Обзор и тест жесткого диска Toshiba PC P300 4 ТБ (HDWD240UZSVA)

Для нормальной работы компьютера желательно раз в два — три месяца проводить «программную профилактику» операционной системы. Но что делать, если Вы новичок или «чайник»? Вы подумать даже боитесь о таком!

Бояться не нужно. Просто относиться ко всему нужно с мозгами. Если все делать, предварительно «разведав тему», то все получится. Хочу обратить ваше внимание на один момент, который игнорируют более 90% всех пользователей. В первую очередь — именно «чайники». Момент, о котором я хочу рассказать, носит название «системная утилита CHKDSK». Она предназначена для проверки и исправления ошибок на жестких дисках Вашего ПК.

⇡#Seagate планирует расширить использование SMR-пластин

Сегодня подавляющее большинство жёстких дисков базируется на технологии перпендикулярной магнитной записи (perpendicular magnetic recording, PMR). Возможностей PMR вполне достаточно для современных приложений с точки зрения плотности записи и производительности. Несколько лет назад производители жёстких дисков считали, что технология PMR не даст возможности записи свыше одного терабита данных на квадратный дюйм (Тбит/дюйм2). Тем не менее в последние пару лет был достигнут некоторый прогресс, и, судя по всему, технология ещё будет развиваться. Однако для более серьёзного увеличения плотности записи требуется технология черепичной магнитной записи (shingled magnetic recording, SMR), которую корпорация Seagate Technology начала использовать несколько лет назад для специализированных накопителей.

Черепичная магнитная запись: Основные принципы. Слайд Seagate.

Черепичная магнитная запись: основные принципы

Технология SMR позволяет увеличить плотность записи до показателей свыше 1 Тбит/дюйм2, но приносит с собой ряд проблем, которые необходимо решать. Так, жёсткие диски, использующие черепичную запись, записывают новые треки, которые «перекрывают» часть ранее записанных магнитных дорожек. «Перекрывающиеся» дорожки замедляют запись, так как архитектура SMR-дисков требует записать новые данные, а затем перезаписать соседние дорожки. Для минимизации перезаписи контроллер жёстких дисков на базе SMR размещает «черепичные» дорожки группами (так называемыми лентами — bands). Это оптимизирует количество треков, которые должны быть переписаны после операций записи, и, таким образом, может помочь обеспечить предсказуемую производительность SMR-винчестеров в типичных сценариях.

Группирование дорожек в ленты — не единственный способ скрыть особенности черепичной магнитной записи. На самом деле, каждый жёсткий диск на базе SMR-пластин имеет зоны, которые используют технологию записи PMR с относительно высокой скоростью записи. Эти зоны используются для быстрой записи данных и ряда других операций, когда это необходимо. Впоследствии информация из зон PMR автоматически перемещается в зоны SMR без каких-либо действий со стороны пользователя или операционной системы (что сродни операциям garbage collection у SSD). Seagate не раскрывает реальные конфигурации своих SMR-полос или ёмкость зон PMR, но отмечает, что такие конфигурации зависят от типов приложений, для которых предназначены конкретные модели жёстких дисков (т. е. подобные характеристики различаются для потребительских HDD и накопителей для хранения «холодных» данных).

Для дальнейшего обеспечения оптимальной производительности жёсткие диски на базе SMR также применяют кеш большого объёма на базе DRAM- и/или NAND-флеш-памяти. Например, анонсированный ранее в этом году жёсткий диск Seagate Mobile в форм-факторе 2.5” ёмкостью 2 Тбайт оснащён 128 Мбайт памяти DRAM и неопределённым объёмом NAND-флеш-памяти с однобитовой ячейкой (SLC). Буфер SLC NAND имеет довольно высокую скорость записи, а это значит, что, в случае работы с небольшими объёмами данных, указанный выше накопитель сможет похвастаться очень высокой скоростью записи. Поскольку объём NAND не очень велик (менее одного гигабайта в случае упомянутой модели), то это никак не поможет в случае с записью больших файлов. Но для бытовых нужд подобная архитектура должна оказаться довольно полезной.

