Gari ngumu ya kwanza duniani, IBM RAMAC 305, ambayo ilitolewa mwaka wa 1956, ilikuwa na data ya MB 5 tu, na uzito wa kilo 970 na ililinganishwa kwa ukubwa na friji ya viwanda. Bendera za kisasa za kampuni zinaweza kujivunia uwezo wa tayari 20 TB. Hebu fikiria: miaka 64 iliyopita, ili kurekodi kiasi hiki cha habari, ingekuwa imechukua zaidi ya milioni 4 RAMAC 305, na ukubwa wa kituo cha data kinachohitajika kuwahudumia, kingezidi kilomita za mraba 9, wakati leo ndogo ndogo. sanduku yenye uzito wa gramu 700! Kwa njia nyingi, ongezeko hili la ajabu la wiani wa hifadhi limepatikana kutokana na uboreshaji wa mbinu za kurekodi magnetic.
Ni vigumu kuamini, lakini kimsingi muundo wa anatoa ngumu haujabadilika kwa karibu miaka 40, tangu 1983: ilikuwa ni kwamba gari la kwanza la 3,5-inch RO351, iliyoandaliwa na kampuni ya Scotland ya Rodime, iliona mwanga. Mtoto huyu alipokea sahani mbili za sumaku za MB 10 kila moja, ambayo ni kwamba, aliweza kushikilia data mara mbili kama ile iliyosasishwa ya 412-inch ST-5,25, iliyotolewa na Seagate katika mwaka huo huo kwa kompyuta za kibinafsi za IBM 5160.
Rodime RO351 - gari ngumu ya kwanza ya inchi 3,5 duniani
Licha ya ubunifu na ukubwa wa kompakt, wakati wa kutolewa kwa RO351, karibu hakuna mtu aliyehitaji, na majaribio yote zaidi ya Rodime kupata nafasi katika soko la gari ngumu yalishindwa, ndiyo sababu kampuni ililazimika kusitisha shughuli. mnamo 1991, baada ya kuuza karibu mali zote zilizopo na kupunguza hali kwa kiwango cha chini. Walakini, Rodime hakukusudiwa kufilisika: hivi karibuni watengenezaji wakubwa wa gari ngumu walianza kumgeukia, wakitaka kupata leseni ya kutumia fomu iliyo na hati miliki na Scots. 3,5" sasa ndicho kiwango cha sekta kwa HDD za watumiaji na za biashara.
Pamoja na ujio wa mitandao ya neva, Mafunzo ya Kina na Mtandao wa Mambo (IoT), idadi ya data iliyoundwa na wanadamu imeanza kukua kama maporomoko ya theluji. Kulingana na makadirio ya wakala wa uchambuzi wa IDC, ifikapo 2025 kiasi cha habari kinachozalishwa na watu wenyewe na vifaa vinavyotuzunguka vitafikia zettabytes 175 (1 Zbyte = 1021 byte), na hii licha ya ukweli kwamba mnamo 2019 ilikuwa 45. Zbytes, mwaka wa 2016 - 16 Zbytes, na nyuma mwaka wa 2006, jumla ya data iliyotolewa katika historia yote inayoonekana haikuzidi 0,16 (!) Zbytes. Teknolojia za kisasa husaidia kukabiliana na mlipuko wa habari, kati ya ambayo mbinu bora za kurekodi data sio mwisho.
LMR, PMR, CMR na TDMR: ni tofauti gani?
Kanuni ya uendeshaji wa anatoa ngumu ni rahisi sana. Sahani nyembamba za chuma zilizopakwa safu ya nyenzo za ferromagnetic (dutu ya fuwele ambayo inaweza kubaki na sumaku hata kusipokuwepo na uwanja wa sumaku wa nje kwenye joto chini ya sehemu ya Curie) husogea kulingana na kizuizi cha vichwa vya kurekodi kwa kasi ya juu (5400 rpm au zaidi). Wakati umeme wa sasa unatumiwa kwenye kichwa cha uandishi, shamba la sumaku linalobadilika linatokea, ambalo hubadilisha mwelekeo wa vector ya magnetization ya vikoa (mikoa tofauti ya suala) ya ferromagnet. Usomaji wa data hufanyika ama kwa sababu ya uzushi wa induction ya sumakuumeme (sogeo la kikoa linalohusiana na sensor husababisha kutokea kwa mkondo wa umeme unaobadilika baadaye), au kwa sababu ya athari kubwa ya magnetoresistive (upinzani wa umeme wa sensor hubadilika. ushawishi wa uwanja wa sumaku), kama inavyotekelezwa katika vifaa vya kisasa vya uhifadhi. Kila kikoa husimba sehemu moja ya habari, ikichukua thamani ya kimantiki "0" au "1" kulingana na mwelekeo wa vekta ya sumaku.
