Jak felgi twardy zapisuje dane: LMR i CMR

Z reguły zwykli ludzie wybierają felgi twarde według kilku znanych parametrów:

  • Rozmiar: Notebook 2.5 lub Standard 3.5
  • Pojemność dysku twardego. Od 1TB do 16TB.
  • Prędkość wrzeciona, w rzeczywistości stosunek prędkości dysku do jego trwałości. W przypadku komputerów domowych standardem są 5400 i 7200 obr./min. Do serwerowni, gdzie ważna jest ciągłość procesu, często kupują felgi twarde o 10 i 15 tys. obrotów na minutę.
  • Rzadziej patrz na rozmiar schowka.

Jak dokładnie pisze płyta i co kryje się pod maską, większości z nas nie interesuje. Ale tutaj musisz trochę głębiej zagłębić się w materiał. Początkowo producenci dysków twardych stosowali system podłużnej rejestracji magnetycznej LMR, w którym domeny magnetyczne znajdowały się równolegle do płaszczyzny talerza dysku.


Następnie, w połowie lat 2000, pojawił się prostopadły zapis magnetyczny (lub PMR/CMR), w którym domeny obracały się pionowo względem płytek. Ale idea pozostaje taka sama, jak w przypadku LMR: głowice odczytująco-zapisujące zapisują na wymaganej ścieżce bez wpływu na sąsiednie.

Na potrzeby aktualizacji musiałem całkowicie przebudować głowice odczytująco-zapisujące, jednak zysk był tego wart: gęstość zapisu wzrosła trzykrotnie w porównaniu z konwencjonalnym LMR. Aktywne przejście na PMR umożliwiło firmom takim jak Toshiba i Seagate znaczne zwiększenie pojemności konwencjonalnych dysków twardych powyżej ich pułapu. Mówiąc o nowoczesnych dyskach twardych, większość z nas ma na myśli po prostu PMR HDD, który dla uproszczenia jest często nazywany CMR lub „konwencjonalnym zapisem magnetycznym”, co w języku angielskim oznacza „zwykły zapis magnetyczny”.

Dyski twarde CMR

Czym jest SMR i czym różni się od zwykłego PMR?


W celu zmniejszenia odległości między torami wymyślono analogię do zwykłych płytek. Podobnie jak w dachu, ścieżki nakładają się na siebie przy nagrywania na dysku twardym, zwiększając gęstość pokrycia „dachu”. Zysk - zwiększ ilość pamięci na dysku twardym. Ze względu na różne rozmiary głowic do odczytu i zapisu, przy zapisywania ścieżki docelowej część informacji jest zapisywana na sąsiedniej ścieżce. I do następnego. A jeśli informacje będą musiały zostać przepisane, będziesz musiał poradzić sobie z takim „nakładaniem się” danych, co w niektórych przypadkach może nawet prowadzić do konieczności przepisania wszystkich ścieżek strefy.

Ale to połowa problemu. Dyski SMR HDD są wyposażone w pamięć podręczną dysku na szybkich liniach zewnętrznych, co stanowi uzupełnienie tradycyjnej pamięci podręcznej kontrolera. Zasada działania jest nieco podobna do SSD: gdy pojawiają się nowe dane, kontroler wysyła je do szybkiej pamięci podręcznej, a następnie zapisuje je na samym dysku. A jeśli danych jest dużo, pamięć podręczna jest stale pełna i nie ma czasu na szybką aktualizację. W międzyczasie nie zostanie wyczyszczony i nie złapie oddechu, prędkość zapisu musi zostać zmniejszona. Dlatego przy kopiowaniu dużych ilości danych felgi SMR HDD znacznie zmniejszają prędkość zapisu w najlepszej tradycji tanich dysków SSD z małą pamięcią podręczną. O „dysku twardym”, który spada ze zwykłych 550 Mb/s do np. 150 Mb/s, to tylko jedno. Inna sprawa to felgi twardy, który w najlepszym razie nie błyszczał szybkością, jednak tutaj ślizga się jak trójkołowiec utknął w piaskownicy.

Dyski twarde SMR

Problem polega na tym, że jesteśmy okłamywani.