Одна из вещей, которыми Seagate может гордиться, — это итеративный подход к оптимизации производительности операций записи у жёстких дисков на основе пластин SMR. Можно утверждать, что заявленные показатели производительности для Seagate Archive 8 Тбайт и Seagate Mobile 2 Тбайт не впечатляют. Однако нельзя не отметить реализацию трёхуровневого кеширования у Seagate Mobile 2 Тбайт, которое включает PMR-зоны, NAND и DRAM, что демонстрирует довольно высокую сложность подобных HDD. Очевидно, что архитектура клиентских накопителей на базе SMR требует контроллеров с высокой вычислительной производительностью, чтобы управлять буферами, передавать данные из зон PMR в зоны SMR, а также выполнять другие операции — всё для гарантии ожидаемой производительности в различных рабочих нагрузках. Мы уже видели нечто подобное у SSD на базе TLC NAND, которые используют буферы на базе псевдо-SLC-памяти для того, чтобы обеспечить быструю запись. В зависимости от планов Seagate, архитектура жёстких дисков на базе SMR (имеются в виду т. н. device-managed-накопители, которые полностью управляют своей работой без участия сторонних приложений, операционной системы и/или аппаратного обеспечения) может быть расширена для дальнейшего увеличения производительности.

В обозримом будущем Seagate планирует расширить применение пластин на базе черепичной магнитной записи. В ближайшее время Seagate представит жёсткие диски на основе SMR для приложений видеонаблюдения (т. е. оптимизированные для потоковой записи с большого — как минимум 32–64 — количества камер наблюдения). Далее последуют другие «черепичные» жёсткие диски для клиентских устройств. Уверенности в том, что технология SMR будет применяться для приложений, требующих высокой производительности, нет. Во-первых, потому что PMR продолжает развиваться; во-вторых, по причине неизбежного появления новых технологий, о которых мы поговорим ниже. Тем не менее мы вполне могли бы увидеть разного рода гибридные накопители, которые использовали бы как SMR, так и PMR, чтобы гарантировать высокую производительность. Во всяком случае, Seagate не считает, что SMR может быть применим исключительно для хранения редко используемых «холодных» данных.

Системная утилита CHKDSK

CHKDSK это стандартное приложение в операционных системах Windows, которое проверяет жёсткий диск на ошибки файловой системы. CHKDSK также может исправлять найденные ошибки файловой системы. Так что для проверки HDD мы будем использовать эту встроенную утилиту.

Во-первых, утилита запускается не просто так: это сигнал о том, что в системе что-то не так. Данная утилита полностью сканирует проблемные места и старается их исправить. Постоянное игнорирование этого процесса приводит к тому, что ошибок в вашей системе становится больше, а дальше — пугающее всех слово «экран смерти», со всеми вытекающими. Запомните это и идем дальше.

Бывает и так, что вы точно знаете о том, что в системе что-то не так (глюки, «висяки» и тд), но системная утилита CHKDSK почему-то не стартует. Не беда, поскольку данный процесс можно легко запустить вручную.

Вот алгоритм запуска:

Как проверить жесткий диск команда chkdsk

«Пуск» — Выполнить». В поле «Открыть» вписываем команду cmd и жмем «Ок» (или «Enter»). Вы увидите небольшое окно — это консоль. В этом окне вы должны прописать следующее: chkdsk с: /f /r Где «C» — это буква вашего локального диска. Буква «f» — это команда «фас» (в смысле — это параметр исправления ошибок на диске). А вот бука «r» ищет поврежденные сектора и восстанавливает уцелевшую информацию.Учтите что параметр /r требует параметр /F.

В зависимости от того, на каком диске у вас стоит ваша ОС, запись может выглядеть и так: chkdsk d: /f /r. В общем, вы поняли: какой диск у вас главный — такую букву и пишите. Но буква «f» — не меняется, ибо это — команда на ремонт!

Жмите на «Ввод».

Как проверить жесткий диск chkdsk

Вы увидите сообщение о том, что сейчас невозможно выполнить проверку дисков программой CHKDSK (указанный том используется другим процессом). Запустить при следующем старте системы? Соглашаемся и делаем так: переключаем раскладку клавиатуры на английский язык и нажимаем букву «Y» и «Enter».

Как проверить жесткий диск HDD chkdsk

Всё: теперь можете перезагрузить систему и увидите работу CHKDSK в действии.

