Yekemîn dîska hişk a cîhanê, IBM RAMAC 305, ku di sala 1956-an de derketibû, tenê 5 MB daneya xwe girtibû, giraniya wê 970 kg bû û bi mezinahiyê bi sarincokek pîşesaziyê ve dihat berhev kirin. Alên pargîdaniyên nûjen dikarin bi kapasîteya 20 TB pesnê xwe bidin. Tenê bifikire: 64 sal berê, ji bo tomarkirina vê hêjmara agahiyê, dê zêdetirî 4 mîlyon RAMAC 305 hewce bûya, û mezinahiya navenda daneyê ya ku ji bo bicîhkirina wan hewce dike dê ji 9 kîlometre çargoşe derbas bibûya, lê îro qutiyek piçûk ku giraniya wê ye. nêzîkî 700 gram! Bi gelek awayan, ev zêdebûnek bêhempa ya di dendika hilanînê de bi saya pêşkeftinên di rêbazên tomarkirina magnetîkî de hate bidestxistin.
Zehmet e ku meriv bawer bike, lê sêwirana bingehîn a dîskên hişk hema hema 40 sal e ku ji sala 1983-an dest pê kiriye neguheriye: wê hingê yekem dîska 3,5-inch RO351, ku ji hêla pargîdaniya Skotlandî Rodime ve hatî pêşve xistin, ronahiya rojê dît. Vê pitikê du platterên magnetîkî yên her yek 10 MB hebûn, yanî ew karibû du caran bêtir daneyan bigire ji ya nûvekirî ya 412-inç ST-5,25 Seagate di heman salê de ji bo komputerên kesane IBM 5160 derket.
Rodime RO351 - yekem dîska 3,5-inch a cîhanê
Tevî nûbûn û mezinahiya wê ya kompakt, di dema serbestberdana wê de RO351 bi pratîkî ji kesî re bêkêr bû, û hemî hewildanên din ên Rodime ku di bazara dîska hişk de cîh bigire têk çû, ji ber vê yekê di sala 1991-an de pargîdanî neçar ma. ji bo rawestandina çalakiyên xwe, firotina hema hema hemî hebûnên heyî û kêmkirina karmendan bi kêmî ve. Lêbelê, Rodime ne qeder bû ku îflas bike: di demek kurt de mezintirîn hilberînerên dîska hişk dest pê kir ku pê re têkilî daynin, xwestin ku destûrnameyek bikirin da ku faktora formê ya ku ji hêla Skotlandan ve hatî patent kirin bikar bînin. Heya nuha, 3,5 inç standarda gelemperî ya pejirandî ye ji bo hilberîna hem HDD-yên xerîdar û hem jî ajokarên pola pargîdaniyê.
Bi hatina torên neuralî, Fêrbûna Kûr û Înternetê ya Tiştan (IoT), qebareya daneya ku ji hêla mirovahiyê ve hatî afirandin dest pê kir ku bi rengek berbiçav mezin bibe. Li gorî texmînên ajansa analîtîk IDC, heta sala 2025-an rêjeya agahdariya ku hem ji hêla mirovan bixwe û hem jî ji hêla cîhazên li dora me ve hatî çêkirin dê bigihîje 175 zetabyte (1 Zbyte = 1021 bytes) û ev yek tevî ku di sala 2019-an de ev yek bû 45 Zbyte. , di sala 2016-an de - 16 Zbyte, û dîsa di sala 2006-an de, tevahiya daneyên ku di tevahiya dîroka çavdêriyê de hatine hilberandin ji 0,16 (!) Zbyte derbas nebû. Teknolojiyên nûjen ji bo rûbirûbûna teqîna agahdariyan arîkariya wan dikin, nexasim jî rêbazên çêtir ên tomarkirina daneyê ne.
LMR, PMR, CMR û TDMR: Cûdahî çi ye?
Prensîba xebata ajokarên hişk pir hêsan e. Pelqeyên metal ên tenik ên ku bi qatek maddeya ferromagnetîk ve hatine pêçan (maddeyek krîstal ku di germahiyên li jêr xala Curie de li ber zeviyek magnetîkî ya derveyî nemîne jî dikare magnetîze bimîne) li gorî yekîneya serê nivîsandinê bi leza bilind (5400 geryan di hûrdemê de an zêde). Dema ku herikîna elektrîkê li ser serê nivîsandinê tê sepandin, zeviyek magnetîkî ya guhezbar derdikeve holê, ku arastekirina vektora magnetîzasyona domên (herêmên veqetandî yên madeyê) yên ferromagnetê diguhezîne. Xwendina daneyan an ji ber fenomena înduksiyonek elektromagnetîk pêk tê (tevgera domanan li gorî senzorê dibe sedema xuyangkirina herekek elektrîkî ya guhêrbar di ya paşîn de), an jî ji ber bandorek magnetoresistive ya mezin (di bin bandora zeviyek magnetîkî ya elektrîkê de berxwedana senzorê diguhezîne), wekî ku di ajokarên nûjen de tête bicîh kirin. Her domain yek bit agahiyê şîfre dike, nirxa mentiqî "0" an "1" li gorî rêgeza vektora magnetîzasyonê digire.
