Documentation/admin-guide/laptops/disk-shock-protection.rst

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   2 Hard disk shock protection
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   5 Author: Elias Oltmanns <eo@nebensachen.de>
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   7 Last modified: 2008-10-03
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  10 .. 0. Contents
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  12    1. Intro
  13    2. The interface
  14    3. References
  15    4. CREDITS
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  18 1. Intro
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  21 ATA/ATAPI-7 specifies the IDLE IMMEDIATE command with unload feature.
  22 Issuing this command should cause the drive to switch to idle mode and
  23 unload disk heads. This feature is being used in modern laptops in
  24 conjunction with accelerometers and appropriate software to implement
  25 a shock protection facility. The idea is to stop all I/O operations on
  26 the internal hard drive and park its heads on the ramp when critical
  27 situations are anticipated. The desire to have such a feature
  28 available on GNU/Linux systems has been the original motivation to
  29 implement a generic disk head parking interface in the Linux kernel.
  30 Please note, however, that other components have to be set up on your
  31 system in order to get disk shock protection working (see
  32 section 3. References below for pointers to more information about
  33 that).
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  35
  36 2. The interface
  37 ----------------
  38
  39 For each ATA device, the kernel exports the file
  40 `block/*/device/unload_heads` in sysfs (here assumed to be mounted under
  41 /sys). Access to `/sys/block/*/device/unload_heads` is denied with
  42 -EOPNOTSUPP if the device does not support the unload feature.
  43 Otherwise, writing an integer value to this file will take the heads
  44 of the respective drive off the platter and block all I/O operations
  45 for the specified number of milliseconds. When the timeout expires and
  46 no further disk head park request has been issued in the meantime,
  47 normal operation will be resumed. The maximal value accepted for a
  48 timeout is 30000 milliseconds. Exceeding this limit will return
  49 -EOVERFLOW, but heads will be parked anyway and the timeout will be
  50 set to 30 seconds. However, you can always change a timeout to any
  51 value between 0 and 30000 by issuing a subsequent head park request
  52 before the timeout of the previous one has expired. In particular, the
  53 total timeout can exceed 30 seconds and, more importantly, you can
  54 cancel a previously set timeout and resume normal operation
  55 immediately by specifying a timeout of 0. Values below -2 are rejected
  56 with -EINVAL (see below for the special meaning of -1 and -2). If the
  57 timeout specified for a recent head park request has not yet expired,
  58 reading from `/sys/block/*/device/unload_heads` will report the number
  59 of milliseconds remaining until normal operation will be resumed;
  60 otherwise, reading the unload_heads attribute will return 0.
  61
  62 For example, do the following in order to park the heads of drive
  63 /dev/sda and stop all I/O operations for five seconds::
  64
  65         # echo 5000 > /sys/block/sda/device/unload_heads
  66
  67 A simple::
  68
  69         # cat /sys/block/sda/device/unload_heads
  70
  71 will show you how many milliseconds are left before normal operation
  72 will be resumed.
  73
  74 A word of caution: The fact that the interface operates on a basis of
  75 milliseconds may raise expectations that cannot be satisfied in
  76 reality. In fact, the ATA specs clearly state that the time for an
  77 unload operation to complete is vendor specific. The hint in ATA-7
  78 that this will typically be within 500 milliseconds apparently has
  79 been dropped in ATA-8.
  80
  81 There is a technical detail of this implementation that may cause some
  82 confusion and should be discussed here. When a head park request has
  83 been issued to a device successfully, all I/O operations on the
  84 controller port this device is attached to will be deferred. That is
  85 to say, any other device that may be connected to the same port will
  86 be affected too. The only exception is that a subsequent head unload
  87 request to that other device will be executed immediately. Further
  88 operations on that port will be deferred until the timeout specified
  89 for either device on the port has expired. As far as PATA (old style
  90 IDE) configurations are concerned, there can only be two devices
  91 attached to any single port. In SATA world we have port multipliers
  92 which means that a user-issued head parking request to one device may
  93 actually result in stopping I/O to a whole bunch of devices. However,
  94 since this feature is supposed to be used on laptops and does not seem
  95 to be very useful in any other environment, there will be mostly one
  96 device per port. Even if the CD/DVD writer happens to be connected to
  97 the same port as the hard drive, it generally *should* recover just
  98 fine from the occasional buffer under-run incurred by a head park
  99 request to the HD. Actually, when you are using an ide driver rather
 100 than its libata counterpart (i.e. your disk is called /dev/hda
 101 instead of /dev/sda), then parking the heads of one drive (drive X)
 102 will generally not affect the mode of operation of another drive
 103 (drive Y) on the same port as described above. It is only when a port
 104 reset is required to recover from an exception on drive Y that further
 105 I/O operations on that drive (and the reset itself) will be delayed
 106 until drive X is no longer in the parked state.
 107
 108 Finally, there are some hard drives that only comply with an earlier
 109 version of the ATA standard than ATA-7, but do support the unload
 110 feature nonetheless. Unfortunately, there is no safe way Linux can
 111 detect these devices, so you won't be able to write to the
 112 unload_heads attribute. If you know that your device really does
 113 support the unload feature (for instance, because the vendor of your
 114 laptop or the hard drive itself told you so), then you can tell the
 115 kernel to enable the usage of this feature for that drive by writing
 116 the special value -1 to the unload_heads attribute::
 117
 118         # echo -1 > /sys/block/sda/device/unload_heads
 119
 120 will enable the feature for /dev/sda, and giving -2 instead of -1 will
 121 disable it again.
 122
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 124 3. References
 125 -------------
 126
 127 There are several laptops from different vendors featuring shock
 128 protection capabilities. As manufacturers have refused to support open
 129 source development of the required software components so far, Linux
 130 support for shock protection varies considerably between different
 131 hardware implementations. Ideally, this section should contain a list
 132 of pointers at different projects aiming at an implementation of shock
 133 protection on different systems. Unfortunately, I only know of a
 134 single project which, although still considered experimental, is fit
 135 for use. Please feel free to add projects that have been the victims
 136 of my ignorance.
 137
 138 - https://www.thinkwiki.org/wiki/HDAPS
 139
 140   See this page for information about Linux support of the hard disk
 141   active protection system as implemented in IBM/Lenovo Thinkpads.
 142
 143
 144 4. CREDITS
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 146
 147 This implementation of disk head parking has been inspired by a patch
 148 originally published by Jon Escombe <lists@dresco.co.uk>. My efforts
 149 to develop an implementation of this feature that is fit to be merged
 150 into mainline have been aided by various kernel developers, in
 151 particular by Tejun Heo and Bartlomiej Zolnierkiewicz.