Du kietieji diskai kainoraštyje gali būti šalia vienas kito, turėti vienodą talpą, tą patį suklio greitį ir beveik identiškas sąsajos specifikacijas, tačiau elgtis visiškai skirtingai, kai juos paveikia nuolatinė apkrova. Priežastis dažniausiai slypi vienu lygmeniu giliau nei specifikacijų lapas: magnetinė įrašymo technologija, naudojama plokštelėse. Suprasti skirtumą tarp įprastinio magnetinio įrašymo (CMR) ir čerpinio magnetinio įrašymo (SMR) tapo būtina žinių dalimi kiekvienam, kas renka saugyklą darbo stotims, serveriams ar tinklo saugykloms, ir tai yra vienas pirmųjų klausimų, kuriuos DistriNode pirkimų komandos yra mokomi užduoti tiekėjams.

Kaip veikia įprastinis magnetinis įrašymas

CMR diske kiekvienas duomenų takelis įrašomas kaip atskira, nepersidengianti juosta plokštelės paviršiuje. Įrašymo elemento plotis yra toks pat kaip ir kuriamo takelio, todėl kiekvienas takelis turi savo atskirą fizinę erdvę. Kai operacinei sistemai reikia pakeisti vieną sektorių, galvutė tiesiog nuskrenda į tą vietą ir perrašo jį vietoje. Gretimi takeliai niekada nėra liečiami.

Ši perrašymo vietoje galimybė yra savybė, dėl kurios CMR našumas yra toks nuspėjamas. Nesvarbu, ar diskas tuščias, ar 90 % pilnas, ar darbo krūvis yra nuoseklus, ar atsitiktinis, įrašymo pralaidumas išlieka siauroje, gerai žinomoje juostoje. Šis nuoseklumas lemia, kodėl CMR išlieka numatytuoju pasirinkimu RAID masyvams, duomenų bazių tomams, stebėjimo įrašytuvams ir bet kuriai sistemai, kurioje įrašymo delsos šuoliai yra nepriimtini.

Kas pasikeičia su čerpiniu magnetiniu įrašymu

SMR buvo sukurtas siekiant išspausti daugiau talpos iš tos pačios plokštelės. Takeliai yra sąmoningai perdengiami, kiekvienas naujas takelis iš dalies uždengia prieš jį įrašytą, todėl kiekvieno takelio skaitoma dalis tampa siauresnė už pačią įrašymo galvutę. Paviršiaus tankis padidėja maždaug 10–20 procentų beveik be jokių papildomų gamybos sąnaudų, todėl SMR dominuoja vertės segmente.

Kompensacija yra esminė: kadangi takeliai persidengia, diskas nebegali pakeisti sektoriaus vietoje. Net kelių kilobaitų pakeitimas čerpintoje zonoje verčia diską perskaityti visą persidengiančių takelių juostą, pritaikyti pakeitimą atmintyje ir perrašyti visą juostą nuosekliai. Loginio 4 KB atnaujinimas gali sukelti šimtų megabaitų vidinį srautą.

Laikmenos talpykla: kodėl trumpi testai klaidina

Vartotojų SMR diskai beveik visada yra valdomi disko, o tai reiškia, kad programinė įranga paslepia čerpinį išdėstymą nuo pagrindinės sistemos. Įeinantys įrašai pirmiausia patenka į nuolatinę tarpinę saugyklą, įrašytą įprastu, nepersidengiančiu formatu. Kol ši talpykla turi laisvos vietos, diskas veikia kaip bet kuris kitas diskas, o greitas testas ar mažas failo kopijavimas parodys visiškai normalius skaičius.

Problema atsiranda, kai talpykla užsipildo. Programinė įranga turi perkelti sukauptus duomenis į čerpines zonas, o nauji įrašai vis dar atkeliauja, ir nuolatinis pralaidumas gali sumažėti nuo 180 MB/s iki 10–40 MB/s, kartais visiškai sustodamas kelioms sekundėms. Diskas nėra sugedęs; jis daro būtent tai, ko reikalauja jo architektūra.

Našumo elgsena esant realioms apkrovoms

  • Lengvas darbas staliniame kompiuteryje: naršymas, biuro dokumentai ir medijos atkūrimas retai apkrauna talpyklą, todėl SMR diskas kasdieniniame naudojime jaučiasi nesiskiriantis nuo CMR.
  • Dideli nuoseklūs įrašai: kelių terabaitų atsarginės kopijos rinkinio kopijavimas išeikvos talpyklą viduryje proceso, o likusiai užduočiai perdavimo sparta smarkiai sumažės.
  • Nuolatiniai atsitiktiniai įrašai: tai yra blogiausias atvejis čerpinei laikmenai, nes kiekvienas išsibarstęs atnaujinimas virsta juostų perrašymais; delsos tampa nenuspėjamos, o eilių gyliai didėja.
  • Priklausomybė nuo neveiklumo: disko valdomas SMR priklauso nuo tylaus laiko, kad išvalytų talpyklą fone, todėl sistemos, kurios rašo visą parą, niekada nesuteikia programinei įrangai galimybės atsigauti.

Kodėl RAID atkūrimas atskleidžia silpnybes

Masyvo atkūrimas yra pati sunkiausia darbo krūvis, su kuriuo gali susidurti kietasis diskas: nepertraukiamas, dienų dienas trunkantis įrašų srautas, apimantis visą paviršių. Čerpinėje laikmenoje talpykla prisisotina per kelias minutes, pralaidumas sumažėja iki dalies nominalios spartos, o komandų delsos gali viršyti laukimo laiko ribas, naudojamas aparatūros valdiklių ir programinio RAID sluoksnių. Kai kurie valdikliai reaguoja pažymėdami diską kaip sugedusį, paversdami įprastą atkūrimą avarine sumažinto masyvo situacija.