Demek dirêj, ajokên hişk rêbaza Tomarkirina Magnetîkî ya Dirêj (LMR) bikar anîn, ku tê de vektora magnetîzasyona domainê di balafira plakaya magnetîkî de dima. Tevî sadebûna nîsbî ya pêkanînê, vê teknolojiyê kêmasiyek girîng hebû: ji bo ku zordestiyê (veguhestina pariyên magnetîkî di rewşek yek-domînê de) derbas bibe, diviya bû ku herêmek tampon a berbiçav (ku jê re tê gotin cîhê cerdevaniyê) were hiştin. tracks. Wekî encamek, herî zêde dendika tomarkirinê ya ku di dawiya vê teknolojiyê de hate bidestxistin tenê 150 Gbit/inch2 bû.
Di sala 2010 de, LMR hema hema bi tevahî ji hêla PMR (Perpendicular Magnetic Recording) ve hate guherandin. Cûdahiya sereke di navbera vê teknolojiyê û tomarkirina magnetîkî ya dirêj de ev e ku vektora rêgeza magnetîkî ya her domainê li goşeyek 90 ° li ser rûyê plakaya magnetîkî ye, ku valahiya di navbera rêçikan de bi girîngî kêm kiriye.
Ji ber vê yekê, qelsiya tomarkirina daneyê bi girîngî zêde bû (di cîhazên nûjen de heya 1 Tbit/in2), bêyî ku qurbankirina taybetmendiyên bilez û pêbaweriya dîskên hişk bike. Heya nuha, tomarkirina magnetîkî ya perpendîkuler li sûkê serdest e, ji ber vê yekê ew bi gelemperî CMR (Tomarkirina Magnetîkî ya Peymandar) jî tê gotin. Di heman demê de, hûn hewce ne ku fêm bikin ku di navbera PMR û CMR de bê guman cûdahî tune - ew tenê guhertoyek cûda ya navî ye.
Dema ku hûn taybetmendiyên teknîkî yên dîskên hişk ên nûjen dixwînin, dibe ku hûn bi kurteya nepenî ya TDMR re jî werin. Bi taybetî, ev teknolojî ji hêla ajokarên pola pargîdanî ve tê bikar anîn . Ji xala fîzîkê ve, TDMR (ku tê wateya Tomarkirina Magnetîkî ya Du Dimensîyonî) ji PMR-ya asayî ne cûda ye: wekî berê, em bi rêyên ne-navber re mijûl dibin, ku domên wan berbi plana magnetîkî ve girêdayî ne. plates. Cûdahiya di navbera teknolojiyê de di nêzîkbûna xwendina agahdariyan de ye.
Di bloka serê magnetîkî ya dîskên hişk de ku bi teknolojiya TDMR ve hatî afirandin, her serê nivîsandinê du senzorên xwendinê hene ku bi hevdemî daneya ji her rêça derbasbûyî dixwînin. Ev zêdebûn rê dide kontrolkerê HDD-ê ku bi bandor dengê elektromagnetîk fîlter bike, ku xuyangiya wê ji ber navbeynkariya intertrack (ITI) pêk tê.
Çareserkirina pirsgirêka ITI du feydeyên pir girîng peyda dike:
- kêmkirina faktora deng destûrê dide te ku hûn bi kêmkirina dûrahiya di navbera rêkan de dendika tomarkirinê zêde bikin, li gorî PMR-ya adetî bi qasî 10% qezencek peyda dike;
- Bi teknolojiya RVS û mîkroaktûatorek sê-pozîsyonê re, TDMR bi bandor li dijî vibrasyona zivirî ya ku ji hêla dîskên hişk ve hatî çêkirin li ber xwe dide, di şert û mercên xebitandinê yên herî dijwar de jî dibe alîkar ku bigihîje astên domdar ên performansê.
SMR çi ye û bi çi tê xwarin?
Mezinahiya serê nivîsandinê li gorî mezinahiya sensora xwendinê bi qasî 1,7 carî mezintir e. Cûdahiyek wusa berbiçav dikare bi hêsanî were ravekirin: heke modula tomarkirinê hê piçûktir were çêkirin, hêza qada magnetîkî ya ku ew dikare çêbike dê têra magnetîzekirina domên qata ferromagnetic neke, ku tê vê wateyê ku dane bi tenê dê neyên hilanîn. Di rewşa senzorek xwendinê de, ev pirsgirêk dernakeve. Zêdetir: piçûkkirina wê gengaz dike ku bandora ITI-ya jorîn li ser pêvajoya xwendina agahdariyê bêtir kêm bike.