Совет: не следует запускать утилиту chkdsk каждый день по сто раз — это глупо. Раз в пару месяцев — это нормально.

Если у Вас вдруг слетела система или зависает во время загрузки, а вы оставили на рабочем столе недоделанный отчет… — Не спешите переустанавливаться! Вам может помочь системная утилита CHKDSK.

Вставляете установочный диск Windows (Вашей системы) и перезагружаетесь с диска. После всех предварительных проверок Вас спросят, что Вы хотите сделать. Выбираете «Восстановление системы». Далее входите в нужную операционную систему и набираете заветное заклинание chkdsk с: /f /r

Ждете. В зависимости от размера системного диска время может занимать от 10 минут до 2-3 часов. В общем наблюдаем за процентами. По идее должны быть сообщения о проблемах на диске, если что — жмем «Yes». Как только программа закончит работу, перезагружаем компьютер в обычном режиме.

⇡#Гелий останется эксклюзивом для HDD высокой ёмкости

Как правило, компании стремятся внедрять новые технологии в первую очередь в продукты высоких ценовых классов (для энтузиастов или предприятий), а затем применять их для всех остальных семейств продукции вроде клиентских ПК или специализированных устройств. Со временем что-то, когда-то бывшее эксклюзивной особенностью дорогих, «экстремальных» устройств, становится неотъемлемой частью массовых изделий. В какой-то мере мы будем наблюдать это в случае с жёсткими дисками, заполненными гелием. Однако не всё так просто.

Основные преимущества заполненных гелием HDD. Слайд HGST.

Основные преимущества заполненных гелием HDD. Слайд HGST

Плотность гелия в семь раз ниже плотности воздуха, что уменьшает силу трения, действующую на магнитные пластины внутри винчестеров, а также снижает силу газовых потоков, воздействующую на точность позиционирования головок и пластин. Заполнение жёстких дисков гелием даёт возможность установить в них до семи пластин, уменьшить мощность электромоторчиков шпинделя, увеличить точность позиционирования головок, снизить уровень шума и тепловыделение. Все указанные преимущества имеют важное значение для современных центров обработки данных. HGST представила первый в мире коммерческий жёсткий диск с гелием внутри ещё в 2013 году, а Seagate начала продажи своих «гелиевых» накопителей ёмкостью 10 Тбайт весной этого года.

В ноябре прошлого года компания Seagate рассказала, что начала эксперименты с гелием ещё в начале 2000-х и на конец прошлого года имела 12-летний опыт работы с ним. Марк Ри вновь подтвердил, что Seagate действительно хорошо знакома с гелием и что её герметичная платформа для HDD очень надёжна. Тем не менее коммерциализация последней находится на ранней стадии. Так, в настоящий момент Seagate не имеет даже маркетингового названия для неё (Western Digital называет свои платформы HelioSeal).

Хотя заполнение жёстких дисков гелием помогает более точно позиционировать головки (это важно по мере уменьшения ширины дорожек и размера ячеек), Seagate утверждает, что для снижения силы газовых потоков внутри жёстких дисков компания использует чисто механические решения и планирует их дальнейшее совершенствование в будущем. Таким образом, применение гелия не является чем-то обязательным для следующих поколений жёстких дисков, которые будут использовать технологии HAMR, TDMR и другие для увеличения плотности записи и скорости чтения.

В Seagate полагают, что максимизация ёмкости жёстких дисков (что автоматически увеличивает ёмкость серверной стойки и центра обработки данных) и минимизация энергопотребления являются крайне важными в первую очередь для ЦОД (ровно поэтому семь пластин и моторчики с уменьшенным энергопотреблением имеют смысл в этом сегменте рынка). Тем не менее, поскольку снижение сил газовых потоков может быть достигнуто различными способами, применение гелия может не быть обязательным для тех платформ HDD, которые не предназначены для создания изделий максимальной ёмкости.