Jak widać, SMR jest powszechną ofertą technologiczną, w przypadku wzrostu wolumenu w tej samej cenie użytkownicy otrzymali spadek prędkości. Tu jednak problem jest zupełnie inny. Oficjalnie nagrywanie „kafelkowe” jest stosowane w centrach danych i centrach przetwarzania danych, gdy praktykowana jest zasada WORM (napisz raz, przeczytaj wiele). Oznacza to, że dane są przechowywane na dysku w celu regularnego odczytu, jednak prawie nie są nadpisywane. Aby zrozumieć oburzenie nabywców takich napędów, wyobraź sobie, że kupiłeś szybką i piękną Teslę, by później przekonać się, że nie ma ona autopilota, a zamiast napędu elektrycznego jest mocny silnik spalinowy z Forda Mustanga używany. Wymioty takie bądź zdrowe, jednak kupiłeś zupełnie inny samochód.

Jak ludzie z Blocks & Files odkryli, Seagate i Western Digital od kilku lat oszukują, sprzedając felgi twarde SMR pod przykrywką zwykłych CMR. Według badacza Christiana Franke, który nie był pierwszym, który zauważył ślady SMR, ze względu na specyfikę tej technologii, użycie dysków SMR w połączeniu ze „zwykłymi” dyskami twardymi prowadzi do degradacji macierzy w czasie i utraty SMR felgi z nich.


Co gorsza, marki zdecydowały się na taktykę „oszukać się”, co dodatkowo rozgniewało klientów. Na bezpośrednie pytanie o to, czy technologia SMR jest wykorzystywana w dyskach WD Red, przedstawiciele firmy odpowiedzieli, że nie ujawniają użytkownikom końcowym cech wewnętrznego funkcjonowania dysków. Na pytania innych entuzjastów, w tym Franke, przedstawiciele firmy odpowiadali tym samym grzecznym „idź po lesie”, jednak w innych odmianach. Było nawet zaproszenie na wideokonferencję od chłopaków z działu technicznego WD, jednak nigdy się nie odbyło.

Po opublikowaniu śledztwa Blocks & Files chłopaki z WD wycisnęli z siebie, że tak, felgi z rodziny WD Red nadal używają SMR (choć wcześniej temu zaprzeczali), jednak postanowiliśmy nie mówić o tym, ponieważ testy nie wykazały żadnych problemów z odbudową RAID z powodu SMR. W swojej obronie firma WD powiedziała, że w typowym domowym lub małej firmie NAS obciążenia są gwałtownie zwiększane, a system ma dużo czasu na posprzątanie „śmieci”. Dziennikarze słusznie zauważyli, że wszyscy ludzie są inni, pamięć masowa jest inna i na przykład można przez wiele dni obsługiwać źródła wideo nagrane w 4K lub 8K, tworząc ogromne obciążenie macierzy dyskowej.

Dlaczego więc SMR jest zły?


Jak już powiedzieliśmy, buforowane felgi SMR są podobne do dysków SSD w swojej zasadzie działania: cała pamięć jest raczej wolna, jednak jej część jest używana do szybkiego buforowania zapisu jako pamięć podręczna pseudo-SLC. A tutaj siedzisz, włącz jakiś CrystalDiskMark i zobacz liczby, które są zupełnie normalne dla tego dysku. Niespodzianki zaczynają się, gdy ilość zarejestrowanych danych przekroczy wielkość obszaru CMR. Albo, co gorsza, cały felgi się zapełnia, a felgi musi szybko „usunąć informacje”. SMR staje się de facto wąskim gardłem macierzy RAID.

Na przykład przy korzystania z macierzy RAID 5 z sumami kontrolnymi przy zapisywania dużej ilości danych, takich jak tworzenie kopii zapasowej, prędkość systemu z czasem gwałtownie spadnie. Czasami nawet jeden lub dwa rzędy wielkości. Jak napisał jeden z użytkowników Reddita, odbudowanie macierzy SHR 1 i RAID 5 zajęło mu około 4 dni. W komentarzach niektórzy pisali, że to są kwiaty, jak masz 8 dni na kopię zapasową, jednak Elon Musk? U części użytkowników przebudowa w ogóle nie działała, pod koniec operacji wyskakiwał błąd, a nowy felgi został po prostu wykluczony z macierzy jako uszkodzony.