Kwa muda mrefu, anatoa ngumu zilitumia njia ya Longitudinal Magnetic Recording (LMR), ambayo vector ya magnetization ya kikoa ililala kwenye ndege ya sahani ya magnetic. Licha ya urahisi wa utekelezaji, teknolojia hii ilikuwa na shida kubwa: ili kuondokana na kulazimishwa (mpito wa chembe za sumaku hadi hali ya kikoa kimoja), eneo la kuvutia la buffer (kinachojulikana kama nafasi ya walinzi) ilibidi liachwe kati yao. nyimbo. Matokeo yake, wiani wa juu wa kurekodi ambao ulipatikana mwishoni mwa teknolojia hii ulikuwa 150 Gb/in2 tu.
Mnamo 2010, LMR ilikuwa karibu kubadilishwa kabisa na PMR (Perpendicular Magnetic Recording - perpendicular magnetic recording). Tofauti kuu kati ya teknolojia hii na rekodi ya sumaku ya longitudinal ni kwamba vector ya mwelekeo wa magnetic ya kila kikoa iko kwenye pembe ya 90 Β° hadi uso wa sahani ya magnetic, ambayo ilifanya iwezekanavyo kupunguza kwa kiasi kikubwa pengo kati ya nyimbo.
Kutokana na hili, wiani wa kurekodi data umeongezeka kwa kiasi kikubwa (hadi 1 Tbit / inch2 katika vifaa vya kisasa), huku si kutoa sifa za kasi na uaminifu wa anatoa ngumu. Kwa sasa, rekodi ya sumaku ya perpendicular ndiyo inayotawala sokoni, ndiyo sababu inajulikana pia kama CMR (Rekodi ya Kawaida ya sumaku - rekodi ya kawaida ya sumaku). Wakati huo huo, mtu lazima aelewe kwamba hakuna tofauti kabisa kati ya PMR na CMR - hii ni toleo tofauti la jina.
Unapoangalia vipimo vya anatoa ngumu za kisasa, unaweza pia kukutana na TDMR ya ufupisho wa siri. Hasa, teknolojia hii hutumiwa na anatoa za darasa la biashara . Kwa mtazamo wa fizikia, TDMR (ambayo inawakilisha Rekodi ya Sumaku Mbili - rekodi ya sumaku ya pande mbili) haina tofauti na PMR ya kawaida: kama hapo awali, tunashughulika na nyimbo zisizoingiliana, vikoa ambavyo vimeelekezwa kwa usawa. kwa ndege ya sahani za sumaku. Tofauti kati ya teknolojia iko katika njia ya kusoma habari.
Katika kizuizi cha vichwa vya sumaku vya anatoa ngumu iliyoundwa kwa kutumia teknolojia ya TDMR, kila kichwa cha kurekodi kina sensorer mbili za kusoma ambazo wakati huo huo husoma data kutoka kwa kila wimbo uliopitishwa. Upungufu huu huruhusu kidhibiti cha HDD kuchuja kwa ufanisi kelele ya sumakuumeme inayosababishwa na Intertrack Interference (ITI).
Kutatua tatizo na ITI hutoa faida mbili muhimu sana:
- kupunguzwa kwa sababu ya kelele inaruhusu kuongeza wiani wa kurekodi kwa kupunguza umbali kati ya nyimbo, kutoa faida katika uwezo wa jumla hadi 10% ikilinganishwa na PMR ya kawaida;
- Ikichanganywa na teknolojia ya RVS na kipenyo chenye nafasi tatu, TDMR inapinga kwa ufanisi mtetemo wa mzunguko unaosababishwa na diski kuu, na hivyo kusaidia kufikia viwango thabiti vya utendakazi hata katika mazingira yanayohitaji sana.
SMR ni nini na inaliwa na nini?
Vipimo vya kichwa cha uandishi ni karibu mara 1,7 zaidi kuliko vipimo vya sensor iliyosomwa. Tofauti kama hiyo ya kuvutia inaelezewa kwa urahisi kabisa: ikiwa moduli ya kurekodi imefanywa kidogo zaidi, nguvu ya uwanja wa sumaku ambayo inaweza kutoa haitoshi kuinua kikoa cha safu ya ferromagnetic, ambayo inamaanisha kuwa data haitakuwa rahisi. kuhifadhiwa. Katika kesi ya sensor ya kusoma, shida hii haitoke. Aidha, miniaturization yake inafanya uwezekano wa kupunguza zaidi ushawishi wa ITI iliyotajwa hapo juu juu ya mchakato wa kusoma habari.
Ukweli huu uliunda msingi wa rekodi ya sumaku ya vigae (Shingled Magnetic Recording, SMR). Hebu tuelewe jinsi inavyofanya kazi. Wakati wa kutumia PMR ya jadi, kichwa cha kuandika kinahamia jamaa na kila wimbo uliopita kwa umbali sawa na upana wake + upana wa nafasi ya ulinzi (nafasi ya walinzi).
