Dünyanın ilk sərt diski, 305-cı ildə buraxılmış IBM RAMAC 1956, cəmi 5 MB məlumat ehtiva edirdi və çəkisi 970 kq idi və ölçüsünə görə sənaye soyuducusu ilə müqayisə edilə bilərdi. Müasir korporativ flaqmanlar artıq 20 TB tutumla öyünə bilər. Təsəvvür edin: 64 il əvvəl bu həcmdə məlumatı qeyd etmək üçün 4 milyondan çox RAMAC 305 lazım idi və onları yerləşdirmək üçün lazım olan məlumat mərkəzinin ölçüsü 9 kvadrat kilometri keçəcəkdi, halbuki bu gün kiçik təxminən 700 qram ağırlığında qutu! Bir çox cəhətdən, saxlama sıxlığında bu inanılmaz artım maqnit qeyd üsullarının təkmilləşdirilməsi sayəsində əldə edilmişdir.
İnanmaq çətindir, lakin 40-cü ildən bəri, demək olar ki, 1983 ildir ki, sabit disklərin dizaynı dəyişməyib: Şotlandiyanın Rodime şirkəti tərəfindən hazırlanmış ilk 3,5 düymlük RO351 sərt diski məhz o zaman işığı gördü. Bu körpə hər biri 10 MB olan iki maqnit lövhəsi aldı, yəni Seagate tərəfindən eyni ildə IBM 412 fərdi kompüterləri üçün buraxılmış yenilənmiş 5,25 düymlük ST-5160-dən iki dəfə çox məlumat saxlaya bildi.
Rodime RO351 - dünyanın ilk 3,5 düymlük sabit diski
Yenilikçiliyə və yığcam ölçülərə baxmayaraq, RO351-in buraxılışı zamanı, demək olar ki, heç kimə lazım deyildi və Rodime-nin sərt disk bazarında yer almaq üçün bütün sonrakı cəhdləri uğursuz oldu, bu səbəbdən şirkət fəaliyyətini dayandırmaq məcburiyyətində qaldı. 1991-ci ildə, demək olar ki, bütün mövcud aktivləri sataraq və dövləti minimuma endirərək. Bununla belə, Rodime müflis olmaq niyyətində deyildi: tezliklə ən böyük sərt disk istehsalçıları Şotlandlar tərəfindən patentləşdirilmiş forma faktorundan istifadə etmək üçün lisenziya almaq istəyən ona müraciət etməyə başladılar. 3,5" indi həm istehlakçı, həm də müəssisə HDD-ləri üçün sənaye standartıdır.
Neyron şəbəkələrinin, Dərin Öyrənmənin və Əşyaların İnternetinin (IoT) yaranması ilə bəşəriyyət tərəfindən yaradılan məlumatların həcmi uçqun kimi artmağa başlayıb. IDC analitik agentliyinin hesablamalarına görə, 2025-ci ilə qədər həm insanların özləri, həm də ətrafımızdakı qurğular tərəfindən yaradılan məlumatların həcmi 175 zettabayta (1 Zbayt = 1021 bayt) çatacaq və bu, 2019-cu ildə 45 olmasına baxmayaraq Zbayt, 2016-cı ildə - 16 Zbayt, 2006-cı ildə isə bütün gözlənilən tarixdə istehsal olunan məlumatların ümumi həcmi 0,16 (!) Zbaytdan çox olmamışdır. Müasir texnologiyalar informasiya partlayışının öhdəsindən gəlməyə kömək edir, bunlar arasında məlumatların qeyd edilməsinin təkmilləşdirilmiş üsulları sonuncu deyil.
LMR, PMR, CMR və TDMR: fərq nədir?
Sərt disklərin işləmə prinsipi olduqca sadədir. Ferromaqnit material təbəqəsi ilə örtülmüş nazik metal lövhələr (Küri nöqtəsindən aşağı temperaturda xarici maqnit sahəsi olmadıqda belə maqnitlənmiş vəziyyətdə qala bilən kristal maddə) yüksək sürətlə (5400 rpm və ya daha çox). Yazı başlığına elektrik cərəyanı tətbiq edildikdə, ferromaqnitin domenlərinin (maddənin diskret bölgələri) maqnitləşmə vektorunun istiqamətini dəyişən alternativ maqnit sahəsi yaranır. Məlumatın oxunması ya elektromaqnit induksiyası fenomeni (sensora nisbətən domenlərin hərəkəti sonuncuda alternativ elektrik cərəyanının meydana gəlməsinə səbəb olur) və ya nəhəng maqnit rezistiv təsir (sensorun elektrik müqaviməti altında dəyişir) səbəbindən baş verir. maqnit sahəsinin təsiri), müasir saxlama cihazlarında tətbiq olunduğu kimi. Hər bir domen maqnitləşmə vektorunun istiqamətindən asılı olaraq “0” və ya “1” məntiqi qiyməti alaraq bir bit məlumatı kodlayır.
