L-ewwel hard drive fid-dinja, l-IBM RAMAC 305, rilaxxat fl-1956, kellu biss 5 MB ta 'dejta, kien jiżen 970 kg u kien komparabbli fid-daqs ma' friġġ industrijali. Xempji korporattivi moderni jistgħu jiftaħru b'kapaċità ta '20 TB. Immaġina: 64 sena ilu, sabiex jiġi rreġistrat dan l-ammont ta’ informazzjoni, kienu jkunu meħtieġa aktar minn 4 miljun RAMAC 305, u d-daqs taċ-ċentru tad-dejta meħtieġ biex jakkomodahom kien jaqbeż id-9 kilometri kwadri, filwaqt li llum kaxxa żgħira li tiżen madwar 700 gramma! F'ħafna modi, din iż-żieda inkredibbli fid-densità tal-ħażna nkisbet grazzi għal titjib fil-metodi ta 'reġistrazzjoni manjetika.
Huwa diffiċli li wieħed jemmen, iżda d-disinn fundamentali tal-hard drives ma nbidilx għal kważi 40 sena, li bdew fl-1983: dak huwa meta l-ewwel hard drive ta '3,5 pulzieri RO351, żviluppat mill-kumpanija Skoċċiża Rodime, rat id-dawl tal-ġurnata. Din it-tarbija kellha żewġ platters manjetiċi ta’ 10 MB kull wieħed, li jfisser li kienet kapaċi żżomm id-doppju tad-dejta mill-ST-412 Seagate aġġornat ta’ 5,25 pulzieri li ħareġ l-istess sena għall-kompjuters personali IBM 5160.
Rodime RO351 - l-ewwel hard drive fid-dinja ta' 3,5 pulzieri
Minkejja l-innovazzjoni u d-daqs kompatt tiegħu, fiż-żmien tal-ħruġ tiegħu r-RO351 irriżulta li kien prattikament inutli għal kulħadd, u kull tentattiv ieħor minn Rodime biex jidħol fis-suq tal-hard drive fallew, u għalhekk fl-1991 il-kumpanija kienet sfurzata. biex tieqaf mill-attivitajiet tagħha, tbigħ kważi l-assi eżistenti kollha u tnaqqas il-persunal għall-minimu. Madankollu, Rodime ma kienx iddestinat li jfalli: malajr bdew jikkuntattjawha l-akbar manifatturi tal-hard drive, li xtaqu jixtru liċenzja biex jużaw il-form factor patentat mill-Iskoċċiżi. Bħalissa, 3,5 pulzieri huwa l-istandard ġeneralment aċċettat għall-produzzjoni kemm ta 'HDDs tal-konsumatur kif ukoll drives ta' klassi ta 'intrapriża.
Bil-miġja ta 'netwerks newrali, Deep Learning u l-Internet tal-Oġġetti (IoT), il-volum ta' dejta maħluqa mill-umanità beda jikber b'mod esponenzjali. Skont stimi tal-aġenzija analitika IDC, sal-2025 l-ammont ta’ informazzjoni ġġenerata kemm min-nies infushom kif ukoll mill-apparati madwarna se jilħaq il-175 zettabytes (1 Zbyte = 1021 bytes), u dan minkejja li fl-2019 dan kien jammonta għal 45 Zbytes. , fl-2016 - 16 Zbytes, u lura fl-2006, l-ammont totali ta 'dejta prodotta matul l-istorja osservabbli kollha ma qabeż 0,16 (!) Zbytes. It-teknoloġiji moderni qed jgħinu biex ilaħħqu mal-isplużjoni tal-informazzjoni, li mhux l-inqas minnhom huma metodi mtejba ta 'reġistrazzjoni tad-dejta.
LMR, PMR, CMR u TDMR: X'inhi d-differenza?
