{"id":97879,"date":"2020-10-22T20:43:09","date_gmt":"2020-10-22T18:43:09","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/administrirovanie\/tehnologii-magnitnoj-zapisi-hdd-prosto-o-slozhnom"},"modified":"2020-10-22T20:43:09","modified_gmt":"2020-10-22T18:43:09","slug":"tehnologii-magnitnoj-zapisi-hdd-prosto-o-slozhnom","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/hu\/blog\/administrirovanie\/tehnologii-magnitnoj-zapisi-hdd-prosto-o-slozhnom","title":{"rendered":"HDD m\u00e1gneses t\u00e1rol\u00e1si technol\u00f3gi\u00e1k: egyszer\u0171en a bonyolult","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\"HDD
\nA vil\u00e1g els\u0151 merevlemeze, az IBM RAMAC 305, 1956-ban jelent meg, mind\u00f6ssze 5 MB adatot tudott t\u00e1rolni, mik\u00f6zben 970 kg-ot nyomott, m\u00e9rete pedig egy ipari h\u0171t\u0151szekr\u00e9nnyel volt egyen\u00e9rt\u00e9k\u0171. A modern v\u00e1llalati z\u00e1szl\u00f3shaj\u00f3k m\u00e1r 20 TB-os kapacit\u00e1ssal b\u00fcszk\u00e9lkedhetnek. Csak k\u00e9pzelj\u00fck el: 64 \u00e9vvel ezel\u0151tt, ahhoz, hogy ilyen mennyis\u00e9g\u0171 inform\u00e1ci\u00f3t r\u00f6gz\u00edtsenek, t\u00f6bb mint 4 milli\u00f3 RAMAC 305-re lett volna sz\u00fcks\u00e9g, \u00e9s a sz\u00e1madat-k\u00f6zpont m\u00e9rete, amely alkalmas lenne a t\u00e1rol\u00e1sukra, meghaladta volna a 9 n\u00e9gyzetkilom\u00e9tert, m\u00edg ma egy kis doboz elegend\u0151 lenne, amely k\u00f6r\u00fclbel\u00fcl 700 grammot nyom! Nagyban ezt a hihetetlen t\u00e1rol\u00e1si s\u0171r\u0171s\u00e9g n\u00f6veked\u00e9st a m\u00e1gneses felv\u00e9teli m\u00f3dszerek t\u00f6k\u00e9letes\u00edt\u00e9s\u00e9vel \u00e9rt\u00e9k el.<\/a><\/noindex>
\nNehezen hihet\u0151, de a merevlemezek szerkezete alapvet\u0151en nem v\u00e1ltozik m\u00e1r k\u00f6zel 40 \u00e9ve, 1983 \u00f3ta: ekkor l\u00e1tta meg a napvil\u00e1got az els\u0151 3,5 h\u00fcvelykes winchester, a RO351, amelyet a sk\u00f3t Rodime c\u00e9g fejlesztett ki. Ez a kisbaba k\u00e9t 10 MB-os m\u00e1gneses lemezt kapott, ami azt jelenti, hogy k\u00e9tszer annyi adatot tudott t\u00e1rolni, mint az ugyanebben az \u00e9vben a Seagate \u00e1ltal a IBM 5160-as szem\u00e9lyi sz\u00e1m\u00edt\u00f3g\u00e9pekhez kiadott friss\u00edtett ST-412, amely 5,25 h\u00fcvelykes volt.<\/p>\n

\"HDD
\nRodime RO351 \u2014 a vil\u00e1g els\u0151 3,5 h\u00fcvelykes winchestere<\/i><\/p>\n

