してしまうと、それが1台のハードディスクドライブに単一パーティションを作成したものであっても、他の環境でマウントするのは困難な構造になっている、Adaptecの競争相手であるLSI社製のSAS RAIDカードよりも便利な点です。

無論、こんな機能を利用せずに済ませられるのであれば、それがベストではあるのですが。

さて、ケーブルや電源となるACアダプタをつないでドライブケースの電源スイッチを押し、電源を入れるとドライブケースおよび中身のST8000AS002のplug and playによるデバイスドライバ検出・登録が始まりました。

が、ここで大問題が起きました。突如ハードディスクドライブからヘッドシークを繰り返す嫌な音が聞こえ始め、いつまで経ってもハードディスクがマウント完了しなかった(※注)のです。

 ※注7:この症状は2台のST8000AS002で同様に発生しました。

しかし、だからといってこの作業を止める訳にもゆきません。かなり長い時間待たされた末、ようやく異音がやんでエクスプローラに問題のドライブのアイコンが表示されました。

そこで、このドライブのプロパティを開いてエラーチェックをしようとしたのですが、再度ハードディスクドライブから異音が鳴り始め、延々と待たされるばかりか、他に開いていたエクスプローラのウィンドウまで正常に動作しなくなりました。

…エクスプローラのウィンドウは全部一蓮托生なのかよ。

問題の発生したドライブ(G:)に対して、「chkdsk G: /f」(/fはエラー修復オプション)を実行した状態ご覧の通り本来はNTFSでフォーマットされているはずのディスクが「RAW(生)」と認識されている

問題の発生したドライブ(G:)に対して、「chkdsk G: /f」(/fはエラー修復オプション)を実行した状態
ご覧の通り本来はNTFSでフォーマットされているはずのディスクが「RAW(生)」と認識されている

そこで、一計を案じてコマンドプロンプトを管理者権限で起動し、ディスクチェックツールであるchkdskを起動してみたのですが、

 「ファイル システムの種類は RAW です。
  RAW ドライブに CHKDSK は使用できません。」

という非情の通告が表示されてしまいました。

つまり、このドライブはかろうじてエクスプローラで認識できる状態は保っているものの、ドライブそのものはNTFSフォーマットではなくRAW(生)のフォーマットされていない状態と判定されてしまっていたのです。

…なるほど、これならばエクスプローラが異常動作するのも無理ありません。

このメッセージで明らかな事は1つ。各ディスクの管理情報を書き込まれている部分についても、恐らくはセクタ単位で何らかの破損が生じているということです。

そして、NTFSではなくRAWと表示されてしまったということは、どうにかしてNTFSのパーティションとして認識できる状態に修復できなければ、エラーチェックすら通らないということになります。

testdiskフリーソフトとして公開されているハードディスクドライブメンテナンスツールかなり難しいハードディスクの破損でも補修できることがあって、筆者も何度かお世話になったツールだが、ご覧の通りいかなる理由によるものか今回問題を引き起こしたST8000AS002のドライブが認識されていない

testdisk
フリーソフトとして公開されているハードディスクドライブメンテナンスツール
かなり難しいハードディスクの破損でも補修できることがあって、筆者も何度かお世話になったツールだが、ご覧の通りいかなる理由によるものか今回問題を引き起こしたST8000AS002のドライブが認識されていない

ここでまず、testdiskなどフリーのディスクメンテナンス系ツールを使ってRAWからNTFSに戻せないものか試してみたのですが、どれも上手く行かないばかりか、ものによってはドライブそのものがマウントされないためそもそもアクセスすらできない(※注8)という惨状に陥ってしまいました。

 ※注8:つまり、それらのツールから認識できない以上、操作もできないということです。

Acronis Disk Director 12今回の最終兵器。この画面でトラブルを起こしたドライブが正常に表示されている時点で、ドライブがRAWとなってしまっていた問題は自動修正されてしまっている

Acronis Disk Director 12
今回の最終兵器。この画面でトラブルを起こしたドライブが正常に表示されている時点で、ドライブがRAWとなってしまっていた問題は自動修正されてしまっている

そこで何か手段は無いものかとネット上で検索してみたところ、「Acronis Disk Director 12」というソフトを使用すればRAWがNTFSとして検出・修復される可能性があることがわかりました。

このソフト、オンライン上で体験版が公開されていて、それに有償販売されているアクティベートキーを入力すれば製品版として動作するというよくあるタイプのものなのですが、体験版では扱えるファイルサイズその他に制約が大きいことから、しばらく考えた末にアクティベートキーを購入することにしました。

結果は大成功。

問題のドライブの検出にかなり時間をかけていましたが、正常に検出が完了すると無事RAWだったはずのドライブがNTFSとして検出・表示されていました。

……助かった。

ここまで来れば、何とかなる可能性が高くなってきます。

今回問題を起こしたST8000AS002の1台のCrystalDiskInfoでのステータス表示画面ご覧の通り健康状態は「注意」で代替処理保留中のセクタ数と回復不能セクタ数が同数として表示されている

今回問題を起こしたST8000AS002の1台のCrystalDiskInfoでのステータス表示画面
ご覧の通り健康状態は「注意」で代替処理保留中のセクタ数と回復不能セクタ数が同数として表示されている

そこで、ディスクドライブの状態も知りたかったため、「CrystalDiskInfo」というフリーの定番ディスク情報取得ツールを起動し、状態を確認してみることにしました。

