Hard Drive na farko a duniya, IBM RAMAC 305, wanda aka saki a shekarar 1956, yana rike da MB 5 kacal na bayanai, yana da nauyin kilogiram 970 kuma ya yi kama da girmansa da firjin masana'antu. Alamar kamfani na zamani na iya yin alfahari da ƙarfin 20 TB. Ka yi tunanin: Shekaru 64 da suka gabata, don yin rikodin wannan adadin, da an buƙaci sama da miliyan 4 RAMAC 305, kuma girman cibiyar da ake buƙata don ɗaukar su ya wuce murabba'in kilomita 9, yayin da a yau ƙaramin akwati yana yin awo. kusan 700 gr! Ta hanyoyi da yawa, an sami wannan haɓaka mai ban mamaki na yawan ma'ajiya saboda ingantattun hanyoyin yin rikodin maganadisu.
Yana da wuya a yi imani, amma ainihin ƙirar rumbun kwamfyuta bai canza ba kusan shekaru 40, farawa a cikin 1983: lokacin ne farkon 3,5-inch hard drive RO351, wanda kamfanin Scotland Rodime ya haɓaka, ya ga hasken rana. Wannan jaririn yana da faranti guda biyu na Magnetic Platters na 10 MB kowanne, ma'ana yana iya riƙe bayanai sau biyu fiye da sabunta 412-inch ST-5,25 Seagate wanda aka saki a wannan shekarar don kwamfutocin IBM 5160 na sirri.
Rodime RO351 - rumbun kwamfutarka mai girman inci 3,5 na farko a duniya
Duk da ƙirƙira da ƙaƙƙarfan girmansa, a lokacin da aka fitar da shi RO351 ya zama kamar ba shi da amfani ga kowa, kuma duk wani ƙoƙarin da Rodime ya yi na samun gindin zama a kasuwar faifai ya ci tura, shi ya sa a shekarar 1991 aka tilasta wa kamfanin. don dakatar da ayyukansa, sayar da kusan duk kadarorin da ke akwai tare da rage ma'aikata zuwa mafi ƙanƙanci. Duk da haka, Rodime ba a ƙaddara ya yi fatara ba: ba da daɗewa ba manyan masana'antun kera rumbun kwamfyuta suka fara tuntuɓar ta, suna son siyan lasisi don amfani da nau'in nau'i na ƙwararrun ƙwararrun Scots. A halin yanzu, inci 3,5 shine ma'aunin da aka yarda da shi gabaɗaya don samar da duka HDDs na mabukaci da tuƙi-ajin kasuwanci.
Tare da zuwan hanyoyin sadarwa na jijiyoyi, Ilimi mai zurfi da Intanet na Abubuwa (IoT), adadin bayanan da ɗan adam ya ƙirƙira ya fara girma sosai. Bisa kididdigar da hukumar bincike ta IDC ta yi, a shekarar 2025 adadin bayanan da mutane da kansu da na’urorin da ke kewaye da mu suka samar za su kai 175 zettabytes (1 Zbyte = 1021 bytes), kuma duk da cewa a shekarar 2019 wannan ya kai 45 Zbytes. , a cikin 2016 - 16 Zbytes, kuma a baya a cikin 2006, jimillar bayanan da aka samar a kan dukan tarihin da ake gani bai wuce 0,16 (!) Zbytes ba. Fasahar zamani na taimakawa wajen magance fashewar bayanai, ba komai ba ne ingantattun hanyoyin yin rikodin bayanai.
LMR, PMR, CMR da TDMR: Menene bambanci?
Ka'idar aiki na rumbun kwamfyuta yana da sauƙi. Ƙananan faranti na ƙarfe mai rufi tare da Layer na kayan ferromagnetic (wani abu na crystalline wanda zai iya zama magnetized ko da lokacin da ba a fallasa shi zuwa filin maganadisu na waje a yanayin zafi da ke ƙasa da Curie) yana matsawa zuwa naúrar rubutun da sauri (juyin juyayi 5400 a minti daya ko). Kara). Lokacin da aka yi amfani da wutar lantarki a kan rubutun, wani filin maganadisu mai canzawa ya taso, wanda ke canza alkiblar maganadisu na yanki (yankunan kwayoyin halitta) na feromagnet. Karatun bayanai yana faruwa ko dai saboda yanayin shigar da wutar lantarki (motsin yanki dangane da firikwensin yana haifar da bayyanar canjin wutar lantarki a ƙarshen), ko kuma saboda babban tasirin magnetoresistive (a ƙarƙashin rinjayar filin maganadisu na lantarki. juriya na canje-canjen firikwensin), kamar yadda ake aiwatar da su a cikin tafiyar zamani. Kowane yanki yana ɓoye bayanan guda ɗaya, yana ɗaukar ƙimar ma'ana "0" ko "1" dangane da alkiblar maganadisu.
