Дэлхийн хамгийн анхны хатуу диск болох 305 онд худалдаанд гарсан IBM RAMAC 1956 нь ердөө 5 МБ өгөгдөл агуулсан, 970 кг жинтэй, үйлдвэрлэлийн хөргөгчтэй дүйцэхүйц хэмжээний хэмжээтэй байв. Орчин үеийн корпорацын тэргүүлэх компаниуд 20 TB хүчин чадалтай. Та төсөөлөөд үз дээ: 64 жилийн өмнө ийм хэмжээний мэдээллийг бүртгэхэд 4 сая гаруй RAMAC 305 шаардлагатай байсан бөгөөд тэдгээрийг байрлуулахад шаардлагатай дата төвийн хэмжээ 9 хавтгай дөрвөлжин километрээс давсан байсан бол өнөөдөр жижиг. 700 грамм жинтэй хайрцаг! Соронзон бичлэгийн аргуудыг сайжруулсны ачаар хадгалах нягтын энэхүү гайхалтай өсөлт олон талаараа бий болсон.
Итгэхэд бэрх ч хатуу дискний үндсэн загвар 40 оноос хойш бараг 1983 жилийн турш өөрчлөгдөөгүй: Шотландын Rodime компанийн бүтээсэн анхны 3,5 инчийн RO351 хатуу диск тэр үед л гэрэлтсэн юм. Энэ хүүхэд тус бүр нь 10 МБ хэмжээтэй хоёр соронзон хавтантай байсан бөгөөд тэр жилдээ IBM 412 персонал компьютерт зориулан гаргасан шинэчлэгдсэн 5,25 инчийн ST-5160 Seagate загвараас хоёр дахин их мэдээлэл хадгалах чадвартай байжээ.
Rodime RO351 - дэлхийн анхны 3,5 инчийн хатуу диск
Инноваци, авсаархан хэмжээтэй хэдий ч RO351 нь худалдаанд гарах үед хэнд ч хэрэггүй болж хувирсан бөгөөд Родиме хатуу дискний зах зээлд байр сууриа олох гэсэн бүх оролдлого бүтэлгүйтсэн тул 1991 онд компанийг албадан гаргахаас өөр аргагүй болжээ. үйл ажиллагаагаа зогсоож, одоо байгаа бараг бүх хөрөнгийг зарж, ажилтнуудаа хамгийн бага хэмжээнд хүртэл цомхотгох. Гэсэн хэдий ч Родиме дампуурахгүй байсан: удалгүй хамгийн том хатуу диск үйлдвэрлэгчид Шотландын патентлагдсан форм факторыг ашиглах лиценз худалдаж авахыг хүсч, түүнтэй холбогдож эхлэв. Одоогийн байдлаар 3,5 инч нь өргөн хэрэглээний HDD болон аж ахуйн нэгжийн ангиллын хөтчүүдийг үйлдвэрлэхэд нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн стандарт юм.
Мэдрэлийн сүлжээ, Deep Learning, Internet of Things (IoT) бий болсноор хүн төрөлхтний бүтээсэн өгөгдлийн хэмжээ асар хурдацтай өсч эхэлсэн. IDC аналитик агентлагийн тооцоолсноор 2025 он гэхэд хүмүүсийн өөрсдөө болон бидний эргэн тойрон дахь төхөөрөмжүүдийн үүсгэсэн мэдээллийн хэмжээ 175 зеттабайт (1 Збайт = 1021 байт) хүрэх бөгөөд энэ нь 2019 онд 45 Збайт болсон ч гэсэн. , 2016 онд - 16 Збайт, 2006 онд бүх ажиглагдаж болохуйц түүхэнд нийтлэгдсэн өгөгдлийн нийт хэмжээ 0,16 (!) Збайтаас хэтрэхгүй байна. Орчин үеийн технологи нь мэдээллийн тэсрэлтийг даван туулахад тусалдаг бөгөөд үүнээс гадна мэдээлэл бүртгэх сайжруулсан аргууд байдаг.
LMR, PMR, CMR ба TDMR: ялгаа нь юу вэ?