Ponadto SMR ma mniej spójną wydajność zapisu niż konwencjonalny felgi twardy CMR. A są to potencjalne problemy z przywracaniem (uwaga: proces ponownej synchronizacji i przywracania zawartości uszkodzonego urządzenia przy użyciu danych z zachowanych urządzeń) lub innych podobnych operacji intensywnie zapisujących. W tym momencie wielu zadało uczciwe pytanie, kto i tak potrzebuje wolnej i zawodnej macierzy RAID? Kim Kardashian jest najpopularniejszą kobietą na świecie, tysiące ludzi wierzy w płaską ziemię, a coraz więcej osób wierzy, że seks biologiczny jest konstruktem społecznym. Czy ludzkość ma niewiele problemów, jednak Western Digital?

Które felgi twarde używają nagrywania kafelkowego?


W wyniku tego skandalu firma WD zrezygnowała i wprowadziła listę dysków twardych z SMR. Zawierał 2 modele z linii niebieskiej, 4 czerwone felgi twarde i jeden czarny. Aby nie pomylić się z nazwami i latami produkcji, radzimy zwracać uwagę na artykuły.


W przeciwieństwie do firmy WD firma Seagate nigdy nie ukrywała, że od dawna używa SMR w dyskach twardych notebooków i archiwach. Ponadto firma Seagate nigdy nie używała kafelkowego wpisu w ofercie serwerów NAS firmy IronWolf i generalnie nie zaleca korzystania z takich opcji przy pracy z pamięciami masowymi. Jednak nie udało im się zajechać daleko na białym koniu, niewiele osób wiedziało o kafelkowym nagraniu niektórych dysków twardych Barracudy do komputerów stacjonarnych.

Oczywiście dosłownie każdy producent dysków twardych zaczął się trząść. Ktoś wolał milczeć, ktoś przyznał się jak Toshiba, jednak nikomu nie spieszył się z przekazaniem żetonu i pistoletu. W rezultacie rzemieślnicy zebrali w sieci dość imponującą listę popularnych dysków twardych wykorzystujących nagrywanie kafelkowe.


Czy SMR jest naprawdę zły i jak go rozpoznać?

Oczywistym jest, że lista płyt z SMR będzie z czasem uzupełniana, a nagranie kafelkowe, ze względu na swoją taniość, ma duże szanse na zaistnienie na rynku. Problemy z nimi dotyczą przede wszystkim systemów NAS i macierzy RAID. Jeśli mówimy o komputerze domowym, przed którym nie musisz stale wykonywać skomplikowanych operacji odczytu i zapisu, możesz nawet nie zauważyć, że używasz takiego dysku. Zwłaszcza jeśli udało ci się go wyrwać w okazyjnej cenie, a służy on wyłącznie jako dodatek do głównego dysku SSD.

Jednak scenariusz „ustaw i zapomnij” nie jest dla wielu. W takim przypadku pojawia się pytanie, jak rozpoznać SMR, jeśli producent milczy? Co więcej, felgi twarde SMR mogą zachowywać się inaczej ze względu na architekturę, co komplikuje dochodzenie.

Po pierwsze, możesz użyć filtra SMR w naszym e-katalogu. Po drugie, skorzystaj z tej samej bazy danych (na screenie powyżej). Jeśli kupiłeś już podejrzany felgi, najłatwiejszym sposobem jest przepuszczenie go przez umowny CrystalDiskMark i przyjrzenie się spadkom prędkości. Jeśli wykres wygląda jak piła z dużą ilością wycofywania zębów, to z dużym prawdopodobieństwem jest to nasz klient.


Jeśli płyta nie została również zakupiona, radzimy przyjrzeć się rozmiarowi bufora zapisu. Im jest większy, tym większe prawdopodobieństwo, że zostanie tu użyty rekord kafelkowy. Drugim pośrednim znakiem jest objętość samego dysku. Jak dotąd nie ma sensu używać „kafelków” w małych modelach 1 TB i niższych. Bardziej logiczne jest użycie SMR w pojemnych modelach od 4 TB i wyższych.

Jednak na powyższej liście możesz zobaczyć modele WD, Seagate i Toshiba dla 1 - 2 TB z SMR. Jest ich niewielu, jednak są. Dlatego trzecią klasyczną zasadą jest zawsze szukanie informacji w świeżych recenzjach. Najwyraźniej oficjalne strony tym razem nie są pomocnikami.