Na dogon lokaci, rumbun kwamfyuta suna amfani da hanyar Longitudinal Magnetic Recording (LMR), wanda yankin magnetization vector ya kwanta a cikin jirgin na farantin maganadisu. Duk da sauƙin aiwatarwa, wannan fasaha yana da babban koma baya: don shawo kan tilastawa (sauyin ɓangarorin maganadisu zuwa cikin yanki guda ɗaya), yanki mai ban sha'awa (wanda ake kira sararin tsaro) dole ne a bar shi tsakanin. waƙoƙin. Sakamakon haka, matsakaicin yawan rikodi da aka samu a ƙarshen wannan fasaha shine kawai 150 Gbit/inch2.
A cikin 2010, an kusan maye gurbin LMR da PMR (Rikodin Magnetic na Perpendicular). Babban bambancin da ke tsakanin wannan fasaha da rikodin maganadisu na tsaye shi ne cewa madaidaicin shugabanci na kowane yanki yana a kusurwar 90 ° zuwa saman farantin maganadisu, wanda ya rage tazarar da ke tsakanin waƙoƙi.
Saboda wannan, yawan rikodin bayanai ya ƙaru sosai (har zuwa 1 Tbit/in2 a cikin na'urori na zamani), ba tare da sadaukar da halayen saurin gudu da amincin kayan aiki ba. A halin yanzu, rikodin maganadisu na yau da kullun yana mamaye kasuwa, wanda shine dalilin da ya sa kuma ake kiranta CMR (Rikodin Magnetic na Al'ada). A lokaci guda, kuna buƙatar fahimtar cewa babu wani bambanci tsakanin PMR da CMR - nau'in sunan ne kawai.
Yayin nazarin halayen fasaha na rumbun kwamfyuta na zamani, kuna iya ci karo da gajartawar TDMR mai ban mamaki. Musamman, ana amfani da wannan fasaha ta hanyar tuƙi masu daraja ta kasuwanci . Daga mahangar ilimin kimiyyar lissafi, TDMR (wanda ke nufin Rikodin Magnetic Dimensional Biyu) ba shi da bambanci da PMR na yau da kullun: kamar yadda a baya, muna hulɗa da waƙoƙin da ba su shiga tsakani ba, wuraren da ke kan layi daidai da jirgin na Magnetic. faranti. Bambanci tsakanin fasahohin ya ta'allaka ne kan hanyar karanta bayanai.
A cikin toshe kawuna na faifan faifai da aka ƙirƙira ta amfani da fasahar TDMR, kowane shugaban rubutu yana da firikwensin karatu guda biyu waɗanda ke karanta bayanai lokaci guda daga kowace waƙa da ta wuce. Wannan sakewa yana bawa mai sarrafa HDD damar tace amo na lantarki daidai gwargwado, bayyanar wanda ke haifar da tsangwama (ITI).
Magance matsalar ITI yana ba da fa'idodi masu mahimmanci guda biyu:
- rage yawan amo yana ba ku damar ƙara yawan rikodin rikodi ta hanyar rage nisa tsakanin waƙoƙi, samar da riba a cikin yawan ƙarfin har zuwa 10% idan aka kwatanta da PMR na al'ada;
- Haɗe tare da fasahar RVS da microactuator matsayi uku, TDMR yana tsayayya da jujjuyawar jujjuyawar da ke haifar da rumbun kwamfyuta, yana taimakawa cimma daidaiton matakan aiki ko da a cikin yanayin aiki mafi ƙalubale.
Menene SMR kuma menene ake ci dashi?
Girman kan rubutun ya fi girma kusan sau 1,7 idan aka kwatanta da girman firikwensin karatu. Irin wannan bambance-bambance mai ban sha'awa za a iya bayyana shi a sauƙaƙe: idan an yi rikodin rikodi har ma da ƙarami, ƙarfin filin maganadisu wanda zai iya haifarwa ba zai isa ba don yin magnetize sassan Layer na ferromagnetic, wanda ke nufin cewa bayanan kawai za su yi. ba za a adana. Game da na'urar firikwensin karatu, wannan matsalar ba ta tasowa ba. Bugu da ƙari: ƙarancinsa yana ba da damar ƙara rage tasirin ITI da aka ambata a sama akan tsarin karatun bayanai.