Хатуу дискний ажиллах зарчим нь маш энгийн. Ферросоронзон материалын давхаргаар бүрсэн нимгэн металл ялтсууд (Кюри цэгээс доош температурт гадны соронзон орны нөлөөлөлд өртөөгүй ч соронзлогдсон хэвээр байх талст бодис) бичих толгойн нэгжтэй харьцангуй өндөр хурдтайгаар (минутанд 5400 эргэлт эсвэл) хөдөлдөг. илүү). Бичгийн толгойд цахилгаан гүйдэл хэрэглэх үед хувьсах соронзон орон үүсдэг бөгөөд энэ нь ферромагнетийн домэйнуудын (бодисын салангид хэсгүүд) соронзлолын векторын чиглэлийг өөрчилдөг. Өгөгдөл унших нь цахилгаан соронзон индукцийн үзэгдлийн улмаас (мэдрэгчтэй харьцуулахад домэйнуудын хөдөлгөөн нь хувьсах цахилгаан гүйдэл үүсгэдэг), эсвэл асар том соронзон эсэргүүцэлтэй (соронзон орны нөлөөн дор цахилгаан соронзон) үүсдэг. мэдрэгчийн эсэргүүцэл өөрчлөгддөг), орчин үеийн хөтөчүүдэд хэрэгждэг. Домэйн бүр нэг бит мэдээллийг кодлож, соронзлолын векторын чиглэлээс хамааран "0" эсвэл "1" логик утгыг авдаг.
Удаан хугацааны туршид хатуу хөтчүүд нь уртын соронзон бичлэгийн (LMR) аргыг ашигладаг байсан бөгөөд энэ нь соронзон хавтангийн хавтгайд домэйн соронзлолын вектор байрладаг. Хэрэгжүүлэх харьцангуй энгийн хэдий ч энэ технологи нь мэдэгдэхүйц сул талтай байсан: албадлыг даван туулахын тулд (соронзон бөөмсийг нэг домэйн төлөвт шилжүүлэх) хооронд гайхалтай буфер бүсийг (хамгаалалтын орон зай гэж нэрлэдэг) үлдээх шаардлагатай байв. мөрүүд. Үүний үр дүнд энэ технологийн төгсгөлд хүрсэн бичлэгийн нягтрал нь ердөө 150 Гбит/инч2 байв.
2010 онд LMR бараг бүрэн солигдсон PMR (Перпендикуляр соронзон бичлэг). Энэ технологи болон уртааш соронзон бичлэгийн гол ялгаа нь домэйн тус бүрийн соронзон чиглэлийн вектор нь соронзон хавтангийн гадаргуутай 90 ° өнцгөөр байрладаг бөгөөд энэ нь зам хоорондын зайг мэдэгдэхүйц багасгасан.
Үүний ачаар хатуу дискний хурдны шинж чанар, найдвартай байдлыг алдагдуулахгүйгээр өгөгдөл бүртгэх нягтрал (орчин үеийн төхөөрөмжүүдэд 1 Tbit / in2 хүртэл) мэдэгдэхүйц нэмэгдсэн. Одоогийн байдлаар перпендикуляр соронзон бичлэг зах зээлд давамгайлж байгаа тул үүнийг ихэвчлэн CMR (Үндсэн соронзон бичлэг) гэж нэрлэдэг. Үүний зэрэгцээ, та PMR ба CMR хоёрын хооронд ямар ч ялгаа байхгүй гэдгийг ойлгох хэрэгтэй - энэ бол нэрний өөр хувилбар юм.
Орчин үеийн хатуу дискүүдийн техникийн шинж чанарыг судалж байхдаа TDMR нууцлаг товчлолтой таарч магадгүй юм. Ялангуяа энэ технологийг аж ахуйн нэгжийн ангиллын хөтчүүд ашигладаг . Физикийн үүднээс авч үзвэл TDMR (хоёр хэмжээст соронзон бичлэг - хоёр хэмжээст соронзон бичлэг) нь ердийн PMR-ээс ялгаатай биш юм: өмнөх шигээ бид огтлолцдоггүй замууд, перпендикуляр чиглэсэн домайнуудтай харьцаж байна. соронзон ялтсуудын хавтгайд. Технологийн ялгаа нь мэдээллийг унших хандлагад оршдог.