Il-prinċipju tat-tħaddim tal-hard drives huwa pjuttost sempliċi. Pjanċi tal-metall irqaq miksija b'saff ta 'materjal ferromanjetiku (sustanza kristallina li tista' tibqa 'manjetizzata anki meta ma tkunx esposta għal kamp manjetiku estern f'temperaturi taħt il-punt Curie) jimxu relattiva għall-unità tar-ras tal-kitba b'veloċità għolja (5400 revoluzzjoni kull minuta jew aktar). Meta kurrent elettriku jiġi applikat għar-ras tal-kitba, jinqala' kamp manjetiku li jalterna, li jibdel id-direzzjoni tal-vettur tal-manjetizzazzjoni tad-dominji (reġjuni diskreti tal-materja) tal-ferromagnet. Il-qari tad-dejta jseħħ jew minħabba l-fenomenu ta 'induzzjoni elettromanjetika (il-moviment ta' oqsma relattivi mas-sensor jikkawża d-dehra ta 'kurrent elettriku alternanti f'dan ta' l-aħħar), jew minħabba effett magnetoresistive ġgant (taħt l-influwenza ta 'kamp manjetiku l-elettriku reżistenza tas-sensorju tinbidel), kif huwa implimentat fid-drajvs moderni. Kull dominju jikkodifika daqsxejn ta 'informazzjoni, billi jieħu l-valur loġiku "0" jew "1" skont id-direzzjoni tal-vettur tal-manjetizzazzjoni.
Għal żmien twil, hard drives użaw il-metodu ta 'Reġistrazzjoni Manjetika Lonġitudinali (LMR), li fih il-vettur tal-manjetizzazzjoni tad-dominju kien fil-pjan tal-pjanċa manjetika. Minkejja s-sempliċità relattiva tal-implimentazzjoni, din it-teknoloġija kellha żvantaġġ sinifikanti: sabiex tingħeleb il-koerċività (it-tranżizzjoni tal-partiċelli manjetiċi fi stat ta 'dominju wieħed), kellha titħalla żona ta' buffer impressjonanti (l-hekk imsejjaħ spazju ta 'gwardja) bejn il-binarji. Bħala riżultat, id-densità massima ta 'reġistrazzjoni li nkisbet fl-aħħar ta' din it-teknoloġija kienet biss 150 Gbit/pulzier2.
Fl-2010, LMR kien kważi kompletament sostitwit minn PMR (Reġistrazzjoni Manjetika Perpendikulari). Id-differenza ewlenija bejn din it-teknoloġija u r-reġistrazzjoni manjetika lonġitudinali hija li l-vettur tad-direzzjoni manjetika ta 'kull dominju jinsab f'angolu ta' 90 ° mal-wiċċ tal-pjanċa manjetika, li naqqas b'mod sinifikanti d-distakk bejn il-binarji.
Minħabba dan, id-densità tar-reġistrazzjoni tad-dejta żdiedet b'mod sinifikanti (sa 1 Tbit/in2 f'apparat modern), mingħajr ma tiġi sagrifikata l-karatteristiċi tal-veloċità u l-affidabbiltà tal-hard drives. Bħalissa, ir-reġistrazzjoni manjetika perpendikulari tiddomina s-suq, u huwa għalhekk li ħafna drabi tissejjaħ ukoll CMR (Reġistrazzjoni manjetika konvenzjonali). Fl-istess ħin, trid tifhem li m'hemm assolutament l-ebda differenza bejn PMR u CMR - hija biss verżjoni differenti tal-isem.
Filwaqt li tistudja l-karatteristiċi tekniċi tal-hard drives moderni, tista 'wkoll tiltaqa' mal-abbrevjazzjoni misterjuża TDMR. B'mod partikolari, din it-teknoloġija tintuża minn drives ta 'klassi intrapriża . Mil-lat tal-fiżika, TDMR (li tirrappreżenta Two Dimensional Magnetic Recording) mhix differenti mill-PMR tas-soltu: bħal qabel, qed nittrattaw binarji li ma jaqsmux, li l-oqsma tagħhom huma orjentati perpendikolari mal-pjan manjetiku. pjanċi. Id-differenza bejn it-teknoloġiji tinsab fl-approċċ għall-qari tal-informazzjoni.
