Divi cietie diski var atrasties blakus vienā cenrādī, ar identisku ietilpību, vienādu vārpstas ātrumu un gandrīz identiskiem interfeisa parametriem, taču uzvesties pilnīgi atšķirīgi, kad tiek pakļauti nepārtrauktai slodzei. Iemesls parasti ir paslēpts vienu līmeni dziļāk par specifikāciju lapu: magnētiskā ierakstīšanas tehnoloģija, kas tiek izmantota uz šķīvjiem. Izpratne par atšķirību starp parasto magnētisko ierakstīšanu (CMR) un flīžu magnētisko ierakstīšanu (SMR) ir kļuvusi par būtisku zināšanu ikvienam, kas izvēlas atmiņu darbstacijām, serveriem vai tīkla pieslēgtām atmiņas ierīcēm, un tas ir viens no pirmajiem jautājumiem, ko DistriNode iepirkumu komandas ir apmācītas uzdot piegādātājiem.

Kā darbojas parastā magnētiskā ierakstīšana

CMR diskā katra datu celiņš tiek ierakstīts kā atsevišķa, nepārklājoša josla uz šķīvja virsmas. Galviņas rakstīšanas elements ir tikpat plats kā celiņš, ko tas izveido, tāpēc katram celiņam ir sava atsevišķa fiziskā vieta. Kad operētājsistēmai ir jāmaina viens sektors, galviņa vienkārši pārlido uz šo vietu un pārraksta to uz vietas. Kaimiņu celiņi nekad netiek aizskarti.

Šī spēja pārrakstīt uz vietas ir īpašība, kas padara CMR veiktspēju tik paredzamu. Neatkarīgi no tā, vai disks ir tukšs vai 90% pilns, vai slodze ir secīga vai nejauša, rakstīšanas caurlaidspēja paliek šaurā, labi izprotamā joslā. Šī konsekvence ir iemesls, kāpēc CMR joprojām ir noklusējuma izvēle RAID masīviem, datubāzu sējumiem, novērošanas ierakstītājiem un jebkurai sistēmai, kurā rakstīšanas latentuma maksimumi nav pieņemami.

Kas mainās, izmantojot flīžu magnētisko ierakstīšanu

SMR tika izstrādāts, lai izspiestu vairāk ietilpības no tā paša šķīvja. Celiņi tiek apzināti pārklāti, katrs jaunais celiņš daļēji nosedz iepriekš ierakstīto, kas ļauj nolasāmajai daļai katrā celiņā būt šaurākai par pašu rakstīšanas galviņu. Areālais blīvums palielinās aptuveni par 10 līdz 20 procentiem praktiski bez ražošanas izmaksām, tāpēc SMR dominē tirgus vērtības galā.

Kompromiss ir fundamentāls: tā kā celiņi pārklājas, disks vairs nevar modificēt sektoru uz vietas. Pat dažu kilobaitu maiņa flīžu zonā liek diskam nolasīt visu pārklājošo celiņu joslu, veikt izmaiņas atmiņā un pārrakstīt visu joslu secīgi. Loģisks 4 KB atjauninājums var izraisīt simtiem megabaitu iekšējās trafika.

Multivides kešatmiņa: kāpēc īsie etaloni maldina

Patērētāju SMR diski gandrīz vienmēr ir diska pārvaldīti, kas nozīmē, ka programmaparatūra slēpj flīžu izkārtojumu no resursdatora. Ienākošie ieraksti vispirms nonāk pastāvīgā starpposma zonā, kas ierakstīta parastā, nepārklājošā formātā. Kamēr šai kešatmiņai ir brīva vieta, disks darbojas tāpat kā jebkurš cits disks, un ātrs etalons vai neliela faila kopēšana uzrādīs pilnīgi normālus skaitļus.