Wannan hujja ta kafa tushen Shingled Magnetic Recording (SMR). Bari mu gano yadda yake aiki. Lokacin amfani da PMR na al'ada, ana canza kan rubutun dangane da kowace waƙa ta baya ta nisa daidai da faɗinsa + faɗin sararin tsaro.
Lokacin amfani da hanyar rikodin maganadisu mai tayal, rubutun kan yana matsawa gaba kawai wani ɓangare na faɗin sa, don haka kowace waƙar da ta gabata an sake rubutawa wani bangare na gaba: waƙoƙin maganadisu suna mamaye juna kamar fale-falen rufi. Wannan tsarin yana ba ku damar ƙara yawan rikodin rikodi, samar da riba a cikin damar har zuwa 10%, ba tare da rinjayar tsarin karatun ba. Misali shine - na farko na 3.5-inch 20 TB tuki tare da SATA/SAS dubawa, bayyanar wanda ya yiwu godiya ga sabuwar fasahar rikodin maganadisu. Don haka, canzawa zuwa faifan SMR yana ba ku damar haɓaka yawan adadin ajiyar bayanai a cikin kwano ɗaya tare da ƙarancin farashi don haɓaka kayan aikin IT.
Duk da irin wannan fa'ida mai mahimmanci, SMR shima yana da fa'ida a bayyane. Tunda waƙoƙin maganadisu sun mamaye juna, sabunta bayanai zai buƙaci sake rubutawa ba kawai ɓangarorin da ake buƙata ba, har ma da duk waƙoƙin da ke biyo baya a cikin farantin maganadisu, wanda girmansa zai iya wuce terabyte 2, wanda zai haifar da faɗuwar aiki mai tsanani.
Ana iya magance wannan matsala ta hanyar haɗa takamaiman adadin waƙoƙi zuwa ƙungiyoyi daban-daban da ake kira zones. Ko da yake wannan tsarin tsara ma'ajiyar bayanai yana ɗan rage ƙarfin ƙarfin HDD gabaɗaya (tunda ya zama dole a kiyaye isassun giɓi tsakanin shiyyoyi don hana waƙa daga ƙungiyoyin da ke kusa da a sake rubuta su), yana iya hanzarta aiwatar da sabunta bayanai, tunda yanzu. Ƙayyadaddun waƙoƙi ne kawai ke shiga ciki.
Rikodin maganadisu tile ya ƙunshi zaɓuɓɓukan aiwatarwa da yawa:
- Gudanar da Drive SMR
Babban fa'idarsa ita ce, babu buƙatar gyara software da/ko kayan masarufi, tunda mai sarrafa HDD yana sarrafa tsarin rikodin bayanai. Ana iya haɗa irin waɗannan na'urori zuwa kowane tsarin da ke da tsarin da ake buƙata (SATA ko SAS), bayan haka za a shirya don amfani nan da nan.
Lalacewar wannan hanyar ita ce matakan aiki sun bambanta, yana sa Drive Managed SMR bai dace da aikace-aikacen kasuwanci ba inda daidaitaccen aikin tsarin ke da mahimmanci. Koyaya, irin waɗannan faifai suna aiki da kyau a yanayin yanayin da ke ba da damar isasshen lokaci don ɓarna bayanan bayan fage ya faru. Alal misali, DMSMR , wanda aka inganta don amfani a matsayin wani ɓangare na ƙananan 8-bay NAS, zai zama kyakkyawan zaɓi don tsarin ajiya ko tsarin ajiya wanda ke buƙatar ajiyar ajiyar lokaci mai tsawo.
- Mai watsa shiri Sarrafa SMR
Mai watsa shiri Sarrafa SMR shine mafi kyawun aiwatar da rikodi mai tayal don amfani a cikin mahallin kasuwanci. A wannan yanayin, tsarin mai watsa shiri da kansa yana da alhakin sarrafa kwararar bayanai da karantawa / rubuta ayyukan, ta yin amfani da waɗannan dalilai na ATA (Zoned Device ATA Command Set, ZAC) da SCSI (Zoned Block Commands, ZBC) haɓaka haɗin yanar gizo wanda INCITS ya haɓaka. T10 da T13 kwamitocin.
