Жесткий диск глазами исследователя 3: HDD SMR — черепичная запись

• Обсуждение дисков с черепичной записью СМР.  

• Михаил расскажет о новых технологиях и особенностях.  

• Упоминание дисков с медиа-кэшем и их связи с СМР.  

• Медиа-кэш как промежуточная стадия между записью и чтением.  

• Медиа-кэш перехватывает запись в реальном времени.  

• Эффективен на случайных операциях при высокой плотности записи.  

• Трудности с позиционированием при высокой плотности записи.  

• Жесткие диски имеют до девяти пластин и 18 головок.  

• Время переключения головок может достигать миллисекунд.  

• Производители уменьшили размер зоны для релокейтов.  

• Это позволило достичь заявленного объема накопителя.  

• Решение: запендюрить звук файлов на диск, что оказалось легко реализовать.  

• Медиа-кэш в современных накопителях представляет собой несколько участков, вырезанных из пользовательского доступа.  

• Запись сначала идет в буфер, а затем в медиа-кэш, откуда данные разбрасываются в финальное местоположение.  

• В жестких дисках координаты записи фиксированы, что упрощает процесс по сравнению с флеш-накопителями.  

• Доступ к медиа-кэшу для извлечения данных может быть сложным и требует специализированного ПО.  

• В медиа-кэше могут образовываться дефекты, что усложняет восстановление данных.  

• Медиа-кэш является неизбежным решением для производителей, но требует эффективного управления.  

• Черепичная запись позволяет добавить до 20-25% объема к текущему накопителю.  

• Это требует значительных усилий от инженеров и разработчиков, усложняя прошивку.  

• СМР-накопители захватывают рынок, добавляя до 25% объема.  

• Дорожки на накопителях имеют разную ширину, что позволяет стабильно писать данные.  

• Межрековые зазоры обеспечивают стабильность записи, но занимают значительную часть пластины.  

• Производители стремятся минимизировать межрековые зазоры для повышения плотности записи.  

• Головка чтения имеет меньшую ширину, чем головка записи.  

• Пишущий элемент головки обеспечивает магнитное поле, а читающий элемент видит данные.  

• Головка чтения должна быть стабильной, чтобы обеспечивать надежное чтение данных.  

• Увеличение читающего элемента приводит к ухудшению сигнала, а уменьшение делает его менее эффективным.  

• Патенты по технологиям накопителей сложны для понимания даже подготовленными людьми.  

• Современные технологии не позволяют писать данные с высокой плотностью и стабильностью одновременно.  

• В лабораторных условиях можно создать головки с изоляцией между пишущим и читающим элементами.  

• Это предотвращает влияние сигнала от пишущей головки на читающую.  

• Максимальное перекрытие головок составляет 33%, что обеспечивает стабильную работу.  

• Программное рисование на SMR дисках оказалось сложным из-за особенностей записи данных.  

• Управление каналом чтения требует сложных решений, которые не всегда легко реализовать.  

• Инженеры часто предлагают инновационные идеи, которые могут быть случайными.  

• В высокотехнологичных бизнесах часто управляют маркетологи, что снижает качество продуктов.  

• Продукты часто отличаются только прошивками, что вводит пользователей в заблуждение.  

• Инженеры предлагают более качественные и надежные решения.  

• Спин-стенды используются для тестирования головок и управления ими.  

• Эти системы позволяют точно управлять головками и проверять их работу.  

• Современные диски перекрывают от 20 до 25% дорожек, что увеличивает плотность записи.  

• Технология MMR и TMR использует два читающих элемента на головке.  

• Каждый элемент читает данные независимо, что улучшает соотношение сигнал-шум.  

• Это позволяет увеличить зону перекрытия и улучшить качество данных.  

• Каналы чтения складывают сигналы, что позволяет видеть данные шире.  

• Фильтры высоких и низких частот помогают удалять шумы и находить стабильные данные.  

• Два элемента чтения обеспечивают более высокую частоту дискретизации и детализацию данных.  