Problēma parādās, kad kešatmiņa ir pilna. Programmaparatūrai ir jāpārvieto starpposma dati flīžu zonās, kamēr turpina ienākt jauni ieraksti, un nepārtraukta caurlaidspēja var samazināties no 180 MB/s līdz 10 līdz 40 MB/s, dažkārt pilnībā apstājoties uz vairākām sekundēm. Disks nav bojāts; tas dara tieši to, ko prasa tā arhitektūra.

Veiktspējas uzvedība reālos darba slodzēs

  • Viegla darbvirsmas slodze: pārlūkošana, biroja dokumenti un multivides atskaņošana reti noslogo starpposma kešatmiņu, tāpēc SMR disks ikdienas lietošanā šķiet neatšķirams no CMR.
  • Liela secīga ienākšana: vairāku terabaitu dublējuma kopas kopēšana iztērēs kešatmiņu vidusdaļā, un pārraides ātrums strauji samazināsies atlikušajā darba daļā.
  • Nepārtraukti nejauši ieraksti: šis ir vissliktākais gadījums flīžu datu nesējiem, jo katrs izkliedēts atjauninājums reizina joslas pārrakstīšanu; latentums kļūst neregulārs un rindu dziļums palielinās.
  • Atkarība no dīkstāves laika: diska pārvaldīts SMR paļaujas uz klusiem periodiem, lai fonā tīrītu savu kešatmiņu, tāpēc sistēmas, kas raksta visu diennakti, nekad nedod programmaparatūrai iespēju atgūties.

Kāpēc RAID atjaunošana atklāj vājumu

Masīva atjaunošana ir visprasīgākā slodze, kādu cietais disks var piedzīvot: nepārtraukta, vairāku dienu ilga ierakstu straume, kas aptver visu virsmu. Flīžu datu nesējā starpposma kešatmiņa piesātinās dažu minūšu laikā, caurlaidspēja samazinās līdz daļai no nominālā ātruma, un komandu latentums var pārsniegt laika robežvērtības, ko izmanto aparatūras kontrolleri un programmatūras RAID slāņi. Daži kontrolleri reaģē, atzīmējot disku kā bojātu, pārvēršot parastu atjaunošanu par degradēta masīva ārkārtas situāciju.

ZFS lietotāji ir dokumentējuši resilver operācijas uz flīžu diskiem, kas aizņem nedēļu vai ilgāk, kamēr parastais disks pabeidz nakts laikā. Visā šajā logā kopa darbojas ar samazinātu dublēšanu, kas ir tieši tas brīdis, kad otra kļūme nodara vislielāko kaitējumu.

Finansiālais arguments ir vienkāršs: nauda, kas ietaupīta, pērkot flīžu disku, reti ir vērta papildu piecas dienas degradētas dublēšanas atjaunošanas laikā.

Jebkuram vairāku nodalījumu korpusam izvēlieties diskus, kas ir skaidri apstiprināti masīva lietošanai. Izvēlēts klāsts ir pieejams NAS cieto disku kategorijā, kur ierakstīšanas tehnoloģija ir primārais atlases kritērijs.

Kur SMR joprojām ir komerciāli jēgpilns

  • Aukstie arhīvi: dati, kas ierakstīti vienreiz un lasīti reti, pēc sākotnējās ielādes neizraisa joslas pārrakstīšanas sodus.
  • Sekundārie dublēšanas mērķi: ja dublēšanas logs ir plašs un darbi ir secīgi, zemākās izmaksas par terabaitu ir pievilcīgas.
  • Multivides bibliotēkas: filmu vai foto kolekcija ir lasīšanas dominēta slodze, kas atbilst SMR stiprajām pusēm.
  • Hiperskāles objektu krātuve: resursdatora pārvaldīts SMR, kur operētājsistēma kontrolē zonu izvietojumu tieši, nodrošina lielisku ekonomiku datu centros, kas veidoti ap zonētām bloka ierīcēm.

