✖


Jump to content

Магнитная запись с черепицей

Частичное обновление данных при SMR затруднено. Данные будут записаны на соседние дорожки, которые не нужно перезаписывать.

Погружная магнитная запись ( SMR ) — это на магнитные носители, технология записи данных используемая в жестких дисках (HDD) для увеличения плотности хранения и общей емкости каждого диска. [1] Обычные жесткие диски записывают данные путем записи непересекающихся концентрических магнитных дорожек ( обычная магнитная запись , CMR), в то время как сегментированная запись записывает новые дорожки, которые перекрывают часть ранее записанной магнитной дорожки, оставляя предыдущую дорожку уже и обеспечивая более высокую плотность дорожек. Таким образом, дорожки частично перекрываются, подобно черепице . Этот подход был выбран потому, что если пишущая головка будет сделана слишком узкой, она не сможет обеспечить очень высокие поля, необходимые в записывающем слое диска. [2] [3] [4] [5] : 7–9 

Архитектура перекрывающихся дорожек усложняет процесс записи, поскольку запись на одну дорожку также перезаписывает соседнюю дорожку. Если соседние дорожки содержат действительные данные, их также необходимо перезаписать. В результате диски SMR делятся на множество зон перекрывающихся дорожек, предназначенных только для добавления (последовательных), которые необходимо полностью перезаписывать при заполнении, что напоминает флэш-блоки в твердотельных накопителях . Устройства SMR, управляемые устройствами, скрывают эту сложность, управляя ею во встроенном ПО, предоставляя интерфейс, как у любого другого жесткого диска. Другие устройства SMR управляются хостом и зависят от операционной системы, которая знает, как обращаться с диском, и выполняют запись только последовательно в определенные области диска. [5] : 11 и далее. [6] Хотя накопители SMR могут использовать DRAM , флэш-память и даже часть собственной пластины, зарезервированную для использования с CMR вместо SMR, [7] в качестве кэша для повышения производительности записи непрерывная запись больших объемов данных происходит заметно медленнее, чем на дисках CMR. [8] [9] [10]

История

[ редактировать ]

Компания Seagate начала поставки жестких дисков SMR, управляемых устройствами, в сентябре 2013 года, заявив об увеличении общей емкости примерно на 25 % по сравнению с хранилищами без разделения. [1] [11] В сентябре 2014 года компания HGST анонсировала накопитель емкостью 10 ТБ, заполненный гелием , который использует управляемую хостом кольцевую магнитную запись. [12] хотя в декабре 2015 года за ним последовал заполненный гелием накопитель емкостью 10 ТБ, в котором используется обычная перпендикулярная запись без черепицы. [13]

Western Digital (WD) , Toshiba и Seagate продавали диски SMR без маркировки их как таковых, что вызвало большие споры, поскольку в некоторых обстоятельствах (например, при случайной записи) диски SMR ведут себя намного медленнее, чем диски CMR . [9] Некоторые даже утверждают, что это может привести к потере данных. [14] Подобные методы неправильной маркировки применялись как в потребительских, так и в специализированных жестких дисках для хранения данных для серверов, NAS , RAID и холодных хранилищах . Коллективный иск США против Western Digital, в котором утверждалось, что технология является худшей, был урегулирован не позднее 27 августа 2021 года. [15] Из-за разногласий по состоянию на июнь 2020 года Western Digital маркирует свои накопители NAS DM-SMR как «WD Red», а накопители CMR NAS — как «WD Red Plus» и «WD Red Pro». [16] [14]

Сильно перекрывающиеся (покрытые черепицей) дорожки также появились ранее в потребительских кассетных видеомагнитофонах (ВКМ) со спиральной разверткой, которые были популярны в 1980-х и 1990-х годах. В режиме расширенного воспроизведения (EP или SLP) и VHS , и Betamax уменьшили высоту дорожки в три раза. Серьезные помехи от соседних дорожек были частично смягчены использованием записи по наклонному азимуту .