Vê rastiyê bingeha Tomarkirina Magnetîkî ya Shingled (SMR) ava kir. Ka em fêr bibin ka ew çawa dixebite. Dema ku PMR-ya kevneşopî bikar tînin, serê nivîsandinê li gorî her rêça berê bi dûrahiyek bi firehiya wê + firehiya cîhê cerdevaniyê ve tê guheztin.
Dema ku rêbaza tomarkirina magnetîkî ya bi sergirtî bikar tîne, serê nivîsandinê tenê beşek ji firehiya xwe ber bi pêş ve diçe, ji ber vê yekê her rêça berê ji hêla ya din ve bi qismî tê nivîsandin: rêçên magnetîkî mîna pêlên banê li hev dikevin. Ev nêzîkatî dihêle ku hûn hêjmara tomarkirinê zêde bikin, bêyî ku bandorê li pêvajoya xwendinê bike, di kapasîteya heya% 10 de qezencek peyda dike. Mînakek e - Yekem ajokarên 3.5-inch 20 TB yên cîhanê bi navgîniya SATA/SAS-ê, ku xuyangiya wan bi saya teknolojiya nû ya tomarkirina magnetîkî pêk hat. Bi vî rengî, veguheztina dîskên SMR-ê dihêle hûn ji bo nûvekirina binesaziya IT-ê bi lêçûnên hindiktirîn re dendika hilanîna daneyê di heman refikan de zêde bikin.
Tevî avantajek wusa girîng, SMR jî kêmasiyek eşkere heye. Ji ber ku rêçikên magnetîkî li ser hevûdu radibin, nûvekirina daneyan dê hewce bike ku ne tenê perçeya pêwîst, lê di heman demê de hemî şopên paşîn ên di hundurê plakaya magnetîkî de jî ji nû ve binivîsin, qebareya wan dikare ji 2 terabyte derbas bibe, ku dikare bibe sedema daketinek cidî di performansê de.
Ev pirsgirêk dikare bi berhevkirina hejmarek hin rêgezan di nav komên cihêreng ên bi navê dever têne çareser kirin. Her çend ev nêzîkatiya organîzekirina hilanîna daneyan hinekî kapasîteya giştî ya HDD-ê kêm dike (ji ber ku pêdivî ye ku valahiya têr di navbera deveran de were domandin da ku rêyên komên cîran nenivîsin), ew dikare bi girîngî pêvajoya nûvekirina daneyan bilez bike, ji nuha ve. tenê hejmareke sînorkirî ya tracks tê de beşdar in.
Tomarkirina magnetîkî ya pelê çend vebijarkên pêkanînê vedihewîne:
- Drive Birêvebir SMR
Feydeya wê ya sereke ev e ku ne hewce ye ku nermalava mêvandar û/an hardware biguhezîne, ji ber ku kontrolker HDD prosedûra tomarkirina daneyê kontrol dike. Ajokarên weha dikarin bi her pergalek ku xwedan pêwendiya pêdivî ye (SATA an SAS) ve were girêdan, piştî ku ajoker dê tavilê ji bo karanîna amade be.
Kêmasiya vê nêzîkatiyê ev e ku astên performansê diguhezin, ku Drive Managed SMR ji bo serîlêdanên pargîdaniyê yên ku performansa pergalê ya domdar krîtîk e neguncan e. Lêbelê, ajokarên weha di senaryoyên ku dihêlin wextê têr ji bo defragmentasyona daneya paşîn çêbibe baş performansê dikin. Mînakî, ajokarên DMSMR , ku ji bo karanîna wekî beşek ji NAS-ya piçûk a 8-bay-ê xweşbînkirî ye, dê ji bo arşîvkirin an pergalek hilanînê ya ku hewceyê hilanîna paşpirtikan a dirêj-dirêj hewce dike, vebijarkek hêja be.
- Host Managed SMR
Host Managed SMR ji bo karanîna di hawîrdorek pargîdanî de bicîhkirina tomarkirinê ya bijartî ye. Di vê rewşê de, pergala mêvandar bixwe berpirsiyariya birêvebirina herikîna daneyan û operasyonên xwendin/nivîsandinê ye, ji bo van armancan pêvekên navberê yên ATA (Zoned Device ATA Command Set, ZAC) û SCSI (Fermanên Bloka Zoned, ZBC) ku ji hêla INCITS ve hatî pêşve xistin bikar tîne. Komîteyên T10 û T13.