Хотя может показаться, что Seagate не испытывает большого энтузиазма в отношении герметичных HDD, следует помнить, что крупные корпорации всегда разрабатывают целый набор технологий и платформ, а затем используют их, когда приходит время. Таким образом, если Seagate не собирается использовать гелий для относительно недорогих клиентских HDD сейчас, это не означает, что компания не сможет представить подобных устройств в будущем. Совсем недавно компания анонсировала серию жёстких дисков Data Guardians, флагманские 10-терабайтные модели которой — BarraCuda, IronWolf и SkyHawk — заполнены гелием. Разумеется, речь идёт о переиспользовании серверной платформы, представленной ранее в этом году, но довольно очевидно, что компания вполне готова применять гелий вне сегмента накопителей для ЦОД.

Конкурент Seagate, корпорация Western Digital, широко использует технологию HelioSeal для самых различных приложений. Так, весной этого года компания представила заполненные гелием жёсткие диски WD Red, WD Red Pro и WD Purple для NAS и систем видеонаблюдения. В дополнение к этому она анонсировала внешний винчестер My Book 8 Тбайт, который заполнен гелием, но имеет скорость вращения шпинделя всего 5400 оборотов в минуту. Это говорит о том, что технология HelioSeal становится менее дорогой.

Стоит отметить, что, хотя Seagate не раскрывает перспективный план для своих заполненных гелием HDD именно сейчас, Марк Ри дал понять, что подобный план существует.

Спецификация

• Модель: Toshiba PC P300 4 ТБ;
• P/n: HDWD240UZSVA;
• Форм-фактор: 3,5″, внутренний;
• Интерфейс: SATA III 6 Гб/с;
• Ёмкость: 4 ТБ;
• Размер буфера: 128 МБ;
• Скорость вращения шпинделя: 5400 оборотов в минуту;
• Рабочая температура: от 0 °C до 60 °C;
• Температура хранения: от -40 °C до 65 °C;
• Допустимая вибрация: рабочая до 0,5 G (до 70 G длительностью менее 2 мс), при хранении — до 3 G;
• Количество циклов перемещения блока магнитных головок в парковочную зону/рабочее положение: 600 000;
• Потребление энергии: до 4,11 Вт;
• Размеры (Д x Ш x В): 147 x 101,85 x 26,1 мм;
• Вес: 650 грамм;
• Гарантия: 2 года.

⇡#Жёсткие диски на базе технологии TDMR появятся на рынке в 2017 году

Двухмерная магнитная запись (two-dimensional magnetic recording, TDMR) — ещё одна технология, которая должна способствовать увеличению плотности записи и производительности жёстких дисков. Seagate считает, что TDMR поможет увеличить плотность записи на 5–10 % (однако сама суть технологии гораздо важнее моментального увеличения плотности записи, о чём подробнее мы поговорим ниже). Планы по использованию TDMR для коммерческих жёстких дисков были озвучены в сентябре прошлого года, а Марк Ри подтвердил, что Seagate находится на пути их реализации. Первые HDD, использующие технологию двухмерной магнитной записи, появятся на рынке уже в 2017 году.

Основные преимущества двухмерной магнитной записи. Слайд Seagate.

Основные преимущества двухмерной магнитной записи

TDMR обещает дать возможность производителям жёстких дисков увеличивать плотность записи на магнитные пластины HDD, делая дорожки уже, а ячейки меньше. Новые технологии позволяют минимизировать размеры записывающего устройства головки (writer), однако чтение в таком случае становится трудной задачей. При значительном увеличении плотности дорожек на магнитной пластине считывающее устройство головки (reader) оказывается шире трека и ему становится сложнее «читать» данные на каждой дорожке вследствие помех с соседних треков (inter-track interference, ITI), которые мешают распознаванию сигнала. Чтобы бороться с эффектом ITI, технология TDMR предполагает использование массива считывающих устройств, которые будут считывать данные с одной или нескольких дорожек одновременно (метод был описан в ряде научных публикаций). Чтение данных с одного трека двумя считывающими устройствами даёт возможность контроллеру HDD снизить коэффициент помех (отношение «сигнал — шум», signal-to-noise ratio) от разных дорожек и корректно прочесть данные. Разумеется, это потребует высокой вычислительной мощности от контроллеров, а также контроля над ошибками (вероятно, мы можем увидеть метод LDPC в случае с контроллерами для жёстких дисков). Конечно, теоретически головка с одним считывателем может сделать более одного «прохода» над необходимыми секторами при операциях чтения, в результате чего контроллер получит необходимое количество данных. Однако подобный алгоритм неизбежно увеличит задержки, потребует большого количества набортной памяти и увеличенной вычислительной мощности. Кроме того, он может стать причиной снижения общей производительности.