Lokacin amfani da HMSMR, gabaɗayan damar ajiyar abin tuƙi ya kasu kashi biyu nau'ikan yankuna: Yankuna na al'ada, waɗanda ake amfani da su don adana metadata da rikodin bazuwar (mahimmancin rawar cache), da Wuraren Rubuce-rubucen da ake buƙata, waɗanda suka mamaye. babban ɓangare na jimlar ƙarfin rumbun kwamfutarka wanda aka rubuta bayanai akai-akai. Ana adana bayanan da ba a yi oda ba a cikin wurin ajiya, daga inda za a iya tura su zuwa wurin da ya dace na rubutaccen tsari. Wannan yana tabbatar da cewa duk sassan jiki an rubuta su bi da bi a cikin radial shugabanci kuma ana sake rubuta su kawai bayan canja wuri na cyclic, yana haifar da tsayayye da aikin tsarin tsinkaya. A lokaci guda, HMSMR yana tuƙi yana goyan bayan umarnin karanta bazuwar kamar yadda tuƙi ke amfani da daidaitaccen PMR.
Ana aiwatar da SMR Mai Gudanar da Mai watsa shiri a cikin rumbun kwamfyuta-aji na kamfani .
Layin ya ƙunshi babban ƙarfin SATA da na'urorin SAS waɗanda aka ƙera don amfani a cikin cibiyoyin bayanai na hyperscale. Taimakawa ga Mai watsa shiri SMR Gudanarwa yana faɗaɗa fa'idar aikace-aikacen irin waɗannan rumbun kwamfyuta: ban da tsarin ajiya, sun dace don ajiyar girgije, CDN ko dandamali masu yawo. Babban ƙarfin rumbun kwamfyutoci yana ba ku damar haɓaka ƙimar ajiya (a cikin raƙuman guda ɗaya) tare da ƙarancin haɓaka haɓakawa, da ƙarancin wutar lantarki (ba fiye da 0,29 watts a kowace terabyte na bayanan da aka adana ba) da zubar da zafi (a matsakaici 5 ° C ƙasa). fiye da analogues) - ƙara rage farashin aiki don kula da cibiyar bayanai.
Babban koma baya na HMSMR shine ƙayyadaddun ƙayyadaddun aiwatarwa. Abun shine cewa a yau babu wani tsarin aiki ko aikace-aikacen da zai iya aiki tare da irin waɗannan abubuwan tuki daga cikin akwatin, wanda shine dalilin da yasa ake buƙatar manyan canje-canje ga tarin software don daidaita kayan aikin IT. Da farko, wannan ya shafi, ba shakka, OS kanta, wanda a cikin yanayin cibiyoyin bayanai na zamani ta amfani da multi-core da multi-socket sabobin aiki ne mara nauyi. Kuna iya ƙarin koyo game da zaɓuɓɓuka don aiwatar da tallafin SMR Mai Gudanar da Mai watsa shiri akan kayan aiki na musamman , sadaukar da batutuwan ajiyar bayanan shiyya. Bayanin da aka tattara anan zai taimaka muku tantance shirye-shiryen kayan aikin IT ɗin ku don canja wuri zuwa tsarin ajiyar yanki.
- Mai watsa shiri Aware SMR (Mai watsa shiri Aware SMR)
Na'urorin da aka kunna Mai watsa shiri Aware SMR sun haɗu da dacewa da sassauci na Drive Managed SMR tare da babban saurin rubutu na Mai watsa shiri Sarrafa SMR. Waɗannan injiniyoyin sun dace da baya tare da tsarin ajiya na gado kuma suna iya aiki ba tare da sarrafawa kai tsaye daga mai watsa shiri ba, amma a wannan yanayin, kamar yadda ake tafiyar da DMSMR, aikinsu ya zama mara tabbas.
Kamar Mai watsa shiri Sarrafa SMR, Mai watsa shiri Aware SMR yana amfani da nau'ikan yankuna biyu: Yankunan al'ada don rubutawa bazuwar da Wuraren da aka Fi so a Rubutu. Na ƙarshe, ya bambanta da Wuraren Rubuce-rubucen da ake buƙata da aka ambata a sama, ana mayar da su kai tsaye zuwa rukunin na yau da kullun idan sun fara rikodin bayanai ba tare da tsari ba.
Mai watsa shiri-sane da aiwatar da SMR yana ba da hanyoyin ciki don dawowa daga rubuce-rubuce marasa daidaituwa. Ana rubuta bayanan da ba a yi oda ba zuwa wuraren cache, daga inda faifan za su iya canja wurin bayanai zuwa wurin rubuta jeri bayan an karɓi duk mahimman tubalan. Faifan yana amfani da tebur mai madaidaici don sarrafa rubutawa ba tare da tsari da ɓarna ba. Koyaya, idan aikace-aikacen kamfani suna buƙatar abin iya faɗi da ingantaccen aiki, ana iya samun wannan kawai idan mai watsa shiri ya ɗauki cikakken iko na duk kwararar bayanai da yankunan rikodi.
source: www.habr.com