Nová technologie HDD: zápis TDMR. WD má díky ní 14TB disk jen s osmi plotnami a bez SMR

5

V posledních pár měsících vydaly jak firmy Toshiba, tak Seagate své 14TB pevné disky se záznamem nepotřebujícím technologii SMR, a tedy s neproblematickým chováním v zápisu a univerzálním výkonem. Firma WD měla zatím jen host-managed SMR konkurenci, Ultrastar Hs14, ale nyní plus minus současně s konkurenty vypouští na trh 14TB disk, který už má konvenční zápis a tím neproblematický výkon pro všechna možná použití (míněno všechna možná použití magnetických disků, SSD přirozeně nezastoupí). A navíc přináší jednu zajímavou novou funkci.

 

HGST Ultrastar DC HC530

14TB model bez SMR se jmenuje HGST Ultrastar DC HC530. Jde o HDD plněné héliem, což je u top kapacit dnes podmínkou, a obsahující uvnitř osm ploten. Z nich má každá objem 1,75 TB a WD je zde tedy o dost vepředu před výše zmíněnými konkurenty. Ti totiž používají devět ploten s nižší kapacitou (mělo by to být něco přes 1,56 TB). Western Digital u tohoto HDD nasadil zápis typu TDMR (Two Dimensional Magnetic Recording), který je vylepšením standardního kolmého zápisu. Není to zřejmě poprvé, podle webu AnandTech TDMR snad bude aplikovat i již zmíněný 14TB model Seagate (Exos 14), tehdy nám ale tento detail unikl.

TDMR: Two Dimensional Magnetic Recording

V čem TDDR spočívá? Ač je v názvu slovo záznam, paradoxně se tato technika týká jen čtení, nikoliv zápisu. Při postupném zmenšování fyzické magnetické stopy na médiu dochází k tomu, že se stopy zároveň dostávají blíže jedna druhé a roste vliv interference mezi sousedními stopami. Čtecí hlavička má pak problémy rozlišit správný signál, ačkoliv zapisovací hlava ještě nemá větší problémy takto tenké a husté stopy zapisovat (až problémy začnou, bude zase třeba přejít na zapisovací hlavy na bázi technologie HAMR nebo nedávno oznámený MAMR).

Dvojrozměrný magnetický záznam „TDMR“ toto řeší nasazením více čtecích hlaviček. Ty jsou na rameni uložené tak, aby dokázaly současně číst kromě aktuální stopy také jednu nebo třeba i více sousedních. Řadič disku pak při zpracování syrových dat aplikuje na zarušený signál korekce podle toho, jaká data (a tedy jaký zdroj rušení) vidí ve vedlejších stopách. Tím je možné zrekonstruovat kvalitnější signál pro aktuální stopu, která má být čtena. Tato technika tak umožňuje spolehlivě číst data při větší hustotě stop, než jedna standardní PMR hlavička.

Slajd k technologii TDMR od firmy Seagate (Zdroj: AnandTech)
Slajd k technologii TDMR od firmy Seagate (Zdroj: AnandTech)

Je třeba upozornit, že ačkoliv je použito více čtecích hlav, nesmíme si TDMR plést s technologií Multi-Actuator (či nově Mach.2) od Seagate. Zde totiž hlavičky nejsou na nezávislých vystavovacích mechanismech a ramenech a nemohou být použité paralelně k zlepšení výkonu. Jde proste jen o posazení více hlaviček vedle sebe na konec jednoho stejného ramena.

Přenosová rychlost 267 MB/s

Disk HGST Ultrastar DC HC530 existuje ve verzích s rozhraním SATA 6 Gb/s a SAS 12 Gb/s. Vybrat si lze mezi verzí s nativním formátem s 4KB sektory, nebo s emulovanými 512B sektory a dále bude možno pořídit standardní verzi, nebo šifrovanou, případně i s možností kryptografického rychlého vymazání. Rychlost rotace je 7200 otáček za minutu a díky vysoké hustotě má disk také vysokou sekvenční rychlost čtení či zápisu: až 267 MB/s. Osazená je 512MB mezipaměť a spotřeba dělá 5,6 W v nečinnosti a 7,6 W při aktivitě (SAS verze jako obvykle „žere“ víc, má spotřebu 6,3/10,2 W).

wd-hgst-ultrastar-dc-hc530-14tb-tdmr-helium-disk-01Kromě TDMR u tohoto disku firma WD používá také dvoustupňový systém polohování ramen (respektive už třetí generaci této technologie) pro vyšší přesnost, osu motoru upevněnou nahoře i dole, nebo třeba senzory vlhkosti. Jde o enterprise disk s pětiletou zárukou, střední dobou mezi poruchami 2,5 milionu hodin a určením pro roční objem zápisu až 550 TB/s.