Uzun müddətdir ki, sabit disklər uzununa maqnit qeydi (LMR) metodundan istifadə edirdilər, bu metodda domen maqnitləşmə vektoru maqnit lövhəsinin müstəvisində yerləşirdi. Tətbiqin nisbi asanlığına baxmayaraq, bu texnologiyanın əhəmiyyətli bir çatışmazlığı var idi: məcburiyyəti aradan qaldırmaq üçün (maqnit hissəciklərinin tək domen vəziyyətinə keçməsi) təsirli bir bufer zonası (sözdə qoruyucu məkan) arasında qalmalı idi. izlər. Nəticədə, bu texnologiyanın sonunda əldə edilən maksimum qeyd sıxlığı cəmi 150 Gb/in2 idi.
2010-cu ildə LMR demək olar ki, tamamilə PMR (Perpendicular Magnetic Recording - perpendicular magnetic recording) ilə əvəz olundu. Bu texnologiyanın uzununa maqnit qeydinin əsas fərqi ondan ibarətdir ki, hər bir sahənin maqnit yönləndirmə vektoru maqnit plitəsinin səthinə 90° bucaq altında yerləşir və bu, izlər arasındakı boşluğu əhəmiyyətli dərəcədə azaltmağa imkan verirdi.
Bununla əlaqədar olaraq, sabit disklərin sürət xüsusiyyətlərini və etibarlılığını itirmədən məlumatların qeyd sıxlığı əhəmiyyətli dərəcədə artırıldı (müasir cihazlarda 1 Tbit / düym 2-ə qədər). Hal-hazırda, perpendikulyar maqnit qeydi bazarda üstünlük təşkil edir, buna görə də onu tez-tez CMR (Conventional Magnetic Recording - şərti maqnit qeydi) adlandırırlar. Eyni zamanda, PMR və CMR arasında tamamilə fərq olmadığını başa düşmək lazımdır - bu adın sadəcə fərqli bir versiyasıdır.
Müasir sərt disklərin texniki xüsusiyyətlərinə baxarkən, TDMR şifrəli abbreviaturasına da rast gələ bilərsiniz. Xüsusilə, bu texnologiya müəssisə səviyyəli sürücülər tərəfindən istifadə olunur . Fizika nöqteyi-nəzərindən TDMR (iki ölçülü maqnit qeydi - ikiölçülü maqnit qeydi) adi PMR-dən heç bir fərqi yoxdur: əvvəllər olduğu kimi, biz kəsişməyən izlərlə məşğul oluruq, domenləri perpendikulyar yönümlüdür. maqnit plitələrinin müstəvisinə. Texnologiyalar arasındakı fərq məlumatı oxumağa yanaşmadadır.
TDMR texnologiyasından istifadə edərək yaradılan sabit disklərin maqnit başlıqları blokunda, hər bir qeyd başlığında keçən hər bir yoldan məlumatları eyni vaxtda oxuyan iki oxu sensoru var. Bu artıqlıq HDD nəzarətçisinə Intertrack Interference (ITI) səbəb olduğu elektromaqnit səs-küyünü effektiv şəkildə filtrləməyə imkan verir.
ITI ilə problemin həlli iki son dərəcə vacib fayda təmin edir:
- səs-küy amilinin azaldılması adi PMR ilə müqayisədə ümumi tutumda 10% -ə qədər qazanc təmin edərək, yollar arasındakı məsafəni azaltmaqla qeyd sıxlığını artırmağa imkan verir;
- RVS texnologiyası və üç mövqeli mikro ötürücü ilə birlikdə TDMR sərt disklərin yaratdığı fırlanma vibrasiyasına effektiv müqavimət göstərir və hətta ən tələbkar mühitlərdə belə ardıcıl performans səviyyələrinə nail olmağa kömək edir.
SMR nədir və nə ilə yeyilir?
Yazı başlığının ölçüləri oxunan sensorun ölçülərindən təxminən 1,7 dəfə böyükdür. Belə təsir edici fərq olduqca sadə şəkildə izah olunur: qeyd modulu daha da miniatür edilərsə, onun yarada biləcəyi maqnit sahəsinin gücü ferromaqnit təbəqənin domenlərini maqnitləşdirmək üçün kifayət etməyəcək, yəni məlumat sadəcə olaraq saxlanılsın. Oxuma sensoru vəziyyətində bu problem yaranmır. Üstəlik, onun miniatürləşdirilməsi yuxarıda qeyd olunan İTİ-nin məlumatın oxunması prosesinə təsirini daha da azaltmağa imkan verir.