• Диски с двумя элементами чтения могут работать с одним элементом, если другой неисправен.  

• Прошивка не позволяет автоматически отключать неисправный элемент.  

• Отключение неисправного элемента требует физического вмешательства.  

• Неисправный элемент создает проблемы в канале коммутатора.  

• Прошивка не может автоматически отключить неисправный элемент.  

• Логика работы прошивки не предусматривает отключение неисправного элемента.  

• Накопитель Hitachi с 10 из 16 голов в коротком замыкании продолжал работать.  

• Диск пытался использовать одну живую голову, но это было сложно.  

• Прошивка не предусматривает беспроблемную работу с одной головой.  

• Черепичная запись требует перезаписи всех треков при модификации одного сектора.  

• Это занимает много времени и требует точного позиционирования.  

• Современные диски могут перезаписывать треки с середины, но это не всегда происходит.  

• Современные диски могут перезаписывать треки с середины.  

• Позиционирование устроено так, что перезаписывается вся группа треков.  

• Производители не всегда раскрывают детали работы накопителей, чтобы стимулировать продажи.  

• Перезапись треков уничтожает их в верхней части.  

• Треки читаются, модифицируются и перезаписываются.  

• Кэширование треков происходит по-разному у разных производителей.  

• Hitachi использует уникальные методы кэширования.  

• Western Digital также имеет свои особенности.  

• Производители уверены в своих технологиях и не предоставляют данные для чтения.  

• Перезапись приводит к повреждению треков.  

• Производители не предусматривают возможности чтения данных.  

• Данные можно прочитать, но это сложно и требует специальных команд.  

• Медиа-кэш необходим для работы SMR.  

• Размер ленты влияет на плотность записи.  

• Возможность изменения размера ленты позволяет оптимизировать производительность.  

• Разные семейства SMR накопителей имеют разные настройки.  

• Максимальный размер ленты составляет 250 МБ.  

• Увеличение размера ленты требует значительных ресурсов и не всегда оправдано.  

• Максимальный объем SMR накопителей составляет 6 ТБ.  

• Изменение размера ленты требует перегенерации зонной таблицы.  

• Ограничения на перезапись и чтение данных делают увеличение размера ленты нецелесообразным.  

• В 2007 году автор проводил эксперимент с накопителем Fujitsu, записывая данные без межтрекового интервала.  

• Он принудительно записывал данные, чтобы проверить, насколько увеличится емкость накопителя.  

• Эксперимент показал, что емкость увеличилась на 18%, но это было мало относительно общего объема данных.  

• Через каждые 100 треков возникали проблемы с позиционированием, что приводило к ошибкам.  

• Это связано с различиями в восприятии данных между сервером и каналом чтения.  

• Ошибки возникали из-за несовпадения данных и ожиданий канала чтения.  

• Автор нашел способ уничтожать и перезаписывать треки, чтобы получить идеальную форму.  

• Он использовал специальные команды для переключения головки в другой режим.  

• Это позволяло записывать данные с определенным паттерном, который соответствовал текущему каналу чтения.  

• Современные накопители имеют более высокую точность позиционирования по сравнению с 2007 годом.  

• Точность позиционирования и плотность записи значительно улучшились.  

• Производители продолжают экспериментировать с новыми технологиями для улучшения производительности.  

• Мам и Хаммер — это методики записи, позволяющие повысить плотность без изменения конструкции.  

• Мам проще в реализации и не требует значительных изменений в сервере.  

• Оба метода позволяют улучшить производительность и плотность записи данных.  

• HAMMER не появился на рынке за 10 лет, несмотря на обещания.  

• Лазер в HAMMER не может работать бесконечно, что приводит к деградации.  

• Микроскопический плюс в головке HAMMER имеет ограниченную мощность и пятно нагрева.  

• HAMMER не подходит для длительного использования из-за деградации лазера.  

• Лазер может работать только ограниченное время, что делает HAMMER ненадежным.  

