当电脑运行很慢的时候,有些人可能会骂上几句,这大多只是发泄情绪而已,因为电脑也不会因此突然变快。但你知道吗?如果你骂的是传统机械硬盘,而且靠得足够近、吼得足够大声,那它可能真的会变得更慢。早在 17年前就有国外工程师发现了这一点,他对着服务器机柜里的机械硬盘大吼,监控画面立刻显示硬盘延迟升高。
实测:近距离大吼会导致 硬盘 延迟升高
最近计算机网站PCGamer翻出了一段17年前的经典视频。知名系统性能工程师布兰登・格雷格(Brendan Gregg)在2008年上传了一部名为《在数据中心大喊大叫》(Shouting in the Datacenter)的视频,内容就是他在数据中心里对着服务器机柜中的HDD硬盘大吼大叫。
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格雷格站在服务器机柜前,把手靠近硬盘所在的位置,然后对着硬盘大喊。从监控系统中可以看到,部分磁盘的操作时间变长了,也就是延迟突然升高,性能下降。他甚至能准确指出哪个区域受到了喊叫的影响,因为系统会标记出那些操作时间比平时更长的磁盘。
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传统HDD硬盘之所以会出现这种现象,主要和它的机械结构有关。传统硬盘内部有高速旋转的盘片,还有负责读写数据的磁头。要正确读写数据,磁头的位置必须极其精准。一旦外部震动影响到内部元件,就可能导致读写动作变慢、需要重试,甚至磁盘延迟大幅升高。
而格雷格大吼产生的声波,就会引起硬盘震动。当然,这种情况只有在非常靠近硬盘的时候才比较容易发生。
这也是HDD机械硬盘和SSD固态硬盘的一个重大区别。SSD没有旋转盘片,也没有传统的磁头读写结构,数据存取主要依靠闪存和电子信号完成。用同样的方式大喊大叫,SSD完全不会受到影响,所以它不仅速度更快,也更抗震。
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2017年还有研究人员发表了一篇题为《针对HDD的声学拒绝服务攻击》(Acoustic Denial of Service Attacks on HDDs)的论文,探讨了声学共振如何对HDD造成拒绝服务攻击。研究中写道,通过特定的声音信号让HDD内部元件产生明显震动,确实可能影响嵌入式硬盘系统的性能,研究人员还以个人电脑和监控系统作为案例进行了测试。
这篇论文发表后,全球多个研究团队跟进了相关实验。2018年,浙江大学和密歇根大学的联合研究团队在第39届IEEE安全与隐私研讨会上公布了更惊人的结果:他们发现超声波攻击比普通声波的威力大得多,只需要5-8 秒就能引发希捷、东芝、西部数据等多个品牌硬盘的读写错误。如果持续攻击超过105秒,甚至能让视频监控设备中的硬盘完全停止录制,直到设备重启,而且整个过程中监控画面不会有任何异常提示。
更可怕的是,这种攻击完全不需要物理接触设备。攻击者既可以用目标电脑自带的扬声器播放超声波,也可以通过附近的普通音箱发起攻击,甚至能把恶意音频藏在网页或电子邮件的附件里,只要受害者点开播放,硬盘就会中招。
一首歌让Windows XP死机的翻版
你是否还记得去年我们分享过一个更加离谱的案例:微软工程师雷蒙德・陈(Raymond Chen)曾在官方开发者博客上分享过一段Windows XP时代的往事。
当时有一家大型电脑制造商发现,播放珍妮・杰克逊(Janet Jackson)的《节奏国度》(Rhythm Nation)音乐视频,会导致特定型号的笔记本电脑死机。最离谱的是,不只是播放视频的那台笔记本会受影响,旁边另一台根本没有播放视频的笔记本也可能跟着遭殃。
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经过调查才发现,这首歌包含了某些5400转笔记本硬盘的自然共振频率,声音恰好击中了硬盘某些机械结构的敏感频率,才导致硬盘出现故障。微软最后只能在音频流程中加入自定义滤波器,把会造成问题的频率过滤掉。这件事后来还被登记为CVE-2022-38392漏洞。
考虑到大部分人的电脑都是HDD + SSD两块硬盘的组合,所以说下次电脑变慢的时候,先别急着对它大吼大叫——它可能会用更慢的速度来回应你(笑)。
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