Bu fakt kirəmitli maqnit qeydinin (Shingled Magnetic Recording, SMR) əsasını təşkil etdi. Bunun necə işlədiyini anlayaq. Ənənəvi PMR istifadə edərkən, yazı başlığı hər bir əvvəlki yola nisbətən onun eninə + qoruyucu məkanın eninə (mühafizə sahəsi) bərabər məsafədə sürüşdürülür.
Maqnit qeydinin kirəmitli metodundan istifadə edərkən, qeyd başlığı yalnız eninin bir hissəsini irəli aparır, buna görə də hər bir əvvəlki trek qismən növbətisi ilə yazılır: maqnit izləri dam plitələri kimi bir-birini üst-üstə düşür. Bu yanaşma oxu prosesinə təsir göstərmədən 10%-ə qədər tutum artımını təmin edərək qeyd sıxlığını daha da artırmağa imkan verir. Bir misaldır — SATA/SAS interfeysli dünyanın ilk 3.5 düymlük 20 TB diskləri, görünüşü yeni maqnit qeyd texnologiyası sayəsində mümkün olmuşdur. Beləliklə, SMR disklərinə keçid İT infrastrukturunun təkmilləşdirilməsi üçün minimal xərclə eyni raflarda məlumatların saxlanmasının sıxlığını artırmağa imkan verir.
Belə bir əhəmiyyətli üstünlüyə baxmayaraq, SMR-nin açıq bir çatışmazlığı var. Maqnit izləri bir-biri ilə üst-üstə düşdüyündən, məlumatları yeniləyərkən, yalnız tələb olunan fraqmenti deyil, həm də həcmi 2 terabaytdan çox ola bilən maqnit lövhəsindəki bütün sonrakı parçaları yenidən yazmaq lazımdır ki, bu da ciddi bir düşmə ilə nəticələnə bilər. performansda.
Müəyyən sayda trekləri zonalar adlanan ayrı qruplara birləşdirmək bu problemi həll etməyə kömək edir. Məlumatların saxlanmasına bu yanaşma HDD-nin ümumi tutumunu bir qədər azaldsa da (çünki qonşu qrupların izlərinin üzərinə yazılmasının qarşısını almaq üçün zonalar arasında kifayət qədər boşluqlar saxlanılmalıdır), bu, məlumatların yenilənməsi prosesini əhəmiyyətli dərəcədə sürətləndirə bilər, çünki indi yalnız məhdud sayda trek var. orada iştirak edin.
Kafelli maqnit qeydi bir neçə icra variantını əhatə edir:
- Drive Managed SMR (Drive Managed SMR)
Onun əsas üstünlüyü ondan ibarətdir ki, hostun proqram təminatı və/yaxud aparatını dəyişdirməyə ehtiyac yoxdur, çünki HDD nəzarətçisi məlumatların qeydə alınması proseduruna nəzarəti öz üzərinə götürür. Belə sürücülər tələb olunan interfeysə (SATA və ya SAS) malik olan istənilən sistemə qoşula bilər, bundan sonra sürücü dərhal istifadəyə hazır olacaq.
Bu yanaşmanın dezavantajı performans dəyişkənliyidir ki, bu da Drive Managed SMR-ni sistem performansının ardıcıllığının kritik olduğu müəssisə proqramları üçün yararsız edir. Bununla belə, bu cür disklər fon məlumatlarının defraqmentasiyasını başa çatdırmaq üçün kifayət qədər vaxt verən ssenarilərdə yaxşı işləyir. Beləliklə, məsələn, DMSMR sürücüləri Kiçik 8 yuvalı NAS-da istifadə üçün optimallaşdırılmış, uzunmüddətli ehtiyat saxlama tələb edən arxivləşdirmə və ya ehtiyat nüsxə sistemi üçün əla seçimdir.
- Host Managed SMR (Host Managed SMR)
Host Managed SMR müəssisə istifadəsi üçün ən çox üstünlük verilən kafel tətbiqidir. Bu halda, host sisteminin özü məlumat axınlarını idarə etmək və oxumaq/yazmaq əməliyyatları üçün məsuliyyət daşıyır, bu məqsədlər üçün ATA (Zoned Device ATA Command Set, ZAC) və SCSI (Zoned Block Commands, ZBC) interfeyslərinin genişləndirilməsindən istifadə edir. INCITS T10 və T13 komitələri.