TDMR технологийг ашиглан бүтээсэн хатуу дискний соронзон толгойн блокод бичлэгийн толгой бүр дамжуулсан зам бүрээс өгөгдлийг нэгэн зэрэг уншдаг хоёр унших мэдрэгчтэй байдаг. Энэхүү илүүдэл нь HDD хянагчийг Intertrack Interference (ITI)-аас үүдэлтэй цахилгаан соронзон дуу чимээг үр дүнтэй шүүх боломжийг олгодог.
ITI-ийн асуудлыг шийдэх нь хоёр чухал ач холбогдолтой:
- дуу чимээний хүчин зүйлийг бууруулах нь ердийн PMR-тэй харьцуулахад нийт хүчин чадлыг 10% хүртэл нэмэгдүүлэх замаар замуудын хоорондох зайг багасгах замаар бичлэгийн нягтыг нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог;
- RVS технологи болон гурван байрлалтай микро идэвхжүүлэгчтэй хослуулан TDMR нь хатуу дискнээс үүдэлтэй эргэлтийн чичиргээг үр дүнтэй эсэргүүцэж, хамгийн эрэлт хэрэгцээтэй орчинд ч тогтвортой гүйцэтгэлийг хангахад тусалдаг.
SMR гэж юу вэ, юугаар хооллодог вэ?
Бичгийн толгойн хэмжээ нь унших мэдрэгчийн хэмжээтэй харьцуулахад ойролцоогоор 1,7 дахин том байна. Ийм гайхалтай ялгааг маш энгийнээр тайлбарлаж болно: хэрэв бичлэгийн модулийг илүү бяцхан болговол түүний үүсгэж болох соронзон орны хүч нь ферросоронзон давхаргын домэйнүүдийг соронзлоход хангалтгүй бөгөөд энэ нь өгөгдөл нь зүгээр л өгөгдөнө гэсэн үг юм. хадгалж болохгүй. Унших мэдрэгчийн хувьд энэ асуудал гарахгүй. Нэмж дурдахад: түүний жижигрүүлсэн байдал нь дээр дурдсан ITI-ийн мэдээллийг унших үйл явцад үзүүлэх нөлөөллийг цаашид бууруулах боломжтой болгодог.
Энэ баримт нь Shingled Magnetic Recording (SMR)-ийн үндэс суурь болсон. Энэ нь хэрхэн ажилладагийг олж мэдье. Уламжлалт PMR ашиглах үед бичгийн толгойг өмнөх зам бүртэй харьцуулахад түүний өргөн + хамгаалалтын зайны өргөнтэй (хамгаалалтын зай) тэнцүү зайд шилжүүлдэг.
Хавтантай соронзон бичлэгийн аргыг ашиглах үед бичих толгой нь зөвхөн өргөнийхээ нэг хэсгийг урагшлуулдаг тул өмнөх зам бүрийг дараагийнх нь хэсэгчлэн дарж бичдэг: соронзон замууд нь дээврийн хавтан шиг бие биентэйгээ давхцдаг. Энэхүү арга нь унших үйл явцад нөлөөлөхгүйгээр бичлэгийн нягтралыг цаашид нэмэгдүүлэх боломжийг олгож, багтаамжийг 10% хүртэл нэмэгдүүлэх боломжийг олгоно. Жишээ нь - шинэ соронзон бичлэгийн технологийн ачаар гадаад төрх нь боломжтой болсон дэлхийн анхны 3.5 инчийн 20 TB хөтчүүд SATA/SAS интерфейстэй. Тиймээс SMR диск рүү шилжих нь мэдээллийн технологийн дэд бүтцийг шинэчлэхэд хамгийн бага зардлаар нэг тавиур дахь өгөгдөл хадгалах нягтралыг нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог.
Ийм мэдэгдэхүйц давуу талыг үл харгалзан SMR нь тодорхой сул талтай байдаг. Соронзон замууд хоорондоо давхцаж байгаа тул өгөгдлийг шинэчлэхийн тулд зөвхөн шаардлагатай фрагментийг төдийгүй соронзон хавтан доторх дараачийн бүх замыг дахин бичих шаардлагатай бөгөөд эзлэхүүн нь 2 терабайтаас хэтрэх бөгөөд энэ нь гүйцэтгэлийн ноцтой уналтад хүргэж болзошгүй юм.