• HAMMER не подходит для майнинга, так как запись происходит только один раз.  

• HDD могут работать только в режиме чтения после износа.  

• HDD не могут перезаписывать данные после износа, что делает их менее надежными.  

• HDD могут уходить в режим редонали, если лазер выходит из строя.  

• Медиа-кэш в HDD разбросан между лентами для оптимизации.  

• Некоторые вендоры, такие как Western Digital, используют области файер-брейкс для кэширования.  

• Кэширование данных в HDD ограничено, что может привести к проблемам при большом количестве мелких записей.  

• Фоновая дефрагментация может привести к переполнению кэша и ступору накопителя.  

• Нелинейная запись может быстро заполнить кэш, что снижает производительность.  

• Линейная запись может быть более эффективной, если позволяет профиль кэширования.  

• Тестирование производительности HDD может быть неточным из-за особенностей прошивки.  

• Прошивка может имитировать стабильную скорость, но это не всегда отражает реальную производительность.  

• Тестирование должно учитывать реальные условия использования накопителя.  

• Дефрагментатор на SSD работает по нелогичной логике, запускаясь без спроса.  

• Во время дефрагментации накопитель перестает реагировать на команды интерфейса.  

• Система реального времени не может обрабатывать команды из-за высокоприоритетного процесса дефрагментации.  

• У SSD накопителей больше задач реального времени, чем у обычных HDD.  

• Один поток управляет фоновыми операциями, другой обновляет метаданные.  

• Данные могут накапливаться в таблице, но диск не завершает все действия в реальном времени.  

• Первые SSD накопители были копиями SSD, но работали плохо.  

• Со временем код был переписан и улучшен, но появились новые баги.  

• Данные могут портиться и попадать в таблицы метаданных или пользовательские данные.  

• Данные могут быть повреждены и не перезаписываться корректно.  

• Качество компонентов и сборка могут быть дефектными, что приводит к механическим проблемам.  

• Дефрагментация не решает всех проблем, и большие объемы данных достигаются только за счет SSD.  

• Обсуждение плотности пластин и объема накопителей.  

• Проблемы с записью данных на диски.  

• Отсутствие стандартов и унификации в управлении накопителями.  

• Дефрагментация как проблема для накопителей.  

• Отсутствие возможности отключения дефрагментации.  

• Влияние дефрагментации на производительность и стабильность работы накопителей.  

• Проблемы с тестированием накопителей.  

• Влияние нагрузки на работу накопителей.  

• Необходимость предоставления накопителям времени для стабилизации работы.  

• Процесс инициализации накопителей.  

• Влияние дефрагментации на инициализацию.  

• Проблемы с построением дерева метаданных.  

• Описание работы красно-черного дерева.  

• Влияние дефрагментации на дерево.  

• Проблемы с инициализацией и дефрагментацией.  

• Влияние инициализации на производительность накопителей.  

• Проблемы с построением дерева метаданных.  

• Влияние дефрагментации на производительность.  

• Влияние дефрагментации на производительность.  

• Проблемы с инициализацией и дефрагментацией.  

• Влияние на работу накопителей.  

• Влияние инициализации на производительность.  

• Проблемы с построением дерева метаданных.  

• Влияние дефрагментации на производительность.  

• Влияние инициализации на производительность.  

• Проблемы с построением дерева метаданных.  

• Влияние дефрагментации на производительность.  

• Влияние инициализации на производительность.  

• Проблемы с построением дерева метаданных.  

• Влияние дефрагментации на производительность.  

• Влияние инициализации на производительность.  

• Проблемы с построением дерева метаданных.  

• Влияние дефрагментации на производительность.  

• Операционная система пытается сохранить важный сектор, но диск не отвечает.  

• Команда для сброса медиа-кэша приводит к его переполнению и блокировке диска.  

• Современные диски не всегда корректно обрабатывают команды, что приводит к проблемам.  

• Разработчики утилит и софта для исследований думают как устройства, а не как пользователи.  

