فيديو تجريبي تم تصويره في ديسمبر 2008 داخل مركز بيانات لشركة Sun Microsystems، عاد إلى صدارة الانتشار في منتصف يونيو، ليصل إجمالي عدد المشاهدات إلى أكثر من 530 مليون مشاهدة. يتواجه بطل الفيديو Brendan Gregg صارخًا في وجه مصفوفة الأقراص الصلبة الميكانيكية JBOD (HDD)؛ تُظهر أداة التحليل الخاصة بـ Sun Fishworks أن أرقام تأخر وحدات HDD التي تتعرض لضربات موجات صوتية تقفز إلى أعلى داخل نفس الثانية.
سجل الاختبار لتجربة مركز بيانات Sun Microsystems في 2008
（المصدر: Youtube）
قام برفع الفيديو زميل Gregg Bryan Cantrill، وسجّل وقته في ديسمبر 2008. كانت معدات التجربة عبارة عن JBOD (Just a Bunch of Disks، مصفوفة من الأقراص الصلبة الميكانيكية متصلة مباشرة على التوالي)، وكانت أداة المراقبة عبارة عن نظام تحليلي من Sun Fishworks، يمكنه عرض تأخر القراءة والكتابة لكل HDD في الوقت الفعلي.
تظهر نتائج التجربة بوضوح في شاشة المراقبة: عندما يبدأ Gregg الصراخ، تقفز فورًا أرقام تأخر عدد محدد من HDD؛ تنخفض سرعة القراءة والكتابة بشكل حاد. وبعد التوقف عن الصراخ، تعود أرقام التأخر إلى وضعها السابق. توضح شاشة المراقبة بدقة أي الأقراص الصلبة تأثرت ودرجة عمق التأثير.
الآلية الفيزيائية التي تضل فيها رؤوس HDD: تعليق نانوي وتوصيل موجات صوتية
تطفو رؤوس القراءة والكتابة في HDD فوق سطح الأقراص على ارتفاع لا يتجاوز بضعة نانومترات؛ إذ تدور الأقراص بسرعة عالية بمعدل آلاف الدورات في الدقيقة. مساحة التحمل الفيزيائية الكلية للنظام تكاد تكون معدومة.
عندما تنتقل موجات الصوت عبر الهواء إلى هيكل HDD الخارجي، ثم تتسلل عبر بنية الهيكل إلى الداخل، فإنها تُحدث إزاحة نسبية دقيقة بين القرص والرأس. ولأن رأس القراءة والكتابة يجب أن يتطابق بدقة مع المسارات المغناطيسية على القرص، فإن أي انحراف غير متوقع ولو كان صغيرًا يطلق إجراءات إعادة التموضع، ما يؤدي إلى ارتفاع زمن التأخر وانخفاض الإنتاجية. ورغم أن HDD على مستوى مراكز البيانات مزود بتصميم مقاوم للاهتزازات، فإن الضغط الصوتي العالي المفاجئ قادر مع ذلك على تجاوز عتبات الحماية.
CVE-2022-38392: حالة رنين Janet Jackson《Rhythm Nation》مع أقراص HDD بسرعة 5400 RPM
أغنية Janet Jackson《Rhythm Nation》، التي صدرت عام 1989، تم اكتشافها من قِبل مهندسين في Microsoft. فثمة تردد طبيعي لأحد مقاطع الأغنية يتطابق تمامًا مع تردد الرنين الميكانيكي للأقراص الصلبة الميكانيكية الشائعة في ذلك العام بسرعة 5400 RPM المستخدمة في أجهزة اللابتوب. عند تشغيل هذه الأغنية في بعض أجهزة اللابتوب المجاورة، يمكن أن يؤدي ذلك مباشرة إلى تعطل HDD وانهياره. ولا يقتصر الأمر على جهاز اللابتوب الذي يتم تشغيل الموسيقى عليه فقط؛ بل قد تتعرض أيضًا أجهزة لابتوب أخرى موضوعة بجواره. وتم إدراج هذه الحالة رسميًا عام 2022 كتغرة أمنية تحت اسم CVE-2022-38392، لتصبح واحدة من الحالات النادرة في تاريخ أمن البرمجيات والأجهزة التي تُنسب إلى أغنية شعبية كمسبب.
خلفية انتشار HDD الميكانيكي في مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي
تُظهر SSD (محركات أقراص صلبة دون أجزاء دوّارة) مناعة شبه تامة تجاه موجات الصوت والاهتزازات، وقد ارتفعت نسبة انتشارها في مراكز البيانات الحديثة بشكل كبير. ومع ذلك، ما زالت الأقراص الصلبة الميكانيكية منتشرة على نطاق واسع في سيناريوهات التخزين البارد بسبب التكلفة وتفوقها في سعة الوحدة.
تتفاوت أحجام مجموعات البيانات الخام المطلوبة لتدريب نماذج الذكاء الاصطناعي من عشرات إلى مئات من TB، ولا يزال جزء معتبر منها يظلّ على شكل مصفوفات أقراص ميكانيكية. لذا فإن عبارة «الصوت يخفض سرعة HDD» ليست مجرد قصة تاريخية طريفة، بل بند خطر محتمل في البنية التحتية الفعلية.
الأسئلة الشائعة
لماذا تكون HDD حساسة جدًا للموجات الصوتية؟
وفقًا لشرح المقال، تَعلُق رؤوس القراءة والكتابة في HDD فوق سطح الأقراص على ارتفاع لا يتجاوز بضعة نانومترات، ما يجعل مساحة التحمل الفيزيائية للنظام شبه معدومة. تنتقل موجات الصوت عبر الهواء وبنية الهيكل إلى داخل HDD، فتُحدث إزاحة نسبية دقيقة بين الرأس والقرص. وأي انحراف يؤدي إلى تشغيل إجراء إعادة التموضع، ما يرفع زمن التأخر. وهذه قيود بنيوية للأقراص الدوّارة الميكانيكية تحت قوانين الفيزياء، وليست خللًا في التصميم.
كيف أصبحت CVE-2022-38392 ثغرة أمنية رسمية؟
بحسب المقال، اكتشف مهندسو Microsoft أن التردد المحدد لأحد مقاطع أغنية Janet Jackson《Rhythm Nation》عام 1989 يتطابق مع تردد الرنين الميكانيكي لأقراص HDD لأجهزة اللابتوب بسرعة 5400 RPM، وأن تشغيل الأغنية يمكن أن يؤدي إلى انهيار HDD. وبما أن هذه المشكلة تقع ضمن تعريف الثغرة الأمنية (تعطل منظومي يمكن أن تسببه عوامل خارجية)، فقد تم إدراجها رسميًا عام 2022 ضمن قاعدة بيانات الثغرات تحت رقم CVE-2022-38392.
هل ما زالت توجد مخاطر أن تتأثر HDD الميكانيكية بالموجات الصوتية في مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي؟
وفقًا للمقال، رغم أن SSD محصنة ضد موجات الصوت، فإن HDD الميكانيكي لا يزال مستخدمًا بكثافة في التخزين البارد بسبب التكلفة وتفوقه في السعة، كما أن جزءًا معتبرًا من بيانات التدريب الخاصة بالذكاء الاصطناعي يُخزن أيضًا على شكل مصفوفات أقراص ميكانيكية. لذلك فإن ظاهرة تأثير موجات الصوت في HDD تظل خطرًا محتملًا في البنية التحتية الفعلية وليست مجرد حدثًا تاريخيًا.