Fil-blokka ta 'rjus manjetiċi ta' hard drives maħluqa bl-użu tat-teknoloġija TDMR, kull kap tal-kitba għandha żewġ sensuri tal-qari li simultanjament jaqraw id-dejta minn kull binarju mgħoddi. Din ir-redundancy tippermetti lill-kontrollur HDD biex jiffiltra b'mod effettiv il-ħoss elettromanjetiku, li d-dehra tiegħu hija kkawżata minn interferenza intertrack (ITI).
Is-soluzzjoni tal-problema tal-ITI tipprovdi żewġ benefiċċji estremament importanti:
- it-tnaqqis tal-fattur tal-ħoss jippermettilek li żżid id-densità tar-reġistrazzjoni billi tnaqqas id-distanza bejn il-binarji, u tipprovdi qligħ fil-kapaċità totali sa 10% meta mqabbel ma 'PMR konvenzjonali;
- Flimkien mat-teknoloġija RVS u mikro-attwatur ta 'tliet pożizzjonijiet, TDMR jirreżisti b'mod effettiv il-vibrazzjoni rotazzjonali kkawżata minn hard drives, u jgħin biex jinkisbu livelli konsistenti ta' prestazzjoni anke fl-aktar kundizzjonijiet operattivi ta 'sfida.
X'inhu SMR u ma' xiex jittiekel?
Id-daqs tar-ras tal-kitba huwa madwar 1,7 darbiet akbar meta mqabbel mad-daqs tas-sensor tal-qari. Differenza impressjonanti bħal din tista 'tiġi spjegata b'mod pjuttost sempliċi: jekk il-modulu ta' reġistrazzjoni jsir saħansitra aktar minjatura, is-saħħa tal-kamp manjetiku li jista 'jiġġenera mhux se tkun biżżejjed biex magnetize l-oqsma tas-saff ferromanjetiku, li jfisser li d-dejta sempliċement se ma jinħażenx. Fil-każ ta 'sensor tal-qari, din il-problema ma tqumx. Barra minn hekk: il-minjaturizzazzjoni tagħha tagħmilha possibbli li titnaqqas aktar l-influwenza tal-ITI hawn fuq imsemmija fuq il-proċess tal-qari tal-informazzjoni.
Dan il-fatt ifforma l-bażi tar-Reġistrazzjoni Manjetika Shingled (SMR). Ejja nsemmu kif taħdem. Meta tuża PMR tradizzjonali, ir-ras tal-kitba hija mċaqalqa relattiva għal kull track preċedenti b'distanza ugwali għall-wisa 'tagħha + il-wisa' tal-ispazju ta 'lqugħ.
Meta tuża l-metodu ta 'reġistrazzjoni manjetika bil-madum, ir-ras tal-kitba timxi 'l quddiem biss parti mill-wisa' tagħha, għalhekk kull binarju preċedenti huwa parzjalment miktub fuqu minn dak li jmiss: il-binarji manjetiċi jikkoinċidu lil xulxin bħal madum tas-soqfa. Dan l-approċċ jippermettilek li tkompli żżid id-densità tar-reġistrazzjoni, u tipprovdi qligħ fil-kapaċità sa 10%, mingħajr ma taffettwa l-proċess tal-qari. Eżempju huwa - l-ewwel drives fid-dinja ta '3.5 pulzieri 20 TB b'interface SATA/SAS, li d-dehra tagħha saret possibbli grazzi għat-teknoloġija ġdida ta' reġistrazzjoni manjetika. Għalhekk, it-tranżizzjoni għal diski SMR tippermettilek li żżid id-densità tal-ħażna tad-dejta fl-istess xtillieri bi spejjeż minimi għall-aġġornament tal-infrastruttura tal-IT.
Minkejja tali vantaġġ sinifikanti, SMR għandu wkoll żvantaġġ ovvju. Peress li l-binarji manjetiċi jikkoinċidu lil xulxin, l-aġġornament tad-dejta se jeħtieġ kitba mill-ġdid mhux biss il-framment meħtieġ, iżda wkoll il-binarji kollha sussegwenti fi ħdan il-platter manjetiku, li l-volum tiegħu jista 'jaqbeż iż-2 terabytes, li jista' jwassal għal tnaqqis serju fil-prestazzjoni.
