القرص الصلب يتباطأ عند تعرضه للصدمة! المهندس يصرخ في وجه الخادم، وتنخفض سرعة قراءة وكتابة HDD بشكل مفاجئ

عام 2008، مهندس يصرخ أمام رفوف الخوادم، وارتفاع تأخير الأقراص الصلبة يتصاعد على الفور، وفيديو يعود للانتشار مجددًا، يكشف عن قانون فيزيائي لم تحله وادي السيليكون بعد.

فهرس المقال

Toggle

• ماذا حدث في تلك الصرخة عام 2008
• كيف تجعل الموجات الصوتية الرأس المغناطيسي "يضيع"
• بعد 17 عامًا: مركز بيانات الذكاء الاصطناعي والتحدي غير المحلول للقوانين الفيزيائية

هل تصرخ أمام صف من رفوف الخوادم، وتفاجأ بأن منحنيات المراقبة على الشاشة ترتفع بشكل مفاجئ في نفس اللحظة؟ وفقًا لتقرير أثري نشرته 《HKEPC》 اليوم، فإن مقطع فيديو حقيقي من تجربة مركز البيانات في ديسمبر 2008، بعنوان 《الصراخ في مركز البيانات》، عاد مؤخرًا للانتشار على وسائل التواصل، وتجاوز عدد مشاهداته 5.3 مليون مرة.

بطله هو Brendan Gregg، الذي كان يعمل آنذاك في Sun Microsystems، وهو الآن مهندس في OpenAI. الفيديو رفعه زميله Bryan Cantrill؛ وحتى Gregg نفسه في مقابلة اعترف بأنه نسي وجود هذا الفيديو تقريبًا، وأن عودته للانتشار هو ما ذكره به. هذا المقطع الذي لا يتجاوز دقيقتين، أصبح مادة تعليمية تكاد تحمل طابع الأسطورة في دائرة هندسة الأجهزة.

ماذا حدث في تلك الصرخة عام 2008

الموقع التجريبي هو مجموعة من رفوف JBOD (باختصار، "مجموعة من الأقراص الصلبة متصلة معًا مباشرة")، وهو نوع من أنظمة التخزين.

في الفيديو، يقترب Gregg من الرف، ويصرخ بصوت عالٍ أمام صف من الأقراص الصلبة الميكانيكية (HDD)، وفي نفس الوقت، يستخدم فريق Fishworks من Sun، أداة تحليلية تطوروه، لمراقبة تأخير كل قرص صلب داخليًا (باختصار، هو الوقت الذي يستغرقه القرص من استلام الأمر حتى يبدأ القراءة أو الكتابة).

النتيجة واضحة جدًا: عندما يصرخ Gregg، تتصاعد أرقام التأخير على الأقراص التي تتأثر بصوت الصراخ، وتنخفض سرعة القراءة والكتابة فجأة؛ وعندما يتوقف، تعود المنحنيات ببطء إلى وضعها الطبيعي. تظهر الشاشة المراقبة بدقة الأقراص المتأثرة ودرجة تأثرها.

كيف تجعل الموجات الصوتية الرأس المغناطيسي "يضيع"

لماذا يحدث هذا؟ داخل القرص الصلب، يوجد عالم دقيق جدًا يكاد يكون غير معقول: الأقراص المصنوعة من الألمنيوم والنحاس وحتى السيراميك تدور بسرعة آلاف الدورات في الدقيقة، والرأس المغناطيسي يطفو على سطح القرص على ارتفاعات نانوية قليلة جدًا، ويحدد موضعه بدقة. مساحة الخطأ في النظام بأكمله، عند مقياس الإنسان اليومي، تكاد تكون معدومة.

عندما يصرخ شخص بالقرب من الرف، تنتقل الموجات الصوتية عبر الهواء إلى غلاف القرص الصلب، ثم تنتقل عبر هيكل الغلاف إلى الداخل، مسببة إزاحة صغيرة بين القرص والرأس المغناطيسي. أثناء القراءة أو الكتابة، يجب أن يكون الرأس دقيقًا جدًا في تحديد مسار البيانات على القرص، وأي إزاحة غير متوقعة ستؤدي إلى إعادة تحديد الموقع، مما يرفع زمن التأخير ويقلل الإنتاجية.

بالنسبة للأقراص الصلبة من مستوى مركز البيانات، فهي مزودة بتصميم مقاوم للصدمات، وتتمتع بمقاومة معينة للضوضاء الخلفية من البيئة (مكيفات، مراوح)، لكن الضوضاء المفاجئة عالية الشدة لا تزال كافية لاختراق الحواجز. هذا ليس خللًا في التصميم، بل هو قيد هيكلي ناتج عن قوانين الفيزياء: الأقراص تخاف من الاهتزاز، والصوت هو نوع من الاهتزاز.

حالة أخرى أكثر شهرة، وأيضًا أكثر عبثية، أدت إلى أن يظهر هذا الظاهرة لأول مرة في قاعدة بيانات الثغرات الأمنية الرسمية. في عام 1989، أصدرت Janet Jackson أغنيتها 《Rhythm Nation》، واكتشف مهندس من شركة Microsoft أن تردد الرنين الطبيعي لمقطع معين من الأغنية يتطابق مع تردد الرنين الميكانيكي لمحرك الأقراص الصلبة في حواسيب محمولة بسرعة 5400 دورة في الدقيقة.

عند تشغيل هذه الأغنية بجانب بعض الحواسيب المحمولة، قد يؤدي ذلك مباشرة إلى تعطل الأقراص الصلبة. ليس فقط عند تشغيلها على نفس الجهاز، بل حتى عند وضع جهاز آخر بجانبها. تم تصنيف هذا الثغرة رسميًا كـ CVE-2022-38392، وأصبح من النادر أن يُسجل ثغرة أمنية بسبب أغنية شعبية في تاريخ الأمان المادي والبرمجي.

بعد 17 عامًا: مركز بيانات الذكاء الاصطناعي والتحدي غير المحلول للقوانين الفيزيائية

حاليًا، تدفع موجة الذكاء الاصطناعي بشكل غير مسبوق لتوسيع مراكز البيانات، مع زيادة كثافة العمليات، والتخزين، ومتطلبات الاستقرار.

تسربت أقراص الحالة الصلبة (SSD)، التي لا تحتوي على أجزاء دوارة، وتخزن البيانات في ذاكرة فلاش، بشكل كبير إلى سوق مراكز البيانات والاستخدامات الاستهلاكية، وتتفوق بسرعة نقلها على الأقراص الميكانيكية بمقدار عدة مرات، وتكاد تكون محصنة تمامًا ضد الصوت والاهتزاز والصدمات الفيزيائية: لا أقراص، لا رؤوس مغناطيسية، إذن لا مشكلة في ضياع الرأس.

لكن، بسبب تكلفة وسعة الوحدة، لا تزال الأقراص الميكانيكية تُستخدم بكثافة في التخزين البارد. حجم البيانات الأولية التي يحتاجها تدريب الذكاء الاصطناعي يتراوح غالبًا بين عشرات ومئات التيرابايت، ولا تزال نسبة كبيرة منها تعتمد على مجموعات الأقراص الميكانيكية. هذا يعني أن "الصوت يبطئ الأقراص الصلبة" ليس مجرد حكاية تاريخية، بل هو خطر محتمل في البنية التحتية الحالية.

هذا الفيديو الذي عاد للانتشار مؤخرًا منذ 17 عامًا، ربما يكمن السبب هنا: حتى مع تطور مراكز البيانات، فهي لا تزال تعمل وفقًا لقوانين فيزيائية يمكن أن تتأثر بصوت عالٍ.