B\u00e1r innovat\u00edv \u00e9s kompakt m\u00e9retekkel rendelkezett, a RO351 megjelen\u00e9sekor gyakorlatilag senkinek sem volt sz\u00fcks\u00e9ge r\u00e1, \u00e9s minden tov\u00e1bbi pr\u00f3b\u00e1lkoz\u00e1sa a Rodime-nek, hogy bevesse mag\u00e1t a winchester piacon, kudarccal z\u00e1rult, emiatt 1991-ben a c\u00e9g k\u00e9nytelen volt le\u00e1ll\u00edtani m\u0171k\u00f6d\u00e9s\u00e9t, gyakorlatilag minden megl\u00e9v\u0151 eszk\u00f6z\u00e9t eladva \u00e9s a l\u00e9tsz\u00e1mot minim\u00e1lisra cs\u00f6kkentve. \u00c1m a Rodime-nak nem volt sorsa a cs\u0151dh\u00f6z jutni: hamarosan a legnagyobb winchester gy\u00e1rt\u00f3k kezdt\u00e9k keresni, hogy enged\u00e9lyt k\u00e9rjenek a sk\u00f3tok \u00e1ltal szabadalmaztatott form\u00e1tum haszn\u00e1lat\u00e1ra. Jelenleg a 3,5 h\u00fcvelyk az ipari \u00e9s a fogyaszt\u00f3i HDD-k el\u0151\u00e1ll\u00edt\u00e1s\u00e1nak \u00e1ltal\u00e1nosan elfogadott szabv\u00e1nya.<\/p>\n

A mesters\u00e9ges intelligencia, a Deep Learning \u00e9s az IoT megjelen\u00e9s\u00e9vel az ember \u00e1ltal l\u00e9trehozott adatok mennyis\u00e9ge lavinaszer\u0171en n\u00f6vekedni kezdett. Az IDC elemz\u0151 \u00fcgyn\u00f6ks\u00e9g becsl\u00e9se szerint 2025-re az emberek \u00e9s az \u00e1ltalunk haszn\u00e1lt eszk\u00f6z\u00f6k \u00e1ltal gener\u00e1lt inform\u00e1ci\u00f3 mennyis\u00e9ge el\u00e9rheti a 175 zettab\u00e1jtot (1 ZB = 10^21 b\u00e1jt), m\u00edg 2019-ben ez a sz\u00e1m 45 ZB, 2016-ban 16 ZB, 2006-ban pedig mind\u00f6ssze 0,16 (!) ZB volt. Az inform\u00e1ci\u00f3s robban\u00e1s kezel\u00e9s\u00e9ben a modern technol\u00f3gi\u00e1k seg\u00edtenek, k\u00f6zt\u00fck a fejlett adatr\u00f6gz\u00edt\u00e9si m\u00f3dszerek is jelent\u0151s szerepet j\u00e1tszanak.<\/p>\n

LMR, PMR, CMR \u00e9s TDMR: mi a k\u00fcl\u00f6nbs\u00e9g?<\/h2>\n

\nA merevlemezek m\u0171k\u00f6d\u00e9si elve meglehet\u0151sen egyszer\u0171. V\u00e9kony f\u00e9mlemezek, amelyek ferrom\u00e1gneses anyaggal (olyan krist\u00e1lyos anyag, amely k\u00e9pes meg\u0151rizni m\u00e1gnesess\u00e9g\u00e9t k\u00fcls\u0151 m\u00e1gneses mez\u0151 hat\u00e1sa n\u00e9lk\u00fcl a Curie h\u0151m\u00e9rs\u00e9klet alatt) vannak bevonva, nagy sebess\u00e9ggel (5400 fordulat\/perc vagy ann\u00e1l nagyobb) mozognak a \u00edr\u00f3sapk\u00e1k blokkja mellett. Amikor az \u00edr\u00f3fejhez elektromos \u00e1ramot vezetnek, v\u00e1ltoz\u00f3 m\u00e1gneses t\u00e9r j\u00f6n l\u00e9tre, amely megv\u00e1ltoztatja a ferrom\u00e1gneses anyag domainjeinek (diszkr\u00e9t ter\u00fcletek) m\u00e1gneses vektor\u00e1nak ir\u00e1ny\u00e1t. Az adatok olvas\u00e1sa vagy az elektrom\u00e1gneses indukci\u00f3 jelens\u00e9ge (a domainek szenzorhoz viszony\u00edtott mozg\u00e1sa v\u00e1ltakoz\u00f3 elektromos \u00e1ramot gener\u00e1l), vagy a gigantikus m\u00e1gneses reziszt\u00edv hat\u00e1s r\u00e9v\u00e9n t\u00f6rt\u00e9nik (a m\u00e1gneses mez\u0151 hat\u00e1s\u00e1ra a szenzor elektromos ellen\u00e1ll\u00e1sa megv\u00e1ltozik), mint ahogy azt a modern t\u00e1rol\u00f3k megval\u00f3s\u00edtj\u00e1k. Minden egyes domain egy bit inform\u00e1ci\u00f3t k\u00f3dol, logikai \u00e9rt\u00e9ket \u201e0\u201d vagy \u201e1\u201d vesz fel a m\u00e1gnesess\u00e9gi vektor ir\u00e1ny\u00e1t\u00f3l f\u00fcgg\u0151en.<\/p>\n