Din il-problema tista 'tiġi solvuta billi tgħaqqad ċertu numru ta' binarji fi gruppi separati msejħa żoni. Għalkemm dan l-approċċ għall-organizzazzjoni tal-ħażna tad-dejta jnaqqas xi ftit il-kapaċità ġenerali tal-HDD (peress li huwa meħtieġ li jinżammu lakuni suffiċjenti bejn iż-żoni biex jipprevjenu li l-binarji minn gruppi maġenb jinkitbu fuqhom), jista’ jħaffef b’mod sinifikanti l-proċess tal-aġġornament tad-dejta, peress li issa numru limitat biss ta' binarji huma involuti fiha.
Ir-reġistrazzjoni manjetika tal-madum tinvolvi diversi għażliet ta 'implimentazzjoni:
- Drive Immexxi SMR
Il-vantaġġ ewlieni tiegħu huwa li m'hemmx bżonn li jiġi mmodifikat is-softwer u/jew il-ħardwer ospitanti, peress li l-kontrollur tal-HDD jieħu l-kontroll tal-proċedura tar-reġistrazzjoni tad-dejta. Drives bħal dawn jistgħu jiġu konnessi ma 'kwalunkwe sistema li għandha l-interface meħtieġa (SATA jew SAS), wara li d-drajv ikun immedjatament lest għall-użu.
L-iżvantaġġ ta 'dan l-approċċ huwa li l-livelli ta' prestazzjoni jvarjaw, li jagħmel Drive Managed SMR mhux adattat għal applikazzjonijiet ta 'intrapriżi fejn il-prestazzjoni konsistenti tas-sistema hija kritika. Madankollu, drives bħal dawn jaħdmu tajjeb f'xenarji li jippermettu żmien biżżejjed biex isseħħ deframmentazzjoni tad-dejta fl-isfond. Per eżempju, DMSMR drives , ottimizzat għall-użu bħala parti minn NAS żgħar ta '8-bajjiet, se tkun għażla eċċellenti għal sistema ta' arkivjar jew backup li teħtieġ ħażna fit-tul ta 'backups.
- Ospitanti Immexxi SMR
Host Managed SMR hija l-implimentazzjoni preferuta tar-reġistrazzjoni bil-madum għall-użu f'ambjent ta 'intrapriża. F'dan il-każ, is-sistema ospitanti nnifisha hija responsabbli għall-ġestjoni tal-flussi tad-dejta u l-operazzjonijiet ta' qari/kitba, billi tuża għal dawn il-finijiet l-estensjonijiet tal-interface ATA (Zoned Device ATA Command Set, ZAC) u SCSI (Zoned Block Commands, ZBC) żviluppati mill-INCITS Kumitati T10 u T13 .
Meta tuża HMSMR, il-kapaċità kollha tal-ħażna disponibbli tad-drajv hija maqsuma f'żewġ tipi ta 'żoni: Żoni Konvenzjonali, li huma użati biex jaħżnu metadata u reġistrazzjoni każwali (essenzjalment jilagħbu r-rwol ta' cache), u Żoni Sekwenzjali tal-Kitba Meħtieġa, li jokkupaw parti kbira tal-kapaċità totali tal-hard drive li fiha d-dejta tinkiteb b'mod strett b'mod sekwenzjali. Id-dejta mhux tal-ordni hija maħżuna f'żona tal-cache, minn fejn imbagħad tista 'tiġi trasferita għaż-żona ta' kitba sekwenzjali xierqa. Dan jiżgura li s-setturi fiżiċi kollha jinkitbu b'mod sekwenzjali fid-direzzjoni radjali u jinkitbu mill-ġdid biss wara trasferiment ċikliku, li jirriżulta f'prestazzjoni tas-sistema stabbli u prevedibbli. Fl-istess ħin, id-drajvs HMSMR jappoġġjaw kmandi tal-qari bl-addoċċ bl-istess mod bħal drives li jużaw PMR standard.
Host Managed SMR huwa implimentat f'hard drives ta' klassi intrapriża .