Увеличенное количество считывающих устройств на головке HDD приобретёт большую важность во времена термомагнитной записи (heat-assisted magnetic recording, HAMR): нагрев поверхности пластины позволит уменьшить ширину трека и размер ячейки, что повлечёт за собой увеличение плотности записи и ITI. Таким образом, непосредственно технология HAMR позволит увеличить плотность записи, а TDMR даст возможность решить проблемы с ITI-помехами.

Кроме того, Марк Ри сказал, что при соответствующем программировании жёсткие диски с несколькими считывающими устройствами на одной головке получат увеличенную производительность. Речь идёт о том, что reader’ы смогут считывать данные с находящихся рядом дорожек одновременно, что поднимет скорость чтения для больших объёмов данных. Это явно не сделает новые жёсткие диски такими же быстрыми, как твердотельные накопители, но зато поможет клиентам Seagate увеличить производительность своих систем хранения данных. В данный момент компания не говорит о своих планах по использованию нескольких считывающих устройств для увеличения производительности в коммерческих HDD, поскольку подобные устройства появятся не завтра, если появятся вообще, — но она рассматривает такую возможность.

Марк Ри подтвердил, что TDMR позволяет производителям HDD увеличить плотность записи примерно на 10 %, а это довольно существенно по сравнению с обычными пластинами типа PMR. Тем не менее дополнительная ёмкость накопителей не будет «бесплатной», по крайней мере в том, что касается вычислительной мощности контроллеров жёстких дисков. Массив считывающих устройств у головок повышает требования к пропускной способности контроллера, а также объём информации, который требуется обработать. В результате вся TDMR-платформа становится весьма дорогой: она использует большое количество reader’ов, новые пластины, новые моторчики и новые контроллеры. Именно поэтому Seagate планирует использовать подобные платформы в первую очередь для серверных накопителей где-то в начале 2020 года. В Seagate не подтвердили, будут ли такие жёсткие диски использовать как TDMR, так и гелий, но Марк Ри сказал, что практически все технологии могут быть использованы совместно в рамках одной платформы для HDD, чтобы создавать релевантные решения для самых разных приложений. Впрочем, помните, что речь идёт о планах, а они часто меняются.

Список известных SMR дисков

Англоязычный оригинал опубликован в форуме ixsystems и вряд ли широко известен всем, кто может столкнуться с проблемой. Хотя оригинал датирован 16 апреля 2020, он ссылается в том числе на более поздние публикации, то есть обновлялся. Жесткие диски, которые записывают данные в перекрывающихся, «черепичных» дорожках* [под звездочками — прим переводчика, см в конце текста], имеют бо́льшую плотность записи, чем те, которые этого не делают. По причинам стоимости и емкости производители все чаще переходят на SMR, Shingled Magnetic Recording. SMR — это форма PMR (перпендикулярная магнитная запись). Дорожки перпендикулярны и наложены друг на друга. В этой таблице CMR (обычная магнитная запись) будет означать «PMR без использования наложения дорожек».

SMR позволяет производителям предлагать более высокую емкость без необходимости кардинального изменения базовой технологии записи. Новые технологии, такие как HAMR (тепловая магнитная запись), могут использоваться с или без наложения дорожек. Первые такие диски ожидаются в 2020 году, в любом из вариантов.

SMR хорошо подходит для обеспечения большой емкости по невысокой цене, когда число операций записи мало, а чтения — велико.

SMR имеет худшую устойчивую производительность записи, нежели CMR, что может вызвать серьезные проблемы во время ресильвера** или других операций с интенсивной записью, вплоть до сбоя этого ресильвера. В большинстве случаев желательно выбрать привод CMR. Этот пост — попытка собрать вместе известные SMR-диски и источники этой информации.