Hossz\u00fa ideig a hagyom\u00e1nyos merevlemezek a hosszanti m\u00e1gneses r\u00f6gz\u00edt\u00e9s (Longitudinal Magnetic Recording, LMR) m\u00f3dszer\u00e9t haszn\u00e1lt\u00e1k, amelyn\u00e9l a domainok m\u00e1gneses polarit\u00e1si vektora a m\u00e1gneses lemez s\u00edkj\u00e1ban helyezkedett el. A viszonylag egyszer\u0171 megval\u00f3s\u00edt\u00e1s ellen\u00e9re ennek a technol\u00f3gi\u00e1nak volt egy jelent\u0151s h\u00e1tr\u00e1nya: ahhoz, hogy lek\u00fczdj\u00fck a koercitivit\u00e1st (a m\u00e1gneses r\u00e9szecsk\u00e9k egydomainbe val\u00f3 \u00e1tmenet\u00e9t), a nyomvonalak k\u00f6z\u00f6tt jelent\u0151s v\u00e9d\u0151z\u00f3n\u00e1t (\u00fagynevezett guard space) kellett hagyni. Ennek k\u00f6vetkezt\u00e9ben a technol\u00f3gia v\u00e9g\u00e9n el\u00e9rt maxim\u00e1lis r\u00f6gz\u00edt\u00e9si s\u0171r\u0171s\u00e9g mind\u00f6ssze 150 Gbit\/inch\u00b2 volt.<\/p>\n

\"HDD
\n2010-re az LMR-t gyakorlatilag teljesen felv\u00e1ltotta a PMR (Perpendicular Magnetic Recording \u2014 mer\u0151leges m\u00e1gneses r\u00f6gz\u00edt\u00e9s). A technol\u00f3gia f\u0151 k\u00fcl\u00f6nbs\u00e9ge a hosszanti m\u00e1gneses r\u00f6gz\u00edt\u00e9shez k\u00e9pest abban rejlik, hogy a domainok m\u00e1gneses ir\u00e1nyults\u00e1gi vektora 90\u00b0-os sz\u00f6gben helyezkedik el a m\u00e1gneses lemezen, ami lehet\u0151v\u00e9 tette a nyomvonalak k\u00f6z\u00f6tti t\u00e1vols\u00e1g jelent\u0151s cs\u00f6kkent\u00e9s\u00e9t. <\/p>\n