Il-linja tinkludi drives SATA u SAS ta 'kapaċità għolja ddisinjati għall-użu f'ċentri ta' data hyperscale. L-appoġġ għal Host Managed SMR jespandi b'mod sinifikanti l-ambitu ta 'applikazzjoni ta' tali hard drives: minbarra s-sistemi ta 'backup, huma perfetti għall-ħażna tas-sħab, CDN jew pjattaformi ta' streaming. Il-kapaċità għolja tal-hard drives tippermettilek li żżid b'mod sinifikanti d-densità tal-ħażna (fl-istess xtillieri) bi spejjeż minimi ta 'aġġornament, u konsum baxx ta' enerġija (mhux aktar minn 0,29 watts għal kull terabyte ta 'informazzjoni maħżuna) u dissipazzjoni tas-sħana (b'medja 5 °C inqas milli analogi) - tnaqqas aktar l-ispejjeż operattivi għall-manutenzjoni taċ-ċentru tad-dejta.
L-uniku żvantaġġ tal-HMSMR huwa l-kumplessità relattiva tal-implimentazzjoni. Il-ħaġa hija li llum l-ebda sistema operattiva jew applikazzjoni ma tista 'taħdem ma' tali drives barra mill-kaxxa, u huwa għalhekk li bidliet serji fil-munzell tas-softwer huma meħtieġa biex jadattaw l-infrastruttura tal-IT. L-ewwelnett, dan jikkonċerna, ovvjament, l-OS innifsu, li fil-kundizzjonijiet ta 'ċentri tad-dejta moderni li jużaw servers multi-core u multi-socket huwa kompitu pjuttost mhux trivjali. Tista' titgħallem aktar dwar għażliet għall-implimentazzjoni tal-appoġġ Host Managed SMR fuq riżors speċjalizzat , iddedikat għal kwistjonijiet ta 'ħażna ta' data żonali. L-informazzjoni miġbura hawn tgħinek tivvaluta b'mod preliminari kemm l-infrastruttura tal-IT tiegħek hija lesta għat-trasferiment għal sistemi ta' ħażna taż-żona.
- Host Aware SMR (Host Aware SMR)
L-apparati abilitati għal Host Aware SMR jgħaqqdu l-konvenjenza u l-flessibilità ta’ Drive Managed SMR mal-veloċitajiet għolja ta’ kitba ta’ Host Managed SMR. Dawn id-drajvs huma kompatibbli b'lura ma 'sistemi ta' ħażna legacy u jistgħu joperaw mingħajr kontroll dirett mill-ospitant, iżda f'dan il-każ, bħal ma 'drives DMSMR, il-prestazzjoni tagħhom issir imprevedibbli.
Bħal Host Managed SMR, Host Aware SMR juża żewġ tipi ta 'żoni: Żoni Konvenzjonali għal kitbiet każwali u Żoni Preferuti ta' Kitba Sekwenzjali. Dawn tal-aħħar, b'kuntrast maż-Żoni Sekwenzjali tal-Kitba Meħtieġa msemmija hawn fuq, huma awtomatikament relegati għall-kategorija ta 'dawk regolari jekk jibdew jirreġistraw id-dejta barra mill-ordni.
L-implimentazzjoni tal-SMR konxja mill-ospitanti tipprovdi mekkaniżmi interni għall-irkupru minn kitbiet inkonsistenti. Id-dejta mhux tal-ordni tinkiteb f'żoni tal-cache, minn fejn id-diska tista 'tittrasferixxi l-informazzjoni għaż-żona tal-kitba sekwenzjali wara li jkunu waslu l-blokki kollha meħtieġa. Id-disk juża tabella ta 'indirezzjoni biex jimmaniġġja l-kitba barra mill-ordni u d-deframmentazzjoni tal-isfond. Madankollu, jekk l-applikazzjonijiet tal-intrapriżi jeħtieġu prestazzjoni prevedibbli u ottimizzata, dan xorta jista 'jinkiseb biss jekk l-ospitant jieħu kontroll sħiħ tal-flussi tad-dejta u ż-żoni ta' reġistrazzjoni kollha.
Sors: www.habr.com