Kaks kõvaketast võivad hinnakirjas kõrvuti seista identse mahutavuse, sama spindli kiiruse ja peaaegu identsete liidese spetsifikatsioonidega, kuid käituda täiesti erinevalt, kui neile rakendub pidev töökoormus. Põhjus peitub tavaliselt ühe taseme sügavamal kui andmeleht: plaatidel kasutatav magnetilise salvestuse tehnoloogia. Tavalise magnetilise salvestuse (CMR) ja räpasmagnetilise salvestuse (SMR) erinevuse mõistmine on muutunud oluliseks teadmiseks kõigile, kes hangivad salvestusseadmeid tööjaamadele, serveritele või võrgus salvestusseadmetele, ja see on üks esimesi küsimusi, mida DistriNode'i hankemeeskonnad tarnijatelt küsima õpetatakse.

Kuidas tavaline magnetiline salvestus töötab

CMR-kettas kirjutatakse iga andmerada eraldi, kattumatu rajana plaadi pinnale. Pea kirjutuselement on sama lai kui loodav rada, seega on igal rajal oma pühendatud füüsiline ruum. Kui operatsioonisüsteem peab muutma ühte sektorit, lendab pea lihtsalt sellesse asukohta ja kirjutab selle kohapeal üle. Naaberradasid kunagi ei puudutata.

See kohapeal ülekirjutamise võime on omadus, mis muudab CMR-i jõudluse nii prognoositavaks. Olgu ketas tühi või 90 protsenti täis, olgu töökoormus järjestikune või juhuslik, kirjutamise läbilaskevõime püsib kitsas, hästi mõistetavas vahemikus. See järjepidevus on põhjus, miks CMR jääb vaikevalikuks RAID-massiivide, andmebaaside, valvekaamerate salvestite ja igasuguste süsteemide jaoks, kus kirjutamise latentsuse tõusud on lubamatud.

Mis muutub räpasmagnetilise salvestuse korral

SMR töötati välja, et sama plaadi pealt rohkem mahtu välja pigistada. Rööpad on tahtlikult üksteise peale asetatud, iga uus rada katab osaliselt eelmist, võimaldades loetaval osal igast rööpast olla kitsam kui kirjutuspea ise. Pindalatihedus tõuseb umbes 10–20 protsendi võrra, praktiliselt null tootmiskuluga, mistõttu SMR domineerib turu hinnaotsas.

Kompromiss on põhimõtteline: kuna rööpad kattuvad, ei saa ketas enam sektorit kohapeal muuta. Isegi mõne kilobaidi muutmine räpas tsoonis sunnib ketast lugema tervet kattuvate rööpad riba, rakendama muudatust mälus ja kirjutama kogu riba järjestikku uuesti. Loogiline 4 KB uuendus võib põhjustada sadu megabytes sisemist liiklust.

Meedia vahemälu: miks lühikesed võrdlusalused eksitavad

Tarbija SMR-kettad on peaaegu alati draiveri poolt hallatud, mis tähendab, et püsivara peidab räpase paigutuse hosti eest. Sissetulevad kirjutused jõuavad kõigepealt püsivasse lavastusalasse, mis on salvestatud tavalises, mittekattuvas formaadis. Kuni sellel vahemälul on vaba ruumi, käitub ketas nagu iga teine ketas ja kiire võrdlustest või väikese faili kopeerimine näitab täiesti normaalseid numbreid.

Probleem ilmneb, kui vahemälu täitub. Püsivara peab lavastatud andmed räpastesse tsoonidesse üle viima, samal ajal kui uued kirjutused saabuvad, ning püsiv läbilaskevõime võib langeda 180 MB/s pealt kuskile 10–40 MB/s vahele, peatudes aeg-ajalt täielikult sekunditeks. Ketas ei ole vigane; see teeb täpselt seda, mida tema arhitektuur nõuab.

Jõudluskäitumine reaalsete töökoormuste korral

  • Kerge lauaarvuti töökoormus: sirvimine, kontoridokumendid ja meedia esitamine koormavad lavastusvahemälu harva, nii et SMR-ketas tundub igapäevases kasutuses CMR-ist eristamatuna.
  • Suured järjestikused kirjutused: mitme terabaidine varukoopia kopeerimine kurnab vahemälu keskel ja edastuskiirus langeb järsult ülejäänud tööks.
  • Pidevad juhuslikud kirjutused: see on räpase meedia jaoks halvim juhtum, kuna iga laiali hajutatud uuendus muutub riba ümberkirjutuseks; latentsus muutub ebastabiilseks ja järjekorra sügavus kasvab.
  • Seisakuajast sõltuvus: draiveri hallatav SMR tugineb vaiksetele perioodidele, et taustal oma vahemälu puhastada; seega süsteemid, mis kirjutavad ööpäevaringselt, ei anna püsivarale ruumi taastumiseks.

Miks RAID-i taastamised nõrkuse paljastavad

Massiivi taastamine on kõige raskem töökoormus, mida kõvaketas võib kogeda: pidev, päevi kestev kirjutuste voog kogu pinna ulatuses. Räpasel meedial küllastub lavastusvahemälu minutite jooksul, läbilaskevõime langeb murdosani nimikiirusest ja käskude latentsus võib ületada riistvarakontrollerite ja tarkvara RAID-kihtide poolt kasutatavaid ajalõpu lävesid. Mõned kontrollerid märgistavad ketta rikkisolevana, muutes rutiinse taastamise degradeerunud massiivi hädaolukorraks.