Существует три типа SMR:

• Управляемый самим диском, drive managed, DM-SMR, который непрозрачен для ОС. Это означает, что ZFS не может управлять записью и это худший тип для использования ZFS. Простое правило: избегайте дисков DM-SMR, если только у вас нет конкретного случая использования, когда допустимо увеличение времени восстановления (неделя или дольше), и вы знаете, что привод продолжит работать с ZFS во время восстановления. Смотри (h)
• Уведомляющий хост, Host Aware, HA-SMR, который разработан, чтобы дать ZFS*** представление о процессе SMR. Обратите внимание, что кода ZFS для использования HA-SMR не существует. Без этого кода диск HA-SMR ведет себя как диск DM-SMR в том, что касается ZFS.
• Управляемый хостом, Host Managed, HM-SMR, который не имеет обратной совместимости и требует ZFS*** для управления процессом SMR.

Я предполагаю, что ZFS в настоящее время не обрабатывает диски HA-ZFS или HM-ZFS, так как для этого потребуется перезапись блочных указателей. Смотрите страницу 24 (d), а также (i) и (j).

Производитель и размер№ моделиНазваниеТипПримWD — 3.5″WD20EFAX2TB WD RedDM-SMR(1), EFRX is CMRWD — 3.5″WD30EFAX3TB WD RedDM-SMR(12) and inferred from (13), EFRX is CMRWD — 3.5″WD40EFAX4TB WD RedDM-SMR(1), EFRX is CMRWD — 3.5″WD60EFAX6TB WD RedDM-SMR(1), EFRX is CMRWD — 3.5″WD20EZAZ2TB BlueDM-SMRInferred from (4), EZRZ is CMRWD — 3.5″WD30EZAZ3TB BlueDM-SMR?, EZRZ is CMRWD — 3.5″WD40EZAZ4TB BlueDM-SMR?, EZRZ is CMRWD — 3.5″WD60EZAZ6TB BlueDM-SMRInferred from (4), EZRZ is CMRWD — 3.5″WD40EMAZ4TB ElementsDM-SMR(12)WD — 3.5″WD60EMAZ6TB ElementsDM-SMR(12)WD — 3.5″WD60EDAZ6TB My BookDM-SMR(14)Seagate — 3.5″ST2000DM0052TB BarracudaDM-SMRInferred from (8)Seagate — 3.5″ST2000DM0082TB BarracudaDM-SMR(2)Seagate — 3.5″ST3000DM0073TB BarracudaDM-SMRInferred from (8)Seagate — 3.5″ST4000DM0044TB BarracudaDM-SMR(2)Seagate — 3.5″ST5000DM0035TB BarracudaDM-SMR2TB platter as per (15)Seagate — 3.5″ST6000DM0036TB BarracudaDM-SMRInferred from (8)Seagate — 3.5″ST8000DM0048TB BarracudaDM-SMR(2)Seagate — 3.5″ST5000DM0005TB DesktopDM-SMR(2)Seagate — 3.5″ST5000AS00115TB ArchiveDM-SMR(3)Seagate — 3.5″ST6000AS00026TB Archive v2DM-SMR(3)Seagate — 3.5″ST8000AS00028TB Archive v2HA-SMR(3) and (10)Seagate — 3.5″ST8000AS00038TB Exos (Archive v3)DM-SMR(2)Toshiba — 3.5″HDWD240UZSVA4TB P300 DesktopDM-SMR(11)Toshiba — 3.5″HDWD260UZSVA6TB P300 DesktopDM-SMR(11)Toshiba — 3.5″DT02ABA4004TB DT02(-V)DM-SMR(11)Toshiba — 3.5″DT02ABA6006TB DT02(-V)DM-SMR(11)HGST — 3.5″DC HC600 Series14TB, 15TB and 20TB UltrastarHM-SMR(9)————Toshiba — 2.5″HDWL1101TB L200 SlimDM-SMR(11)Toshiba — 2.5″HDWL1202TB L200DM-SMR(11), see also list at (18)Toshiba — 2.5″MQ04ABF1001TB MQ04DM-SMR(11)Toshiba — 2.5″MQ04ABD2002TB MQ04DM-SMR(11)WD — 2.5″WD9000LPZX900GB BlueDM-SMR(16)WD — 2.5″WD10SPZX1TB BlueDM-SMR(5), also as HGST Travelstar, see (20)WD — 2.5″WD10SPWX1TB BlueDM-SMR(16)WD — 2.5″WD20SPZX2TB BlueDM-SMR(6)WD — 2.5″VariousNot For ResaleDM-SMRList at (17)Seagate — 2.5″ST1000LM0481TB BarracudaDM-SMR(7), see also list at (19)Seagate — 2.5″ST2000LM0152TB BarracudaDM-SMR(7), see also list at (19)Seagate — 2.5″ST3000LM0243TB BarracudaDM-SMR(7), see also list at (19)Seagate — 2.5″ST4000LM0244TB BarracudaDM-SMR(7), see also list at (19)Seagate — 2.5″ST5000LM0005TB BarracudaDM-SMR(7), see also list at (19)