Управление данными

[ редактировать ]

Существует три различных способа управления данными на диске SMR: управление устройством, управление хостом и с учетом хоста. [17] [18]

Управляемый устройством

[ редактировать ]

Диск , управляемый устройством или диском, отображается для хоста идентично диску без шинирования. Хосту не обязательно следовать каким-либо специальным протоколам. Вся обработка данных, связанная с изолированным хранилищем, управляется устройством. Последовательная запись более эффективна. Кроме того, хост не знает, что хранилище ограничено. [5]

Контроллер диска в управляемом устройством диске внутренне обрабатывает любую перезапись, требуемую особыми характеристиками гибкого диска, аналогично тому, как контроллер флэш-памяти в твердотельном накопителе внутренне обрабатывает перезапись, необходимую в соответствии с особыми характеристиками жесткого диска. флэш-медиа. [19] Диски SMR имеют зоны только для добавления , которые работают как блоки SSD, где сектор в зоне нельзя изменить без перезаписи всего содержимого зоны, поэтому записи сначала отправляются в кэш CMR, а диск перемещает эти данные в SMR. детали на холостом ходу. [20]

До реакции на Western Digital в 2020 году этот тип привода SMR часто не маркировался производителем, за исключением дисков с пометкой «архивный». [9] [10]

RAID Перераспределение имеет тенденцию перегружать кэш, [ почему? ] отправка приводов SMR в минутные паузы. [ нужна ссылка ] Неисправная прошивка (например, версия 82.00A82 на WD40EFAX) также может привести к тому, что накопитель будет возвращать ошибки IDNF SMART при интенсивных рабочих нагрузках. [7] [19] Оба варианта поведения обычно интерпретируются как сбой диска RAID-контроллера. [20]

Зонная природа SMR также означает, что диск страдает от усиления записи при сборке мусора . [21] хотя для жестких дисков основная проблема записи — это скорость, а не долговечность. По этой причине некоторые жесткие диски SMR поддерживают команду TRIM . [22]

Управляемый хостом

[ редактировать ]

Устройство , управляемое хостом, требует строгого соблюдения хостом специального протокола. Поскольку хост управляет секционным характером хранилища, необходимо записывать последовательно, чтобы не уничтожить существующие данные. Привод откажется выполнять команды, нарушающие этот протокол. [5]

С учетом хоста

[ редактировать ]

Поддержка хоста — это комбинация управления диском и хоста. Диск способен управлять распределенным характером хранилища и будет выполнять любую команду, которую дает ему хост, независимо от того, является ли она последовательной или нет. Однако хост знает, что диск изолирован, и может запросить у диска уровни заполнения. Это позволяет хосту оптимизировать запись для сегментированного типа, а также делает диск гибким и обратно совместимым. [5]

Протокол

[ редактировать ]

Устройства SMR считаются зонированными устройствами, поскольку хранилище разделено на зоны размером обычно 256 МБ. [23] два набора специализированных команд: ZBC (команды зонированного блока, ANSI INCITS 536) для SCSI и ZAC (команды зонированного ATA, ANSI INCITS 537) для SATA Для устройств SMR доступны . Они сообщают хосту о том, является ли каждая зона CMR или SMR, и позволяют ему напрямую обращаться к этим зонам. [24] Если не указано иное, команды доступны только на устройствах, управляемых хостом. Конкретные команды: [25]

  • ЗОНЫ ОТЧЕТА, для получения информации о структуре диска и состоянии зоны (например, указатель записи , последняя записанная позиция в последовательной зоне)
    • SMR или аналогичные зоны являются обязательными для дисков, управляемых хостом, но последовательные зоны предпочтительнее для дисков, поддерживающих хост.
  • RESET WRITE POINTER, для перемотки указателя записи, чтобы последовательная зона стала пустой.
  • ОТКРЫТАЯ ЗОНА, для явного объявления доступа к зоне и блокировки связанных ресурсов прошивки.
  • ЗАКРЫТЬ ЗОНУ, чтобы разблокировать открытую зону.
  • ЗАВЕРШИТЬ ЗОНУ, заполнить зону и сделать ее читабельной.

С каждой зоной связан диапазон адресов LBA , и все команды на основе LBA можно использовать, если на дисках, управляемых хостом, соблюдается требование последовательности.