Тодорхой тооны замыг бүс гэж нэрлэгддэг тусдаа бүлгүүдэд нэгтгэснээр энэ асуудлыг шийдэж болно. Мэдээллийн хадгалалтыг зохион байгуулах энэ арга нь HDD-ийн нийт хүчин чадлыг бага зэрэг бууруулдаг (зэргэлдээх бүлгүүдийн мөрийг дарж бичихээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд бүс хоорондын хангалттай зайг хадгалах шаардлагатай байдаг) өнөөг хүртэл өгөгдлийг шинэчлэх үйл явцыг ихээхэн хурдасгаж чадна. зөвхөн хязгаарлагдмал тооны замууд үүнд оролцдог.
Хавтанцарын соронзон бичлэг нь хэрэгжүүлэх хэд хэдэн сонголтыг агуулдаг:
- Драйвын удирддаг SMR
Үүний гол давуу тал нь HDD хянагч нь өгөгдөл бичих процедурыг удирддаг тул хост програм хангамж ба/эсвэл техник хангамжийг өөрчлөх шаардлагагүй юм. Ийм хөтчүүдийг шаардлагатай интерфэйстэй (SATA эсвэл SAS) ямар ч системд холбож болох бөгөөд үүний дараа хөтөч шууд ашиглахад бэлэн болно.
Энэ аргын сул тал нь гүйцэтгэлийн хэлбэлзэл бөгөөд энэ нь Drive Managed SMR-г системийн гүйцэтгэлийн тогтвортой байдал чухал байдаг байгууллагын хэрэглээнд тохиромжгүй болгодог. Гэсэн хэдий ч ийм дискүүд нь далд өгөгдлийг дефрагментаци хийхэд хангалттай хугацаа өгдөг хувилбаруудад сайн ажилладаг. Жишээлбэл, DMSMR хөтчүүд Жижиг 8 булангийн NAS-д ашиглахад тохиромжтой, энэ нь урт хугацааны нөөц хадгалах шаардлагатай архивлах эсвэл нөөцлөх системийн хувьд маш сайн сонголт юм.
- Хост удирддаг SMR
Host Managed SMR нь аж ахуйн нэгжийн орчинд ашиглахад илүүд үздэг хавтанцар бичлэгийн хэрэгжилт юм. Энэ тохиолдолд хост систем өөрөө INCITS-ийн боловсруулсан ATA (Zoned Device ATA Command Set, ZAC) болон SCSI (Zoned Block Commands, ZBC) интерфэйсийн өргөтгөлүүдийг ашиглан мэдээллийн урсгал болон унших/бичих үйлдлүүдийг удирдах үүрэгтэй. Т10 ба Т13 хороод.
HMSMR-г ашиглах үед хадгалах багтаамжийг бүхэлд нь хоёр төрлийн бүсэд хуваадаг: ердийн бүсүүд (ердийн бүсүүд), эдгээр нь мета өгөгдөл болон дурын бичлэгийг хадгалахад ашиглагддаг (үнэндээ кэшийн үүрэг гүйцэтгэдэг) болон дараалсан бичих шаардлагатай бүсүүд. (дараалсан бичих бүс) нь хатуу дискний нийт багтаамжийн ихээхэн хэсгийг эзэлдэг бөгөөд өгөгдөл нь дараалсан дарааллаар бичигддэг. Эрэмбэлэгдээгүй өгөгдөл нь кэш хэсэгт хадгалагдаж, дараа нь холбогдох дараалсан бичих бүсэд шилжүүлж болно. Үүний улмаас бүх физик секторууд нь радиаль чиглэлд дараалан бичигдсэн бөгөөд зөвхөн тойруулсны дараа дарж бичигддэг бөгөөд энэ нь системийн тогтвортой, урьдчилан таамаглах боломжтой гүйцэтгэлд хүрэх боломжийг олгодог. Үүний зэрэгцээ HMSMR хөтчүүд нь стандарт PMR ашигладаг хөтчүүдтэй төстэй санамсаргүй унших командуудыг дэмждэг.
Host Managed SMR нь аж ахуйн нэгжийн түвшний хатуу дискүүдэд хэрэгждэг .