• Софт для восстановления данных операционной системы часто ориентирован на удобство пользователя.  

• Это приводит к проблемам с записью данных и перегреву головок диска.  

• Диски имеют механизмы для очистки и балансировки нагрузки.  

• При высокой нагрузке диски могут снижать приоритеты самосохранения.  

• Внешние факторы, такие как магнитные поля, могут негативно влиять на работу дисков.  

• Остаточная намагниченность головок может привести к проблемам с чтением данных.  

• Эти проблемы не решены до сих пор, что делает накопители менее надежными.  

• Технологии, такие как SMR, не решают всех проблем, а лишь временно улучшают ситуацию.  

• Тестирование показывает, что диски могут переполнять медиа-кэш.  

• Это приводит к блокировке записи и необходимости сброса кэша.  

• Проблемы с медиа-кэшем могут быть вызваны как физическими, так и логическими причинами.  

• Тесты показывают, что диски могут впадать в ступор при записи больших объемов данных.  

• Это связано с переполнением медиа-кэша и необходимостью его сброса.  

• Примеры тестов демонстрируют, как диски могут реагировать на различные нагрузки.  

• Логические адреса жестко привязаны к физическим.  

• Переназначение секторов происходит редко, обычно из-за проблем с чтением.  

• Некоторые диски имеют динамическое переназначение для оптимизации.  

• Современные накопители обеспечивают плавное падение скорости чтения.  

• Это достигается за счет группировки логических зон и головок.  

• В начале диска скорость чтения выше, чем в конце.  

• Современные тесты часто не дают точных результатов.  

• Обзоры устройств стали менее качественными и технически грамотными.  

• Старые обзоры были более информативными и аналитическими.  

• Неправильное тестирование может привести к неверным результатам.  

• Важно правильно подбирать тесты и устройства для задач.  

• Некачественная техническая информация затрудняет решение сложных задач.  

• Логические адреса могут быть жестко привязаны к физическим.  

• В зависимости от модели диска, сектора могут быть затранслированы по-разному.  

• В некоторых случаях это не имеет значения для восстановления данных.  

• Таблица описывает порядок использования логических мини-зон на накопителях.  

• На четырехтерабайтном накопителе таблица содержит 610 элементов.  

• Логическое пространство делится на 610 мини-зон для равномерного использования физических зон.  

• Ранее трансляция данных была "змейкой", но теперь может быть более сложной.  

• Логический адрес может оказаться в разных местах на накопителе.  

• Процесс записи может использовать свободную ленту, что влияет на скорость записи.  

• Скорость чтения и записи на дисках может сильно различаться в зависимости от места на пластине.  

• Производители не используют возможность записи в любое место на пластине из-за высокой стоимости операций.  

• Во флешках время доступа к каждой странице одинаково, что делает их более стабильными.  

• USB-накопители могут быстро забивать кэш и создавать проблемы.  

• Производители используют USB-коробки, чтобы ограничить скорость передачи данных.  

• Пользователи часто не знают, как правильно использовать USB-накопители для максимальной производительности.  

• Древние технологии, такие как терабайтные диски на пластинах, могут быть надежными и долговечными.  

• Эти диски не имеют современных проблем с кэшем и температурным режимом.  

• Они могут хранить данные десятилетиями без проблем, несмотря на устаревшие технологии.  

• Использование старых накопителей для торрентов.  

• Вероятность потери данных при падении накопителя.  

• Проблемы с гарантийным обслуживанием и дизайном подставок.  

• Сравнение с покупкой алкоголя в магазине.  

• Проблемы с восстановлением данных и надежностью головок.  

• Критика больших объемов памяти на дисках.  

• Проблемы с конструкцией и установкой дисков.  

• Критика производителей за низкое качество и ненадежность.  

• Проблемы с прошивками и надежностью гибридных дисков.  

• Рекомендации не покупать СМР-диски.  

• Критика маркетинговых стратегий и качества продукции.  

• Завершение с призывом к зрителям пересмотреть фильм "Через тернии к звездам".