Устройства SMR идентифицируют себя по следующему: [26] [27] [5] : 14 

  • Диски с поддержкой хоста или управляемые устройствами помечаются как обычные блочные устройства ( SCSI 00h), поэтому их можно распознать как обычный жесткий диск.
    • Поле ZONED показывает, является ли диск управляемым устройством, ведомым хостом или ни тем, ни другим. Это можно найти на странице VPD характеристик блочного устройства SCSI и странице журнала возможностей ATA.
  • Диски, управляемые хостом, используют новый тип устройства (SCSI 14h). Их могут обнаружить и использовать только компьютеры, поддерживающие ZAC/ZBC.

Более новая версия родственных стандартов ZAC-2/ZBC-2 находится в стадии разработки. В новой версии представлен новый тип «зональных блочных устройств доменов и областей», которые позволяют использовать несмежные LBA. [28] Поле ZONED было удалено по предложению Western Digital . [29]

Зонированный интерфейс также полезен для флэш-накопителей . Спецификация ZNS была выпущена организацией NVM Express . [30]

Программное обеспечение и приложения

[ редактировать ]

Более высокая плотность накопителей SMR в сочетании с их принципом произвольного чтения заполняет нишу между ленточными накопителями с последовательным доступом и обычными накопителями на жестких дисках с произвольным доступом. Они подходят для хранения данных, которые вряд ли будут изменены, но их необходимо эффективно читать с любой точки. Одним из примеров использования является Dropbox компании система Magic Storage на диске , которая запускает экстенты только для добавления. [31] Из-за этого свойства диски SMR, управляемые устройствами, также продаются как «архивные жесткие диски». [32]

Ряд файловых систем в Linux настроены или могут быть настроены для дисков SMR: [33]

  • F2FS , изначально разработанная для флэш-носителей, имеет режим Zoned Block Device (ZBD). Его можно использовать на управляемых хостом дисках с обычными зонами для метаданных.
  • В Btrfs добавлена ​​поддержка зонального режима в ядре Linux 5.12, и он совместим с дисками, управляемыми хостом. [34] Btrfs уже пишет в основном последовательно из-за особенностей CoW.
  • ext4 можно экспериментально настроить для более последовательной записи. Теодор Цо и Абуталиб Агаев в 2017 году выступили с докладом о своем ext4-lazy . У Seagate также есть более радикальное расширение SMRFFS от 2015 года, в котором используются команды ZBC/ZAC. [35]
  • Для других файловых систем средство сопоставления устройств Linux имеет цель с зоной dm , которая отображает управляемый хостом диск в диск с произвольной записью. Ядра Linux, начиная с версии 4.10, могут выполнять эту задачу без dm . [36] Zonefs . 2019 года предоставляет зоны в виде файлов для облегчения доступа [37]

Помимо Linux, FreeBSD поддерживает на уровне протокола диски SMR, управляемые хостом. [23] [38] По состоянию на апрель 2020 г. , ни Windows, ни MacOS не поддерживают команды ZBC/ZAC, необходимые для работы таких дисков. [39]

Динамический гибрид SMR

[ редактировать ]

В то время как в традиционных моделях SMR каждой зоне присваивается тип во время производства, динамические гибридные приводы SMR позволяют заказчику перенастроить тип зоны с черепичного на обычный и обратно. [40] [41] Настройка параметров SMR/CMR помогает адаптировать накопитель к текущей рабочей нагрузке «горячих» и «холодных» данных. [21]

Критика

[ редактировать ]

Диски SMR подверглись критике в Интернете за низкую скорость чтения/записи и низкую стабильность. [42] [43] [44] [45] [46] Производителей приводов также критиковали за попытки скрыть использование технологии SMR в своей продукции. [47] [48]