Ennek k\u00f6sz\u00f6nhet\u0151en a r\u00f6gz\u00edt\u00e9si s\u0171r\u0171s\u00e9get jelent\u0151sen megn\u00f6velt\u00e9k (ak\u00e1r 1 Tbit\/inch\u00b2 a modern eszk\u00f6z\u00f6kben), an\u00e9lk\u00fcl, hogy fel\u00e1ldozt\u00e1k volna a sebess\u00e9get \u00e9s a merevlemezek megb\u00edzhat\u00f3s\u00e1g\u00e1t. Jelenleg a mer\u0151leges m\u00e1gneses r\u00f6gz\u00edt\u00e9s uralja a piacot, ez\u00e9rt gyakran nevezik CMR-nek (Conventional Magnetic Recording \u2014 hagyom\u00e1nyos m\u00e1gneses r\u00f6gz\u00edt\u00e9s). Fontos meg\u00e9rteni, hogy nincs l\u00e9nyegi k\u00fcl\u00f6nbs\u00e9g a PMR \u00e9s a CMR k\u00f6z\u00f6tt \u2014 ez csup\u00e1n a n\u00e9v egy m\u00e1sik verzi\u00f3ja.<\/p>\n

\"HDD
\nA modern merevlemezek technikai jellemz\u0151inek tanulm\u00e1nyoz\u00e1sa sor\u00e1n egy titokzatos r\u00f6vid\u00edt\u00e9ssel, a TDMR-rel is tal\u00e1lkozhat. K\u00fcl\u00f6n\u00f6sen ezt a technol\u00f3gi\u00e1t haszn\u00e1lj\u00e1k a v\u00e1llalati szint\u0171 t\u00e1rol\u00f3kban, Western Digital Ultrastar 500-as sorozat\u00e1ban.<\/a><\/noindex>A fizika szempontj\u00e1b\u00f3l a TDMR (ami a Two Dimensional Magnetic Recording \u2014 k\u00e9tdimenzi\u00f3s m\u00e1gneses r\u00f6gz\u00edt\u00e9s r\u00f6vid\u00edt\u00e9se) semmiben sem k\u00fcl\u00f6nb\u00f6zik a j\u00f3l ismert PMR-t\u0151l: mint kor\u00e1bban, itt is egym\u00e1sra nem ker\u00fcl\u0151 nyomvonalakr\u00f3l van sz\u00f3, amelyek domainjei mer\u0151legesen helyezkednek el a m\u00e1gneses lapok s\u00edkj\u00e1ra. A technol\u00f3gi\u00e1k k\u00f6z\u00f6tti k\u00fcl\u00f6nbs\u00e9g az inform\u00e1ci\u00f3 olvas\u00e1s\u00e1nak megk\u00f6zel\u00edt\u00e9s\u00e9ben rejlik.<\/p>\n

A TDMR technol\u00f3gi\u00e1val k\u00e9sz\u00fclt merevlemezek m\u00e1gneses fejeiben minden \u00edr\u00f3fejhez k\u00e9t olvas\u00f3 \u00e9rz\u00e9kel\u0151 tartozik, amelyek egyszerre olvass\u00e1k az adatokat minden egyes p\u00e1ly\u00e1r\u00f3l. Ez a redundancia lehet\u0151v\u00e9 teszi a HDD vez\u00e9rl\u0151 sz\u00e1m\u00e1ra, hogy hat\u00e9konyan sz\u0171rje az elektrom\u00e1gneses zajokat, amelyek a p\u00e1ly\u00e1k k\u00f6z\u00f6tti interferenci\u00e1b\u00f3l (Intertrack Interference, ITI) ad\u00f3dnak.<\/p>\n

\"HDD
\nAz ITI probl\u00e9m\u00e1j\u00e1nak megold\u00e1sa k\u00e9t rendk\u00edv\u00fcl fontos el\u0151nyt biztos\u00edt:<\/p>\n