HMSMR-dən istifadə edərkən bütün mövcud yaddaş tutumu iki növ zonaya bölünür: metaməlumatların və ixtiyari qeydlərin saxlanması (əslində keş rolunu oynayır) üçün istifadə olunan Adi Zonalar (müntəzəm zonalar) və Ardıcıl Yazma Tələb olunan Zonalar (ardıcıl yazma zonaları), sabit diskin ümumi tutumunun böyük bir hissəsini tutur və məlumatların ciddi şəkildə ardıcıl olaraq qeyd olunur. Sıralanmamış məlumatlar keş zonasında saxlanılır və oradan müvafiq ardıcıl yazma zonasına ötürülə bilər. Bununla əlaqədar olaraq, bütün fiziki sektorlar ardıcıl olaraq radial istiqamətdə yazılır və yalnız sabit və proqnozlaşdırıla bilən sistem performansına nail olmağa imkan verən sarğıdan sonra üzərinə yazılır. Eyni zamanda, HMSMR sürücüləri standart PMR istifadə edən sürücülərə bənzər təsadüfi oxuma əmrlərini dəstəkləyir.
Müəssisə səviyyəli sərt disklərdə həyata keçirilən Host Managed SMR .
Xəttə hipermiqyaslı məlumat mərkəzlərində istifadə üçün nəzərdə tutulmuş yüksək tutumlu SATA və SAS diskləri daxildir. Host Managed SMR dəstəyi bu cür sərt disklərin əhatə dairəsini əhəmiyyətli dərəcədə genişləndirir: ehtiyat sistemlərə əlavə olaraq, onlar bulud saxlama, CDN və ya axın platformaları üçün mükəmməldir. Sərt disklərin yüksək tutumu minimal yeniləmə xərcləri və aşağı enerji istehlakı (saxlanılan məlumatın hər terabaytına 0,29 vatt-dan az) və istilik yayılması (orta hesabla 5 ° C aşağı) ilə saxlama sıxlığını (eyni raflarda) əhəmiyyətli dərəcədə artırmağa imkan verir. analoqlar) — məlumat mərkəzinin saxlanması üçün əməliyyat xərclərini daha da azaltmaq.
HMSMR-nin yeganə dezavantajı tətbiqin müqayisəli mürəkkəbliyidir. Məsələ burasındadır ki, bu gün heç bir əməliyyat sistemi və ya proqram belə disklərlə qutudan kənarda işləyə bilməz, buna görə də İT infrastrukturunu uyğunlaşdırmaq üçün proqram yığınında əsaslı dəyişikliklər tələb olunur. Əvvəla, bu, əlbəttə ki, OS-nin özünə aiddir, müasir məlumat mərkəzləri şəraitində çox nüvəli və çox yuvalı serverlərdən istifadə etmək olduqca qeyri-ciddi bir işdir. Siz ixtisaslaşmış resursda Host Managed SMR dəstəyinin həyata keçirilməsi variantları haqqında ətraflı öyrənə bilərsiniz. zonal məlumatların saxlanması məsələlərinə həsr edilmişdir. Burada toplanmış məlumatlar İT infrastrukturunuzun zonalı saxlama sistemlərinə keçid üçün hazırlığını ilkin qiymətləndirməyə kömək edəcək.
- Host Aware SMR (SMR host tərəfindən dəstəklənir)
Host Aware SMR-i aktivləşdirən cihazlar Drive Managed SMR-nin rahatlığını və çevikliyini Host Managed SMR-nin sürətli qeyd sürəti ilə birləşdirir. Bu cür disklər köhnə saxlama sistemləri ilə geriyə uyğundur və host tərəfindən birbaşa nəzarət olmadan işləyə bilər, lakin bu halda, DMSMR disklərində olduğu kimi, onların performansı gözlənilməz olur.
Host tərəfindən idarə olunan SMR kimi, Host Aware SMR iki növ zonadan istifadə edir: Təsadüfi yazılar üçün Adi Zonalar və Ardıcıl Yazmağa üstünlük verilən zonalar (ardıcıl qeyd üçün üstünlük verilən zonalar). Sonuncu, yuxarıda qeyd olunan Ardıcıl Yazma Tələb olunan Zonalarından fərqli olaraq, məlumatları nizamsız şəkildə yazmağa başladıqda avtomatik olaraq adi olanlar kateqoriyasına keçir.
SMR-nin ev sahibi tərəfindən həyata keçirilməsi uyğun olmayan yazılardan xilas olmaq üçün daxili mexanizmləri təmin edir. Təsadüfi məlumatlar keş sahəsinə yazılır, buradan bütün lazımi bloklar alındıqdan sonra disk məlumatı ardıcıl yazma zonasına ötürə bilər. Sürücü nizamsız yazıları və fon defraqmentasiyasını idarə etmək üçün dolayı cədvəldən istifadə edir. Bununla belə, korporativ tətbiqlər üçün proqnozlaşdırıla bilən və optimallaşdırılmış performans tələb olunursa, buna yalnız host bütün məlumat axınlarına və yazma zonalarına tam nəzarət etdikdə nail olmaq olar.
Mənbə: www.habr.com