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Перейти обратно: а б Ананд Лал Шимпи (9 сентября 2013 г.). «В 2014 году компания Seagate начнет поставки жестких дисков емкостью 5 ТБ с использованием технологии черепичной магнитной записи» . АнандТех . Проверено 9 февраля 2015 г.
  2. ^ Роджер Вуд (19 октября 2010 г.). «Гранитовая магнитная запись и двумерная магнитная запись» (PDF) . ИИЭЭ . Проверено 14 декабря 2014 г.
  3. ^ «Что такое черепичная магнитная запись (SMR)?» . www.storagereview.com . 30 января 2015 года . Проверено 9 февраля 2015 г.
  4. ^ К. Шимомура, «Жесткие диски большой емкости с применением технологии SMR для центров обработки данных», Toshiba Technology Review, Vol. 24, № 6., стр. 12–16, ноябрь 2019 г.
  5. ^ Перейти обратно: а б с д и ж Мэри Данн; Тимоти Фельдман (22 сентября 2014 г.). «Магнитная запись с черепицей: модели, стандартизация и применение» (PDF) . Ассоциация производителей сетей хранения данных . Проверено 9 февраля 2015 г.
  6. ^ Джейк Эдж (26 марта 2014 г.). «Поддержка устройств магнитной записи с черепицей» . LWN.net . Проверено 14 декабря 2014 г.
  7. ^ Перейти обратно: а б Тайлак, Уилл (28 мая 2020 г.). «Протестировано WD Red SMR и CMR. Избегайте Red SMR» . Сервис TheHome . Проверено 13 февраля 2023 г.
  8. ^ Шилов, Антон. «Эволюция жестких дисков в ближайшем будущем: разговор с техническим директором Seagate Марком Ре» . www.anandtech.com . Проверено 30 мая 2020 г.
  9. ^ Перейти обратно: а б с Солтер, Джим. «Подлый маркетинговый редукс: Toshiba и Seagate поставляют более медленные приводы SMR, не раскрывая при этом информации» . Арс Техника . Проверено 17 июня 2020 г.
  10. ^ Перейти обратно: а б Алкорн, Пол. «Подлый маркетинговый редукс: Toshiba и Seagate поставляют более медленные приводы SMR, не раскрывая при этом информации» . Аппаратное обеспечение Тома . Проверено 17 апреля 2020 г.
  11. ^ «Компания Seagate достигла важной технологической вехи: первой выпустила жесткие диски с технологией магнитной записи нового поколения» . www.seagate.com . 9 сентября 2013 года . Проверено 28 октября 2021 г.
  12. ^ Джефф Гасиор (9 сентября 2020 г.). «Пластины жесткого диска HGST емкостью 10 ТБ дышат гелием» . Технический отчет . Проверено 9 февраля 2020 г.
  13. ^ Себастьян Энтони (3 декабря 2020 г.). «HGST выпускает заполненный гелием жесткий диск емкостью 10 ТБ; Seagate вертит окаменелыми пальцами» . Арс Техника . Проверено 3 декабря 2015 г.
  14. ^ Перейти обратно: а б Команда, iX (29 июня 2020 г.). «Накопители WD Red Plus — это «Coke Classic» » . TrueNAS — добро пожаловать в эпоху открытых хранилищ . Проверено 24 сентября 2023 г.
  15. ^ «Урегулирование коллективного иска Western Digital Hard Drive на сумму 2,7 миллиона долларов» . Действия высшего класса . Архивировано из оригинала 24 ноября 2021 года . Проверено 24 ноября 2021 г.
  16. ^ С., Ганеш Т. «Western Digital анонсирует жесткие диски Red Plus и убирает беспорядок с красными SMR с помощью брендинга Plus» . www.anandtech.com . Проверено 24 сентября 2023 г.
  17. ^ «Команды зонированного блока (ZBC)» (PDF) . t10.org . Комитет ANSI T10 . Проверено 22 января 2018 г.
  18. ^ Кампелло, Хорхе (24 сентября 2015 г.). «SMR: новое поколение технологий хранения данных» (PDF) . Проверено 22 января 2018 г.
  19. ^ Перейти обратно: а б «Совместимость накопителя WD Red SMR с ZFS» . www.truenas.com . Проверено 15 февраля 2024 г.
  20. ^ Перейти обратно: а б Меллор, Крис (15 апреля 2020 г.). «Гранитированные жесткие диски имеют незакрытые зоны для кэширования записи» . Блоки и файлы .
  21. ^ Перейти обратно: а б Брюэр, Эрик; Инь, Лоуренс; Гринфилд, Лоуренс; Сайфер, Роберт; Тсо, Теодор (2016). «Диски для дата-центров» . Материалы USENIX FAST 2016 .