Unapotumia njia ya vigae ya kurekodi sumaku, kichwa cha kurekodi husogea mbele kwa sehemu tu ya upana wake, kwa hivyo kila wimbo uliopita umeandikwa kwa sehemu na inayofuata: nyimbo za sumaku hupishana kama vigae vya paa. Njia hii inafanya uwezekano wa kuongeza zaidi wiani wa kurekodi, kutoa faida ya uwezo hadi 10%, huku haiathiri mchakato wa kusoma. Mfano ni β viendeshi vya kwanza vya 3.5-inch 20 vya TB duniani vyenye kiolesura cha SATA/SAS, mwonekano wake uliwezekana kutokana na teknolojia mpya ya kurekodi sumaku. Kwa hivyo, mpito kwa diski za SMR hukuruhusu kuongeza wiani wa uhifadhi wa data kwenye racks sawa kwa gharama ndogo kwa kuboresha miundombinu ya IT.
Licha ya faida kubwa kama hiyo, SMR ina hasara dhahiri. Kwa kuwa nyimbo za sumaku zinaingiliana, wakati wa kusasisha data, itakuwa muhimu kuandika tena sio tu kipande kinachohitajika, lakini pia nyimbo zote zinazofuata ndani ya sahani ya sumaku, ambayo kiasi chake kinaweza kuzidi terabytes 2, ambayo imejaa kushuka sana. katika utendaji.
Kuchanganya idadi fulani ya nyimbo katika vikundi tofauti vinavyoitwa kanda husaidia kutatua tatizo hili. Ingawa mbinu hii ya kuhifadhi data kwa kiasi fulani inapunguza uwezo wa jumla wa HDD (kwa vile mapengo ya kutosha yanapaswa kudumishwa kati ya kanda ili kuzuia kubatilisha nyimbo kutoka kwa vikundi jirani), hii inaweza kuharakisha sana mchakato wa kusasisha data, kwani sasa ni idadi ndogo tu ya nyimbo. kushiriki katika hilo.
Rekodi ya sumaku ya tiles inajumuisha chaguzi kadhaa za utekelezaji:
- SMR Inayodhibitiwa na Hifadhi (Hifadhi Inayodhibitiwa SMR)
Faida yake kuu ni kwamba hakuna haja ya kurekebisha programu na / au vifaa vya mwenyeji, kwani mtawala wa HDD anachukua udhibiti wa utaratibu wa kurekodi data. Anatoa hizo zinaweza kushikamana na mfumo wowote ambao una interface inayohitajika (SATA au SAS), baada ya hapo gari itakuwa tayari kutumika mara moja.
Ubaya wa mbinu hii ni utofauti wa utendakazi, ambao hufanya SMR Inayodhibitiwa kuwa haifai kwa programu za biashara ambapo uthabiti wa utendaji wa mfumo ni muhimu. Walakini, diski kama hizo hufanya vizuri katika hali ambazo huruhusu muda wa kutosha kwa utenganishaji wa data ya usuli kukamilisha. Kwa hiyo, kwa mfano, anatoa za DSMR Imeboreshwa kwa matumizi katika NAS ndogo ya 8-bay, ni chaguo bora kwa mfumo wa kuhifadhi au kuhifadhi ambao unahitaji hifadhi ya muda mrefu ya hifadhi.
- SMR Inayosimamiwa Na Mpangishi (SMR Inayosimamiwa Na Mwenyeji)
SMR inayosimamiwa na Mwenyeji ndiyo utekelezaji wa kigae unaopendelewa zaidi kwa matumizi ya biashara. Katika kesi hii, mfumo wa mwenyeji yenyewe una jukumu la kudhibiti mtiririko wa data na shughuli za kusoma / kuandika, kwa kutumia kwa madhumuni haya upanuzi wa Miingiliano ya ATA (Zoned Device ATA Command Set, ZAC) na SCSI (Zoned Block Commands, ZBC) zilizotengenezwa na kamati za ICITS T10 na T13.
Wakati wa kutumia HMSMR, uwezo wote wa kuhifadhi unaopatikana umegawanywa katika aina mbili za kanda: Kanda za Kawaida (kanda za kawaida), ambazo hutumiwa kuhifadhi metadata na kurekodi kiholela (kwa kweli, fanya jukumu la kache), na Maeneo Yanayohitajika ya Kuandika. (kanda za uandishi zinazofuatana), ambazo huchukua sehemu kubwa ya uwezo wa jumla wa diski ngumu, ambayo data inarekodiwa madhubuti. Data ambayo haijapangwa imehifadhiwa katika eneo la kache, kutoka ambapo inaweza kuhamishiwa kwenye eneo la uandishi linalolingana. Kutokana na hili, sekta zote za kimwili zimeandikwa sequentially katika mwelekeo wa radial na zimeandikwa tu baada ya kuzunguka, ambayo inakuwezesha kufikia utendaji wa mfumo thabiti na unaotabirika. Wakati huo huo, viendeshi vya HMSMR vinaunga mkono amri za kusoma bila mpangilio sawa na viendeshi kwa kutumia PMR ya kawaida.