Kā pārbaudīt tehnoloģiju pirms iegādes

Pēc ievērojamām nozares diskusijām 2020. gadā visi trīs atlikušie cieto disku ražotāji tagad publicē ierakstīšanas tehnoloģiju tabulas, kas aptver to produktu līnijas. Vienmēr pārbaudiet precīzu modeļa numuru, nevis produktu saimes nosaukumu, jo viena saime bieži sajauc abas tehnoloģijas dažādos ietilpības punktos, un 4 TB variants var būt flīžu, bet 8 TB variants - parasts.

Datu lapas sniedz otru pavedienu: flīžu modeļiem bieži ir neparasti lielas kešatmiņas (256 MB uz citādi budžeta diska) un zemākas nepārtrauktas pārsūtīšanas specifikācijas. Standarta darbstaciju komplektācijām, kur disks satur operētājsistēmu, lietojumprogrammas un darba failus, modeļus, kas uzskaitīti darbvirsmas cieto disku sadaļā, var filtrēt pret ražotāju CMR sarakstiem dažu minūšu laikā.

Bieži uzdotie jautājumi

Vai SMR ietekmē arī lasīšanas veiktspēju?

Lielākoties nē. Kad dati ir ierakstīti, to nolasīšana notiek ar pilnu šķīvja ātrumu neatkarīgi no ierakstīšanas tehnoloģijas. Izņēmums ir lasīšanas darbības, kas tiek veiktas, kamēr disks ir aizņemts ar kešatmiņas pārvietošanu flīžu zonās, kad iekšējā uzturēšana konkurē ar resursdatora pieprasījumiem un atbildes laiki palielinās.

Vai CMR un SMR diskus var sajaukt vienā masīvā?

Tehniski masīvs tiks izveidots, taču tā ir slikta prakse. Masīvs pārmanto sava lēnākā locekļa latentuma profilu, un katra atjaunošana vai pārbaude tiks ierobežota ar flīžu disku. Sajaukti masīvi arī sarežģī kļūmju diagnostiku, jo lēnas atbildes simptomi atgādina mirstošu disku.

Vai cietvielu diski izmanto flīžu tehnoloģiju?

Nē. Flīžu tehnoloģija ir specifiska pārklājošiem magnētiskiem celiņiem uz rotējošiem šķīvjiem. SSD ir sava asimetriska rakstīšanas uzvedība, ko izraisa zibatmiņas dzēšanas bloki, un to pārvalda, izmantojot TRIM un atkritumu savākšanu, bet mehānisms ir pilnīgi atšķirīgs.

Vai TRIM atbalsts SMR diskā ir pilnīgs risinājums?

Tas palīdz, bet nav ārstēšana. TRIM informē programmaparatūru, kuri bloki vairs nesatur derīgus datus, samazinot nevajadzīgu joslu pārrakstīšanu tīrīšanas laikā. Pārklājošo celiņu fundamentālā lasīt-modificēt-rakstīt uzvedība paliek, un nepārtrauktas rakstīšanas sabrukums joprojām notiek, kad starpposma zona ir izsmelta.

Kura tehnoloģija ir piemērota video novērošanas ierakstītājiem?

Parastais ieraksts, bez vilcināšanās. NVR nepārtraukti raksta no vairākām kameru straumēm un nekad nav dīkstāvē pietiekami ilgi, lai flīžu disks varētu iztīrīt savu kešatmiņu. Īpaši būvēti novērošanas diski ir parasti tieši šī iemesla dēļ.

Galvenās atziņas

Ierakstīšanas tehnoloģija nav zemsvītras piezīme; tā nosaka, kā cietais disks uzvedas zem spiediena. Izvēlieties parasto ierakstu masīviem, novērošanai, virtualizācijai un jebkurai rakstīšanas intensīvai lomai. Rezervējiet flīžu diskus arhīviem un lasīšanas dominētām bibliotēkām, kur to izmaksu priekšrocība ir reāla un vājās puses paliek neaktīvas. Pāri visam, pārbaudiet precīzu modeļa numuru pret ražotāja dokumentāciju pirms pirkuma pasūtījuma nosūtīšanas, jo specifikāciju lapas pamati jūs nebrīdinās.