  22. ^ «Поддержка команды TRIM для внешних накопителей WD» . Поддержка ВД .
  23. ^ Перейти обратно: а б zonectl(8) – FreeBSD системного администратора Руководство
  24. ^ «СМР (Гранитовая магнитная запись) 101» . ИТ-специалист Тома. Архивировано из оригинала 11 июня 2017 года . Проверено 3 марта 2018 г.
  25. ^ «Введение в черепичную магнитную запись» . ZonedStorage.io .
  26. ^ «Информационные технологии — Набор команд ATA — 4 (ACS-4), черновая редакция 18» (PDF) .
  27. ^ Сигейт. «Справочное руководство по командам SCSI, версия J» (PDF) . п. 472.
  28. ^ Т10, 2020.
  29. ^ Вебер, Ральф О. (23 апреля 2020 г.). «SBC-5, ZBC-2: Устарело поле ZONED» (PDF) . www.t10.org .
  30. ^ «Характеристики набора команд NVMe» . 10 января 2020 г.
  31. ^ Команды разработчиков аппаратного обеспечения Magic Pocket. «Расширение инноваций Magic Pocket за счет первого внедрения накопителя SMR петабайтного масштаба» . dropbox.tech .
  32. ^ «Архив HDD» (PDF) . Сигейт . Проверено 3 марта 2019 г.
  33. ^ «Файловые системы» . ZonedStorage.io .
  34. ^ «Зональный режим — документация BTRFS» . btrfs.readthedocs.io . Проверено 26 марта 2024 г.
  35. ^ «Seagate/SMR_FS-EXT4: дополнение к популярному EXT4, обеспечивающее поддержку устройств, использующих стандарты ZBC или ZAC» . Технология Сигейт. 10 декабря 2019 г.
  36. ^ «Сопоставление устройств» . ZonedStorage.io .
  37. ^ Ле Моал, Дэмиен. «fs: новая файловая система Zonefs» . lwn.net .
  38. ^ Мерри, Кеннет (19 мая 2015 г.). «FreeBSD Revision 300207: добавлена ​​поддержка управления дисками Shingled Magnetic Recording (SMR)» .
  39. ^ «Обзор Seagate Exos X26z — жесткий диск SMR емкостью 25 ТБ, управляемый хостом» . StorageReview.com . Проверено 31 июля 2024 г.
  40. ^ Коллинз, Брендан (13 ноября 2017 г.). «Динамический гибрид SMR» . Вестерн Диджитал . Проверено 25 августа 2018 г.
  41. ^ «Динамический гибридный SMR: предложение OCP по улучшению дисковых накопителей для центров обработки данных» . блог.google . 13 ноября 2017 г. Проверено 22 января 2018 г.
  42. ^ https://www.tenforums.com/performance-maintenance/106725-very-slow-boot-time-100-disk-active-time-post2019066.html#post2019066 . {{cite web}}: Отсутствует или пусто |title= ( помощь )
  43. ^ Иллеазар (3 августа 2020 г.). «Я знал, что у SMR медленная скорость записи, но 1 МБ/сек?» . г/DataHoarder . Проверено 29 января 2024 г.
  44. ^ НеаЗеррос (22 июня 2021 г.). «Малая скорость чтения на дисках SMR» . г/DataHoarder . Проверено 29 января 2024 г.
  45. ^ Вандерворп (17 января 2023 г.). «Жесткие диски SMR: избегайте их!» . Вандерворп.org . Проверено 29 января 2024 г.
  46. ^ Тайлак, Уилл (28 мая 2020 г.). «Протестировано WD Red SMR и CMR. Избегайте Red SMR» . Сервис TheHome . Проверено 30 января 2024 г.
  47. ^ Меллор, Крис (15 апреля 2020 г.). «Seagate «подводная лодка» SMR состоит из трех дисков Barracuda и жесткого диска для настольного компьютера» . Блоки и файлы . Проверено 30 января 2024 г.
  48. ^ обновлено, последнее Пол Алкорн (14 апреля 2020 г.). «Western Digital признается: некоторые красные жесткие диски используют технологию медленного SMR без раскрытия информации» . Аппаратное обеспечение Тома . Проверено 30 января 2024 г.
[ редактировать ]

Технические характеристики

[ редактировать ]
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Shingled_magnetic_recording&oldid=1237731895"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 7b9a1a7b5d1d2ae5af63430509ce8066__1722395460
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/7b/66/7b9a1a7b5d1d2ae5af63430509ce8066.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Shingled magnetic recording - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)