SMR Inayosimamiwa na Mpangishi inatekelezwa katika diski kuu za kiwango cha biashara .
Mstari huo unajumuisha viendeshi vya juu vya SATA na SAS vilivyoundwa kwa ajili ya matumizi katika vituo vya data vya hyperscale. Msaada kwa SMR inayosimamiwa na Mwenyeji huongeza kwa kiasi kikubwa wigo wa anatoa ngumu kama hizo: pamoja na mifumo ya chelezo, ni kamili kwa uhifadhi wa wingu, CDN au majukwaa ya utiririshaji. Uwezo mkubwa wa anatoa ngumu hukuruhusu kuongeza kwa kiasi kikubwa wiani wa uhifadhi (katika racks sawa) na gharama ndogo za kuboresha, na matumizi ya chini ya nguvu (chini ya 0,29 watts kwa terabyte ya habari iliyohifadhiwa) na uharibifu wa joto (kwa wastani 5 Β° C chini kuliko analogues) - kupunguza zaidi gharama za uendeshaji za kudumisha kituo cha data.
Hasara pekee ya HMSMR ni utata wa kulinganisha wa utekelezaji. Jambo ni kwamba leo hakuna mfumo mmoja wa uendeshaji au programu inaweza kufanya kazi na anatoa vile nje ya sanduku, ndiyo sababu mabadiliko makubwa katika stack ya programu yanahitajika ili kukabiliana na miundombinu ya IT. Kwanza kabisa, hii inahusu, kwa kweli, OS yenyewe, ambayo katika hali ya vituo vya kisasa vya data kutumia seva nyingi za msingi na tundu nyingi ni kazi isiyo ya maana. Unaweza kupata maelezo zaidi kuhusu chaguo za kutekeleza usaidizi kwa SMR inayosimamiwa na Mwenyeji kwenye nyenzo maalum. kujitolea kwa maswala ya uhifadhi wa data ya kanda. Taarifa iliyokusanywa hapa itakusaidia kutathmini awali utayari wa miundombinu yako ya TEHAMA kwa ajili ya kuhamia mifumo ya hifadhi iliyo kanda.
- SMR ya Mwenyeji Aware (SMR inayoungwa mkono na mwenyeji)
Vifaa vinavyoweza kutumia SMR vinavyoweza kutumia Mpangishi Aware vinachanganya urahisi na kunyumbulika kwa SMR Inayodhibitiwa na Hifadhi na kasi ya kurekodi ya SMR inayosimamiwa na Mpangishi. Hifadhi kama hizi zinaendana nyuma na mifumo ya uhifadhi wa urithi na zinaweza kufanya kazi bila udhibiti wa moja kwa moja kutoka kwa seva pangishi, lakini katika kesi hii, kama ilivyo kwa viendeshi vya DSMR, utendakazi wao huwa hautabiriki.
Kama vile SMR Inayodhibitiwa na Mwenyeji, SMR ya Mwenyeji Aware hutumia aina mbili za kanda: Kanda za Kawaida kwa uandishi bila mpangilio na Kanda Zinazofuatana za Kuandika Zinazopendelea (eneo linalopendekezwa kwa kurekodi mfululizo). Mwisho, tofauti na Kanda Zinazohitajika za Kuandika kwa Mfuatano zilizotajwa hapo juu, huhamishiwa kiotomatiki kwa kategoria ya zile za kawaida ikiwa wataanza kuandika data kwa njia isiyopangwa.
Utekelezaji wa ufahamu wa mwenyeji wa SMR hutoa mbinu za ndani za kurejesha kutoka kwa maandishi yasiyolingana. Data isiyo ya kawaida imeandikwa kwenye eneo la cache, kutoka ambapo diski inaweza kuhamisha habari kwenye eneo la kuandika mfululizo baada ya vitalu vyote muhimu vimepokelewa. Hifadhi hutumia jedwali lisiloelekeza ili kudhibiti uandishi wa mpangilio na utenganishaji wa mandharinyuma. Hata hivyo, ikiwa utendakazi unaotabirika na ulioboreshwa unahitajika kwa programu za biashara, hii bado inaweza kufikiwa tu wakati mpangishaji anachukua udhibiti kamili wa mitiririko yote ya data na maeneo ya kuandika.
Chanzo: mapenzi.com