    \n
  1. a zajszint cs\u00f6kkent\u00e9se lehet\u0151v\u00e9 teszi az \u00edr\u00e1s s\u0171r\u0171s\u00e9g\u00e9nek n\u00f6vel\u00e9s\u00e9t a p\u00e1ly\u00e1k k\u00f6z\u00f6tti t\u00e1vols\u00e1g cs\u00f6kkent\u00e9s\u00e9vel, ami ak\u00e1r 10%-os kapacit\u00e1s n\u00f6veked\u00e9st jelent a hagyom\u00e1nyos PMR-hez k\u00e9pest;<\/li>\n
  2. a RVS technol\u00f3gi\u00e1val \u00e9s a h\u00e1rom poz\u00edci\u00f3s mikroaktorl\u00f3val kombin\u00e1lva a TDMR hat\u00e9konyan k\u00e9pes ellen\u00e1llni a merevlemezek m\u0171k\u00f6d\u00e9s\u00e9b\u0151l ered\u0151 rot\u00e1ci\u00f3s vibr\u00e1ci\u00f3nak, ami seg\u00edt a teljes\u00edtm\u00e9ny stabil szinten tart\u00e1s\u00e1ban m\u00e9g a legnehezebb \u00fczemel\u00e9si k\u00f6r\u00fclm\u00e9nyek k\u00f6z\u00f6tt is.<\/li>\n<\/ol>\n

    <\/p>\n

    Mi az az SMR \u00e9s hogyan m\u0171k\u00f6dik?<\/h2>\n

    \nAz \u00edr\u00f3fej m\u00e9rete k\u00f6r\u00fclbel\u00fcl 1,7-szer nagyobb, mint az olvas\u00f3 \u00e9rz\u00e9kel\u0151\u00e9. Ez a jelent\u0151s k\u00fcl\u00f6nbs\u00e9g el\u00e9gg\u00e9 egyszer\u0171en magyar\u00e1zhat\u00f3: ha az \u00edr\u00f3modult m\u00e9g kisebbre k\u00e9sz\u00edtj\u00fck, az \u00e1ltala gener\u00e1lt m\u00e1gneses mez\u0151 nem lesz elegend\u0151 a ferroelektromos r\u00e9teg domainjeinek m\u00e1gneses kezel\u00e9s\u00e9re, \u00edgy az adatok egyszer\u0171en nem fognak megmaradni. Az olvas\u00f3 \u00e9rz\u00e9kel\u0151 eset\u00e9ben ez a probl\u00e9ma nem \u00e1ll fenn. S\u0151t, miniat\u00fcriz\u00e1l\u00e1sa lehet\u0151s\u00e9get ad a fent eml\u00edtett ITI hat\u00e1s\u00e1nak tov\u00e1bbi cs\u00f6kkent\u00e9s\u00e9re az inform\u00e1ci\u00f3k olvas\u00e1si folyamat\u00e1ban.<\/p>\n

    Ez a t\u00e9ny fekszik a cser\u00e9p alak\u00fa m\u00e1gneses felv\u00e9tel (Shingled Magnetic Recording, SMR) alapj\u00e1ban. N\u00e9zz\u00fck meg, hogyan m\u0171k\u00f6dik ez. A hagyom\u00e1nyos PMR haszn\u00e1latakor az \u00edr\u00f3fej minden egyes kor\u00e1bbi p\u00e1ly\u00e1hoz k\u00e9pest a sz\u00e9less\u00e9ge + a v\u00e9d\u0151 t\u00e9r (guard space) t\u00e1vols\u00e1gra eltolva helyezkedik el.<\/p>\n