Dema ku HMSMR bikar tînin, tevahî kapasîteya hilanînê ya berdest a ajokerê li du celeb deveran tê dabeş kirin: Herêmên kevneşopî, ku ji bo hilanîna metadata û tomarkirina rasthatî têne bikar anîn (bi bingehîn rola cache-ê dilîzin), û Herêmên Pêwîstî yên Nivîsandinê yên Rêzdar, yên ku dagir dikin. beşek mezin ji kapasîteya giştî ya dîska hişk a ku tê de dane bi hişkî li pey hev têne nivîsandin. Daneyên ji rêzê li deverek cache-ê têne hilanîn, ku ji wir paşê dikare were veguheztin qada nivîsandinê ya rêzdar. Bi saya vê yekê, hemî sektorên laşî bi rêzê ve di rêça radial de têne nivîsandin û tenê piştî veguheztinek çerxîkî ji nû ve têne nivîsandin, ku destûrê dide performansa pergalê ya domdar û pêşbînbar. Di heman demê de, ajokarên HMSMR bi heman rengî wekî ajokarên ku PMR-ya standard bikar tînin, emrên xwendina rasthatî piştgirî dikin.
Host Managed SMR di dîskên hişk ên pola pargîdanî de tête bicîh kirin .
Rêze ajokarên SATA û SAS-ê yên bi kapasîteya bilind vedihewîne ku ji bo karanîna li navendên daneya hîperscale hatine çêkirin. Piştgiriya ji bo Host Managed SMR bi girîngî qada serîlêdana ajokarên hişk berfireh dike: ji bilî pergalên hilanînê, ew ji bo hilanîna ewr, CDN an platformên streaming bêkêmasî ne. Kapasîteya bilind a dîskên hişk dihêle ku hûn bi lêçûnên nûvekirina hindiktirîn, û xerckirina hêza kêm (ji 0,29 watt per terabyte agahdariya hilanîn) û belavbûna germê (bi navînî 5 °C kêmtir) bi giranî zencîra hilanînê (di heman refikan de) zêde bikin. ji analogan) - lêçûnên xebitandinê yên ji bo domandina navenda daneyê bêtir kêm bikin.
Tenê kêmasiya HMSMR tevliheviya têkildar a pêkanînê ye. Tişt ev e ku îro tu pergalek xebitandinê an serîlêdanek nikare bi ajokarên wusa ji qutiyê re bixebite, ji ber vê yekê ji bo adaptasyona binesaziya IT-ê guheztinên cidî di stûyê nermalavê de hewce ne. Berî her tiştî, ev yek, bê guman, OS-ê bixwe jî eleqedar dike, ku di şert û mercên navendên daneya nûjen de ku serverên pir-bingehîn û pir-socket bikar tînin karekî pir ne-pîvan e. Hûn dikarin li ser vebijarkên ji bo bicihanîna piştgiriya SMR-ya Birêvebir a Host li ser çavkaniyek pispor bêtir fêr bibin , ji bo pirsgirêkên hilanîna daneyên zonî ve girêdayî ye. Agahdariya ku li vir hatî berhev kirin dê ji we re bibe alîkar ku hûn pêşî amadebûna binesaziya IT-ya xwe ji bo veguheztina pergalên hilanîna deverê binirxînin.
- Host Aware SMR (Host Aware SMR)
Amûrên çalakkirî yên Host Aware SMR rehetî û nermbûna Drive Managed SMR bi leza nivîsandina bilind a Host Managed SMR re hevûdu dikin. Van ajokeran bi pergalên hilanînê yên mîras re lihevhatî ne û dikarin bêyî kontrola rasterast ji mêvandar bixebitin, lê di vê rewşê de, wekî ajokarên DMSMR, performansa wan nediyar dibe.
Mîna Host Managed SMR, Host Aware SMR du celeb deveran bikar tîne: Herêmên kevneşopî yên ji bo nivîsandina rasthatî û Herêmên Vebijarkî yên Nivîsandina Rêzdar. Ya paşîn, berevajî Herêmên Pêwîst ên Nivîsandina Rêzdar ên ku li jor hatine destnîşan kirin, heke ew dest bi tomarkirina daneyan ji rêzê bikin, bixweber di kategoriya yên birêkûpêk de têne veguheztin.
Pêkanîna SMR-agahdar mekanîzmayên hundurîn peyda dike ji bo vegerandina ji nivîsên nehevgirtî. Daneyên ji rêzê li deverên cache-ê têne nivîsandin, ji cihê ku dîsk dikare piştî ku hemî blokên pêwîst hatin wergirtin, agahdarî veguhezîne qada nivîsandina rêzdar. Dîsk tabloyek nerasterê bikar tîne da ku nivîsandina ji rêzê û defragmentasyona paşîn birêve bibe. Lêbelê, heke serîlêdanên pargîdanî performansa pêşbînîkirî û xweşbîn hewce dike, ev hîn jî tenê dikare were bidestxistin heke mêvandar kontrola tevahî hemî herikîna daneyan û deverên tomarkirinê bigire dest.
Source: www.habr.com