ZFS naudotojai yra dokumentavę atvejus, kai čerpinių diskų atkūrimas užtruko savaitę ar ilgiau, o įprastas diskas baigė per naktį. Per visą tą laiką telkinys veikia su sumažintu atsparumu, o tai yra būtent tas momentas, kai antras gedimas padaro didžiausią žalą.

Finansinis argumentas yra paprastas: pinigai, sutaupyti ant čerpinio disko, retai verti papildomų penkių dienų sumažinto atsparumo atkūrimo metu.

Bet kuriam kelių lizdų korpusui rinkitės diskus, kurie yra aiškiai patvirtinti masyvo darbui. Atidžiai atrinktą pasirinkimą rasite NAS kietųjų diskų kategorijoje, kur įrašymo technologija yra pagrindinis atrankos kriterijus.

Kur SMR vis dar turi komercinę prasmę

  • Šalti archyvai: duomenys, įrašyti vieną kartą ir retai skaitomi, niekada nesukelia juostų perrašymo baudos po pradinio įkėlimo.
  • Antriniai atsarginių kopijų tikslai: jei atsarginės kopijos langas yra dosnus ir darbai yra nuoseklūs, mažesnė kaina už terabaitą yra patraukli.
  • Medijos bibliotekos: filmų ar nuotraukų rinkinys yra skaitymo dominuojamas darbo krūvis, kuris išnaudoja SMR privalumus.
  • Hiper masto objektų saugyklos: pagrindinės sistemos valdomas SMR, kai operacinė sistema tiesiogiai kontroliuoja zonų išdėstymą, užtikrina puikią ekonomiką duomenų centruose, sukurtuose aplink zoninius blokinius įrenginius.

Kaip patikrinti technologiją prieš pirkimą

Po didelių pramonės ginčų 2020 m. visi trys likę kietųjų diskų gamintojai dabar skelbia įrašymo technologijų lenteles, apimančias jų produktų linijas. Visada patikrinkite tikslų modelio numerį, o ne produktų šeimos pavadinimą, nes viena šeima dažnai maišo abi technologijas skirtinguose talpos taškuose, o 4 TB variantas gali būti čerpinis, o 8 TB – įprastinis.

Duomenų lapai suteikia antrą užuominą: čerpiniai modeliai dažnai rodo neįprastai didelius talpyklos dydžius (256 MB ant kitu atveju biudžetinio disko) ir mažesnes nuolatinio perdavimo specifikacijas. Standartinėms darbo stočių konfigūracijoms, kuriose diskas laiko operacinę sistemą, programas ir darbo failus, modelius, išvardintus stalinių kompiuterių kietųjų diskų skyriuje, galima per kelias minutes filtruoti pagal gamintojo CMR sąrašus.

Dažnai užduodami klausimai

Ar SMR taip pat veikia skaitymo našumą?

Iš esmės ne. Kai duomenys yra įrašyti, jų skaitymas vyksta visu plokštelės greičiu, nepriklausomai nuo įrašymo technologijos. Išimtis yra skaitymai, išduodami, kai diskas yra užsiėmęs talpyklos perkėlimu į čerpines zonas, kai vidinė priežiūra konkuruoja su pagrindinės sistemos užklausomis ir atsako laikas padidėja.

Ar galima maišyti CMR ir SMR diskus viename masyve?

Techniškai masyvas susidarys, tačiau tai yra bloga praktika. Masyvas paveldi lėčiausio nario delsos profilį, o kiekvienas atkūrimas ar patikrinimas bus ribojamas čerpinio disko. Mišrūs masyvai taip pat apsunkina gedimų diagnostiką, nes lėto atsako simptomai imituoja mirštantį diską.

Ar kietojo kūno diskai naudoja čerpinį įrašymą?

Ne. Čerpinis įrašymas būdingas persidengiantiems magnetiniams takeliams besisukančiose plokštelėse. SSD diskai turi savo asimetrinio įrašymo elgseną, kurią sukelia „flash“ trynimo blokai ir kuri valdoma naudojant TRIM ir šiukšlių rinkimą, tačiau mechanizmas yra visiškai kitoks.

Ar TRIM palaikymas SMR diske yra visiškas sprendimas?

Tai padeda, bet nėra išgydymas. TRIM praneša programinei įrangai, kurie blokai nebėra galiojantys duomenys, sumažindamas nereikalingus juostų perrašymus valymo metu. Pagrindinė persidengiančių takelių skaitymo-modifikavimo-įrašymo elgsena išlieka, o nuolatinio įrašymo sumažėjimas vis tiek įvyksta, kai tarpinė saugykla išsenka.

Kuri technologija tinka vaizdo stebėjimo įrašytuvams?

Įprastinis įrašymas, be dvejonių. NVR rašo nuolat iš kelių kamerų srautų ir niekada nėra neveiklus pakankamai ilgai, kad čerpinis diskas galėtų išvalyti savo talpyklą. Specialiai sukurti stebėjimo diskai yra įprastiniai būtent dėl šios priežasties.

Pagrindinės išvados

Įrašymo technologija nėra išnaša; ji nustato, kaip kietasis diskas elgiasi esant apkrovai. Rinkitės įprastinį įrašymą masyvams, stebėjimui, virtualizacijai ir bet kokiam įrašymo intensyviam vaidmeniui. Čerpinius diskus rezervuokite archyvams ir skaitymo dominuojamoms bibliotekoms, kur jų kainos pranašumas yra realus, o silpnybės lieka neaktyvios. Svarbiausia, prieš išsiunčiant pirkimo užsakymą, patikrinkite tikslų modelio numerį pagal gamintojo dokumentaciją, nes pagrindinės specifikacijos jūsų neįspės.