HGST Ultrastar DC HC530 14 TB je momentálně v testování u různých velkých zákazníků Western Digitalu, kteří již dostali jeho vzorky. Běžná dostupnost sériových kusů těchto HDD má však nastat až v druhé polovině roku. Zhruba podobná situace je ale i u oněch 14TB disků Seagate (údajně léto) a Toshiby (Q2 2018).

Nová technologie HDD: zápis TDMR. WD má díky ní 14TB disk jen s osmi plotnami a bez SMR
Ohodnoťte tento článek!
4.85 (96.92%) 13 hlas/ů

5 KOMENTÁŘE

  1. „Vybrat si lze mezi verzí s nativním formátem s 4KB sektory, nebo s emulovanými 512B sektory“
    Já bych řekl, že nativní formát má sektor 512B a emulovaný 512B má sektorový cluster 4 096B (8x512B nativních). Taktéž zvaný Advanced Format (AF) nebo-li 512e.

    • Nativní ve smyslu interní (fyzické) organizace je vždycky 4KB, je to kvůli menší režii. Firmware nad tím buď emuluje 512B sektory kvůli legacy (to se označuje 512e) nebo to nechává tak a prostě exponuje ty 4K sektory ven.

      U desktopových disků je stále podle všeho norma 512e, ale u externích disků zdá se často výrobci začali používat řadiče, které na USB z tohohle 512e disku vyrobí mass storage device, které se tváří jako že má 4KB sektory, zřejmě proto, aby na Windows XP a s legacy tabulkou rozdělení disku ty HDD fungovaly s plnou kapacitou (přes 2 TB). Je to vtipný, protože uvntiř má HDD advanced format s 4K sektory, ale jeho elektronika emuluje 512B. A USB elektronika nad tím emulovaným 512B sektorem emuluje 4K sektory 🙂

  2. Fyzická organizace diskového magnetického záznamu je vždy sektor 512B.
    I ten „sektor“ 4 096 je organizován fyzicky 512Bn x 8. A to je norma i pro AF, kdy sektor 512Bn je organizován do clusteru 4 096B.
    AF nebyl zaveden kvůli menší režii, ale kvůli zvětšení úložné kapacity plotny o pochybných +/- 10%. Naopak, zejména při zápisu má režii jak kráva. Vidno zde: https://www.hwcooling.net/test-6x-hdd-wd-viac-nez-rgb-vsetky-farby-v-1-tb/2/
    Gold (nearline) je fyzicky 512Bn a ostatní jsou desktop 512Be. Kdo ví, jak to opravdu funguje při zápisu u 512e, tak mu je řeč grafu zcela jasná jak v zápisu, tak při práci s blokem 512B při zápisu a zápisovým IOPS.
    Ale nakonec jste beztak dělal jako já ve stejné fabrice, která vyráběla diskové magnetické paměti, disketové jednotky a zvládla s pomocí imperialistů i pevné disky typu Winchester. Tak co Vám budu vykládat, jak je to uvnitř disku na plotnách organizovaný a jak to funguje.

    • Určitě je to tak? Když vycházím třeba z tohohle: https://www.seagate.com/tech-insights/advanced-format-4k-sector-hard-drives-master-ti/ tak je evidentně ten 4K sektor fyzicky na disku, a kdyby byl sám logicky složený z 8 původních 512B sektorů, tak by to právě nepřinášelo žádné zvýšení užitečné kapacity (což je to snížení režie o kterém jsem mluvil – na oddělovací bity, ECC).