    \"HDD
    \nA cser\u00e9p m\u00f3dszer alkalmaz\u00e1sa eset\u00e9n a fej csak a sz\u00e9less\u00e9g\u00e9nek egy r\u00e9sz\u00e9re mozdul el el\u0151re, \u00edgy minden el\u0151z\u0151 s\u00e1v r\u00e9szben fel\u00fcl\u00edr\u00f3dik a k\u00f6vetkez\u0151 \u00e1ltal: a m\u00e1gneses s\u00e1vok egym\u00e1sra helyezkednek, mint a tet\u0151cser\u00e9p. Ez a megk\u00f6zel\u00edt\u00e9s lehet\u0151v\u00e9 teszi a felv\u00e9teli s\u0171r\u0171s\u00e9g tov\u00e1bbi n\u00f6vel\u00e9s\u00e9t, ak\u00e1r 10%-os kapacit\u00e1sn\u00f6veked\u00e9st biztos\u00edtva, an\u00e9lk\u00fcl, hogy ez a leolvas\u00e1si folyamatra hat\u00e1ssal lenne. P\u00e9ld\u00e1ul eml\u00edthet\u0151     Western Digital Ultrastar DC HC 650<\/a><\/noindex> \u2014 a vil\u00e1g els\u0151 3,5 h\u00fcvelykes, 20 TB-os SATA\/SAS interf\u00e9sz\u0171 t\u00e1rol\u00f3i, amelyek megjelen\u00e9se \u00e9ppen az \u00faj m\u00e1gneses r\u00f6gz\u00edt\u00e9si technol\u00f3gi\u00e1nak k\u00f6sz\u00f6nhet\u0151. \u00cdgy az SMR-lemezekre val\u00f3 \u00e1tt\u00e9r\u00e9s lehet\u0151v\u00e9 teszi az adatok t\u00e1rol\u00e1si s\u0171r\u0171s\u00e9g\u00e9nek n\u00f6vel\u00e9s\u00e9t ugyanazon \u00e1llv\u00e1nyok eset\u00e9ben, minim\u00e1lis IT-infrastrukt\u00fara-moderniz\u00e1l\u00e1si k\u00f6lts\u00e9gekkel.<\/p>\n

    \"HDD
    \nB\u00e1r ez a jelent\u0151s el\u0151ny figyelemre m\u00e9lt\u00f3, az SMR-nek van nyilv\u00e1nval\u00f3 h\u00e1tr\u00e1nya is. Mivel a m\u00e1gneses s\u00e1vok egym\u00e1sra helyezkednek, az adatok friss\u00edt\u00e9se eset\u00e9n nemcsak a sz\u00fcks\u00e9ges r\u00e9szt, hanem a m\u00e1gneses lemezen bel\u00fcli \u00f6sszes k\u00e9s\u0151bbi s\u00e1vot is fel\u00fcl kell \u00edrni, amelynek m\u00e9rete t\u00f6bb mint 2 terab\u00e1jt is lehet, ami komoly teljes\u00edtm\u00e9nycs\u00f6kken\u00e9st okozhat.<\/p>\n

    A probl\u00e9ma megold\u00e1s\u00e1ban seg\u00edt a s\u00e1vok bizonyos sz\u00e1m\u00e1nak elk\u00fcl\u00f6n\u00edtett csoportokba t\u00f6rt\u00e9n\u0151 egyes\u00edt\u00e9se, amelyeket z\u00f3n\u00e1knak neveznek. B\u00e1r ez a megk\u00f6zel\u00edt\u00e9s kiss\u00e9 cs\u00f6kkenti a HDD \u00e1ltal\u00e1nos kapacit\u00e1s\u00e1t (mivel a z\u00f3n\u00e1k k\u00f6z\u00f6tt elegend\u0151 t\u00e1vols\u00e1got kell tartani, hogy megakad\u00e1lyozz\u00e1k a szomsz\u00e9dos csoportok s\u00e1vjainak fel\u00fcl\u00edr\u00e1s\u00e1t), ez jelent\u0151sen felgyors\u00edtja az adatok friss\u00edt\u00e9s\u00e9nek folyamat\u00e1t, mivel most m\u00e1r csak a korl\u00e1tozott sz\u00e1m\u00fa s\u00e1v \u00e9rintett benne.<\/p>\n

    \"HDD
    \nA cser\u00e9p m\u00e1gneses r\u00f6gz\u00edt\u00e9snek t\u00f6bb megval\u00f3s\u00edt\u00e1si m\u00f3dja van:<\/p>\n