Энэ шугам нь хэт масштабтай мэдээллийн төвүүдэд ашиглах зориулалттай өндөр хүчин чадалтай SATA болон SAS хөтчүүдийг агуулдаг. Host Managed SMR-ийн дэмжлэг нь ийм хатуу дискүүдийн хэрэглээний хамрах хүрээг ихээхэн өргөжүүлдэг: нөөцлөх системээс гадна тэдгээр нь үүлэн хадгалалт, CDN эсвэл урсгалын платформд тохиромжтой. Хатуу хөтчүүдийн өндөр хүчин чадал нь хамгийн бага шинэчлэлтийн зардал, бага эрчим хүчний зарцуулалт (хадгалагдсан мэдээллийн нэг терабайт тутамд 0,29 ватт-аас ихгүй), дулааны алдагдал (дунджаар 5 ° C бага) зэргээр хадгалах нягтралыг (ижил тавиур дээр) мэдэгдэхүйц нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог. аналогиас илүү) - мэдээллийн төвийн засвар үйлчилгээний үйл ажиллагааны зардлыг цаашид бууруулах.
HMSMR-ийн цорын ганц дутагдал нь хэрэгжилтийн харьцангуй нарийн төвөгтэй байдал юм. Хамгийн гол нь өнөөдөр ямар ч үйлдлийн систем эсвэл програм ийм хөтчүүдтэй ажиллах боломжгүй тул мэдээллийн технологийн дэд бүтцийг тохируулахын тулд програм хангамжийн стекийг ноцтой өөрчлөх шаардлагатай байна. Юуны өмнө, энэ нь мэдээжийн хэрэг OS-д хамаатай бөгөөд орчин үеийн мэдээллийн төвүүдийн нөхцөлд олон цөмт болон олон сокет серверүүдийг ашиглах нь тийм ч чухал биш ажил юм. Та тусгай нөөц дээр Host Managed SMR дэмжлэгийг хэрэгжүүлэх сонголтуудын талаар илүү ихийг мэдэж болно , бүсийн өгөгдөл хадгалах асуудалд зориулагдсан. Энд цуглуулсан мэдээлэл нь бүсчилсэн хадгалах системд шилжихэд таны мэдээллийн технологийн дэд бүтцийн бэлэн байдлыг урьдчилсан байдлаар үнэлэхэд тусална.
- Host Aware SMR (Host Aware SMR)
Host Aware SMR-ийг идэвхжүүлсэн төхөөрөмжүүд нь Drive Managed SMR-ийн тав тух, уян хатан байдлыг Host Managed SMR-ийн өндөр бичих хурдтай хослуулсан. Эдгээр хөтчүүд нь хуучин хадгалалтын системүүдтэй хоцрогдсон нийцтэй бөгөөд хостоос шууд хяналтгүйгээр ажиллах боломжтой боловч энэ тохиолдолд DMSMR хөтчүүдийн нэгэн адил гүйцэтгэлийг урьдчилан таамаглах аргагүй болдог.
Host Managed SMR-ийн нэгэн адил Host Aware SMR нь хоёр төрлийн бүсийг ашигладаг: санамсаргүй бичихэд зориулсан уламжлалт бүсүүд болон дараалсан бичих давуу бүсүүд. Сүүлийнх нь дээр дурдсан дараалсан бичих шаардлагатай бүсүүдээс ялгаатай нь өгөгдлийг дарааллаар нь бүртгэж эхэлбэл автоматаар ердийн ангилалд ордог.
SMR-ийн хостыг мэддэг хэрэгжүүлэлт нь зөрчилтэй бичээсийг сэргээх дотоод механизмаар хангадаг. Санамсаргүй өгөгдөл нь кэш хэсэгт бичигдсэн бөгөөд тэндээс шаардлагатай бүх блокуудыг хүлээн авсны дараа диск нь дараалсан бичих бүсэд мэдээлэл дамжуулах боломжтой. Драйв нь дарааллаар бичих болон дэвсгэр дефрагментацийг удирдахын тулд шууд бус хүснэгтийг ашигладаг. Гэсэн хэдий ч, хэрэв аж ахуйн нэгжийн програмуудад урьдчилан таамаглаж болохуйц, оновчтой гүйцэтгэл шаардлагатай бол хост бүх өгөгдлийн урсгал болон бичих бүсийг бүрэн хянах үед л үүнийг хийх боломжтой.
Эх сурвалж: www.habr.com