      Sice se tam píše, že „The new Advanced Format standard makes the move to a 4K-byte sector, which essentially combines eight legacy 512-byte sectors into a single 4K-byte sector (Figure 5).“ ale to není míněno doslova, ve skutečnosti to znamená, že ten 4K sektor nahrazuje 8 starých 512B sektorů. A jak ukazuje ta grafika pod tím, tak zabírá fyzicky míň bitů, takže nemůže být jenom prostě „clustrem“.
      (A tohle odpovídá všemu tomu, co jsem o tom kdy četl…)

  3. Pokud vycházíte z popisu reklamštinou, která má zakrýt problémy výrobce a nabalamutit uživatele, že je to tak lepší… úplně to samé v bledě modrém je SMR. Samozřejmě ty popisy jak to funguje jsou určeny pro laickou veřejnost a podle toho to vypadá. Nestačí jen číst, ale srovnávat se zkušenostmi z praxe.
    Je složený z původních 512Bn. jenže odpadá u tohoto řešení to 8x smetí okolo každého sektoru, takže správně vidíte, že opravdu zabírá fyzicky méně bitů=zabere na plotně méně místa. Takže dojde fyzicky k navýšení kapacity o nějakých 10% na plotnu. A při správné velikosti souborů i rychlosti čtení, když se na stopu vejde více dat.
    Cluster to je. Akorát opravný kód se nemusí dát extra ke každému sektoru 512n, ale dá se nakonec clusteru sektorů.
    Takže ano, fyzicky to zvedne nepatrně kapacitu, výrobci to usnadní život a uživateli to komplikuje život.
    Ale opět musím odkázat na test řad WD, kde toto všechno v těch grafech je jasně vidět. Zejména zápis a zápisové IOPS 512Bn vs 512Be. Jak známo, každá emulace ztojí nějaký výkon.
    Z této řady mám WD Blue 1TB za výprodejovou cenu (no nekup to) a přeznačený WD Gold na HGST 7k2.
    U toho Blue EZEX jsem poněkud na rozpacích z toho, co vidím v grafu sekvenčního čtení a co předvádí WD Black LPLX jako další zástupce Advanced Formatu v testu.
    Při mém pracovním nasazení jsem dělal časové testy Gold/Blue v sekundách:
    zavedení systému G 35/B 33
    Libreoffice načtení obrazovky se seznamem dokumentů/otevření dokumentu G 4/3 B 4/3.
    Virtualbox W7 do načtení plochy G 22/ B 22.
    Chromium G 10/ B 17!!!.
    Pocud to odpovídá výhodám/nevýhodám 512Bn a 512e.
    A pak nečekaný nářez u defragmentace souboru W7.vdi o velikosti 12,6 GB pod ext4. Když Blue nebyl hotový ani po 2 hodinách, tak jsem defragmentaci přerušil a změřil, jak dlouho to řeší Gold jako zástupce 512Bn a ntb WD Black LPLX jako zástupce 512Be. Gold 1% udělal za 3,7s a ntb Black 1% za 8 s.
    Blackem z úplně stejné kategorie jsem ověřil, že 512e to je schopné dát v rozumném čase i s hendikepem AF při zápisu. Proto jsem W7.vdi nakopíroval ještě na jiné oddíly, abych vyloučil další skrčku výrobce a to přemapování velkého poškození plotny do jiné oblasti už z výroby. Čemuž by napovídalo to, co jsem viděl v grafu sekvenčního čtení. Výsledek stejný.
    Takže, pokud vyloučím chybu ve FW, tak je to exemplární ukázka nevýhody 512Be při zápisu. Nakonec v dříve odkázaném grafu všechny disky s 512Be ztrácí na 512n. Navíc toto chování odpovídá clusteru sektorů 512n.
    Když jsme u toho. Jako novinář obešlete, nikoliv tiskový odbor, ale technické ředitele výrobců disků a položte jim otázku, zda sektor 4kB je na plotně složený z 8 x 512B fyzických sektorů, nebo celý sektor 4kB je fyzicky opravdu na plotně v celku. A k tomu položte kontrolní otázku, jak vyřešili synchronizaci čtení/zápisu tak dlouhé řady dat v kuse a jestli i mezi daty jsou uložené synchronizační značky.
    Nepředpokládám, že na férovku odpoví, že tahají zákazníky za fusaklu a ještě prozradí své ojebávací nou-haf.