ZFS-i kasutajad on dokumenteerinud SMR-ketastel ümberpaigutamise toiminguid, mis võtavad nädal aega või rohkem, samas kui tavaline ketas lõpetab üleöö. Kogu selle aja jooksul töötab massiiv vähendatud koondredundantsiga, mis on just see, kui teine rike teeb kõige rohkem kahju.

Rahaline argument on lihtne: räpasel kettal säästetud raha on harva väärt viit lisapäeva degradeerunud koondredundantsust taastamise ajal.

Iga mitme pesaga korpuse jaoks täpsustage kettad, mis on massiivi tööks selgelt valideeritud. Valitud valik on saadaval NAS kõvaketaste kategoorias, kus salvestustehnoloogia on esmane valikukriteerium.

Kus SMR-l on veel äriline mõte

  • Külmad arhiivid: üks kord kirjutatud ja harva loetud andmed ei põhjusta pärast algset laadimist riba ümberkirjutuse trahve.
  • Sekundaarsed varukoopia sihtmärgid: kui varukoopia aken on helde ja tööd on järjestikused, on madalam hind terabaiti kohta atraktiivne.
  • Meediaraamatukogud: filmi- või fotokogu on lugemispõhine töökoormus, mis mängib SMR-i tugevuste kasuks.
  • Hüpermaastaabis objektisalvestus: hosti hallatud SMR, kus operatsioonisüsteem juhib tsoonide paigutust otse, pakub suurepärast ökonoomsust tsoonipõhiste plokiseadmete ümber ehitatud andmekeskustes.

Kuidas tehnoloogiat enne ostu kontrollida

Pärast märkimisväärset tööstuse vaidlust 2020. aastal avaldavad kõik kolm allesjäänud kõvaketaste tootjat nüüd oma tootesarjade jaoks salvestustehnoloogia tabeleid. Kontrollige alati täpset mudelinumbrit, mitte tooteperekonna nime, sest üks perekond segab sageli mõlemat tehnoloogiat erinevates mahtuvuspunktides ja 4 TB versioon võib olla räpane, samas kui 8 TB versioon on tavaline.

Andmelehed annavad teise vihje: räpased mudelid näitavad sageli ebatavaliselt suurt vahemälu numbrit (256 MB muidu eelarvelisel kettal) ja madalamaid pideva edastuse spetsifikatsioone. Standardsete tööjaamade ehitiste puhul, kus ketas sisaldab operatsioonisüsteemi, rakendusi ja tööfaile, saab mudelid lauaarvuti kõvaketaste sektsioonis filtreerida tootja CMR-i loendite vastu mõne minutiga.

Korduma kippuvad küsimused

Kas SMR mõjutab ka lugemise jõudlust?

Enamasti mitte. Kui andmed on kirjutatud, loetakse need tagasi täisplaadi kiirusel, sõltumata salvestustehnoloogiast. Erandiks on lugemised, mis tehakse ajal, kui ketas on hõivatud oma vahemälu räpastesse tsoonidesse voltimisega, siis võistleb sisemine koristustöö hosti päringutega ja reageerimisajad tõusevad.

Kas CMR ja SMR kettad võib ühte massiivi segada?

Tehniliselt massiiv küll koguneb, kuid see on halb tava. Massiiv pärib oma aeglaseima liikme latentsusprofiili ja iga taastamine või puhastamine on piiratud räpase kettaga. Segatud massiivid raskendavad ka vea diagnoosimist, sest aeglase reageerimise sümptomid jäljendavad surevat ketast.

Kas pooljuhtkettad kasutavad räpastamist?

Ei. Räpastamine on spetsiifiline magnetrööbaste kattumisele pöörlevatel plaatidel. SSD-del on oma asümmeetriline kirjutamiskäitumine, mis on tingitud mälupuhastusplokkidest ja mida hallatakse TRIM-i ja prügikogumisega, kuid mehhanism on täiesti erinev.

Kas TRIM-i tugi SMR-kettal on täielik lahendus?

See aitab, kuid ei ole ravi. TRIM ütleb püsivarale, millised plokid ei sisalda enam kehtivaid andmeid, vähendades tarbetuid riba ümberkirjutusi puhastamise ajal. Kattuvate rööbaste põhiline loe-muuda-kirjuta käitumine jääb alles ja püsivkirjutuse kollaps toimub ikkagi, kui lavastusala on ammendatud.

Milline tehnoloogia sobib videojärelevalve salvestitele?

Tavaline salvestus, ilma kõhklusteta. NVR kirjutab pidevalt mitmest kaameravoost ega kunagi seisaku piisavalt kaua, et räpane ketas saaks oma vahemälu puhastada. Spetsiaalsed valvekõvakettad on täpselt sel põhjusel tavalised.

Peamised järeldused

Salvestustehnoloogia ei ole jalajälg; see määrab, kuidas kõvaketas surve all käitub. Valige tavaline salvestus massiivide, valve, virtualiseerimise ja igasuguse kirjutamismahuka rolli jaoks. Reserveerige räpased kettad arhiivideks ja lugemispõhisteks raamatukogudeks, kus nende kulueelis on reaalne ja nõrkused jäävad varjatuks. Eelkõige kontrollige täpset mudelinumbrit tootja dokumentatsiooni vastu enne ostutellimuse väljastamist, sest põhilised spetsifikatsioonid ei hoia teid.