結果はさんざんなものでした。

代替処理保留中のセクタが大量に存在していて、健康状態も「注意」の状態となっていたのです。

代替処理保留中というのは要するに、壊れているセクタがあるから、予備のセクタに交換する準備をしていますということで、その壊れたセクタにファイルデータがあった場合、そのデータは壊れてしまっている可能性が高いということなのです。

そこで、「Acronis Disk Director 12」に用意されている「確認」という機能を修復のためのオプションを有効にした上で実行してみることにしました。

Acronis Disk Director 12で問題を起こしたドライブについて「確認」を起動した状態赤枠内の数字が示すように、この場合は作業終了まで19時間以上もの時間を要する。大容量ハードディスクドライブでトラブルが起きた時の作業の厄介さを象徴する数字である

Acronis Disk Director 12で問題を起こしたドライブについて「確認」を起動した状態
赤枠内の数字が示すように、この場合は作業終了まで19時間以上もの時間を要する。大容量ハードディスクドライブでトラブルが起きた時の作業の厄介さを象徴する数字である

実行が開始されると、現在の作業状況とETA、つまり作業完了時間がどのくらい後になるかが表示されるのですが、それを見た筆者は思わず手に持っていたものを落としそうになってしまいました。

そこに表示されていたのは、確認の完了までにほぼ丸一日かかることを示す、長大な所要時間だったのです。

しかし、だからといって作業を止める訳にも行きません。

これは実行を途中で止められない類のツールなのですが、結論から言うと実際にもST8000AS002を1台、1回「確認」するのに最短でも半日強、最悪だとほぼ丸一日を要しました。

もっとも、これはそれぞれのディスクドライブですんなり1回で済みませんでした。

完了間際になってエラーが発生して強制的にソフトが終了されてしまったりした結果、この作業だけで実に1週間近くかかってしまったのです。

さらに、この工程で不良セクタを含んでいた幾つものファイルの破損が列挙され、結局それらのファイルは廃棄とせざるを得ませんでした。

不幸中の幸いだったのは、その破損ファイル群が再生成、あるいはバックアップからの復元が可能なものが大半を占めていて、致命的な事態とならずに済んだことです。

ここでうっかり重要かつ再作成不能のファイルが大量に破壊される様なことになっていれば、えらいことになるところでした。

もっとも、再作成可能なファイルとは言え、合計で何百ギガバイトものファイルが収まったフォルダを破棄せねばならなかったのは、その後のファイル再作成の手間を考えると痛恨事ではありました。

実際、それらのファイルはバックアップされたBD-Rに保存されている元の仕事関係動画ファイルを編集・再エンコードして得られたものでしたから、それらを復元するには、最初にエンコードした時と同じだけの所要時間がかかってしまいました。

私の戦いはこれからだ

それらの破損ファイル再作成作業も含めると、2週間弱、本当に大変な時間と費用がかかってしまったのですが、実は話はこれで終わりではありません。今後も2台のセクタ代替が発生してしまったST8000AS002の交換用8テラバイト級ハードディスクドライブの購入と読み出せるようになった全ファイルの転送、そしてそれらの終了後のST8000AS002 2台についてのSeagate社への(英語での)RMA申請、となすべき事が山盛りです。

正直、筆者の環境での挙動が全く信用できなくなってしまったST8000AS002を代替用としてまた買う、という選択肢はあり得ないため色々検討しているのですが、そもそも8テラバイト級ハードディスクドライブ自体の選択肢が恐ろしく高価なHGST製1機種かSeagate製2機種のいずれか、という事実上2択、いやSeagate製でST8000AS002でない方の1機種の値段を考えればST8000AS002しか選択肢が無い状況でした。

幸いと言うべきか、最近になってウェスタンデジタルやSeagateからこれまでと異なる設計の8テラバイト級ハードディスクドライブが相次いで発売開始されたため、検討の余地が増えたのですが、それらの機種はそれはそれで4万円弱といったお値段で2台代替となるとなかなか導入に踏み切れない状況ではあります。

まぁ、RMAの保証期間終了まではまだ多少時間がありますので、それまでに十分検討して代替を行い、それまでは必要な時に随時USB 3.1接続で件のST8000AS002を接続、利用すればそれで済む話ではあるのですが、いずれにせよ面倒なことには変わりはありません。

今後、4Kテレビや8Kテレビの本格普及が始まると、録画媒体についてもこれまで以上の容量増大が求められるようになってくるかと思います。そうなると、こうした大容量ハードディスクドライブの需要はまだまだ続くどころか、当分は増え続けることでしょう。

実際、使用する上では何台ものハードディスクに同系統のデータを分散保存するのは大変に管理が面倒で、筆者もそれゆえに8テラバイト級ハードディスクドライブに手を出したという面があったのですが、大切なデータを大量保存する媒体であればこそ、充分信用できる挙動・耐久性が欲しいわけです。

もっとも、だからといってRAID 5あるいはRAID 6といったRAID構成で多数のハードディスクドライブを束ねて使用するのも消費電力や騒音の観点で褒められた話ではありません。

このあたりの議論はもう何十年も前から続いているものではあるのですが、正直もう少し良い解決策は無いものかと思ってしまいます。

いずれにせよ、

 重要で換えの効かないデータについてはバックアップを極力定期的に取っておくこと。

という非常に古典的な対策に勝る対策は今なおなさそうです。

▼参考リンク
TestDisk Download – CGSecurity
ディスク管理ソフトウェア: Acronis Disk Director 12
保証の確認(Seagate)

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