Дополнения из комментов 1) WD — 2.5″ 1TB Black WD10SPSX Источник

2) Про Seagate — похоже, наблюдается разная конструкция у одной и той же модели. Как пример см в комментах о ST3000DM001

[Далее идет список литературы и источников со ссылками. Переводить их названия не вижу смысла]

(a) HA-SMR and HM-SMR in ZFS: 2014, Tim Feldman of Seagate, https://open-zfs.org/w/images/2/2a/Host-Aware_SMR-Tim_Feldman.pdf (b) HA-SMR presentation, recording: 2014, Tim Feldman, https://www.youtube.com/watch?v=b1yqjV8qemU © HA-SMR education: 2014, Mary Dunn and Tim Feldman of Seagate, https://www.snia.org/sites/default/files/Dunn-Feldman_SNIA_Tutorial_Shingled_Magnetic_Recording-r7_Final.pdf (d) ZFS on SMR: 2014, Robert Novak, https://storageconference.us/2014/Presentations/Novak.pdf (e) HM-SMR paper: 2013, Albert Chen et al, WD: https://www.snia.org/sites/default/files/SDC15_presentations/smr/AlbertChen_JimMalina_Host_Managed_SMR_revision5.pdf (f) DM-SMR and CMR zones, resilvering woes: https://blocksandfiles.com/2020/04/15/shingled-drives-have-non-shingled-zones-for-caching-writes/ (g) Code to make ext4 HA-SMR aware: 2020, Seagate, https://github.com/Seagate/SMR_FS-EXT4 (h) Performance and resilver results of using Seagata Archive v2 8TB on FreeNAS: https://www.ixsystems.com/community/threads/seagate-8tb-archive-drive-in-freenas.27740/page-2 (i) The intricacies of BPR: 2013, Matt Ahrens,

?t=2675 (j) BPR is so complex no new features can be added afterwards: 2020, BSD Now podcast, from roughly 22:00, https://www.bsdnow.tv/340 (k) SMR presentation: 2015, Manfred Berger HGST,

(l) OpenZFS Office Hour discussion on SMR: 2020, SMR, Resilvering, Possible Solutions at around 20, 31 and 46 mins respectively,

?t=1220 (m) SAFS example file system for HA-SMR: 2020, Huewai R&D, https://www.snia.org/sites/default/files/SDC15_presentations/smr/StephenMorgan-An_SMR-Aware_Append_Only-FiveSystem.pdf (n) HiSMRFs research file system for SMR: 2014, https://www.researchgate.net/publication/271472461_HiSMRfs_A_high_performance_file_system_for_shingled_storage_array (o) Poster for Zone-based Storage Tiering for HA-SMA: 2020, University of Minnesota, https://sc17.supercomputing.org/SC17 Archive/tech_poster/poster_files/post204s2-file2.pdf (p) Manylogs concept, platters would need SMR and CMR sides: 2020, IEEE, https://ieeexplore.ieee.org/document/7897075 (q) Toshiba presentation on SMR technology: 2020, https://www.toshiba.co.jp/tech/review/en/01_02/pdf/a08.pdf

Источники утверждения, что диск использует SMR

(1) WD Red 2TB to 6TB are DM-SMR: https://blocksandfiles.com/2020/04/14/wd-red-nas-drives-shingled-magnetic-recording/ (2) Seagate drives that use DM-SMR: https://blocksandfiles.com/2020/04/15/seagate-2-4-and-8tb-barracuda-and-desktop-hdd-smr/ (3) Seagate data sheet for DM-SMR Archive drives: https://www.seagate.com/www-content/product-content/hdd-fam/seagate-archive-hdd/en-us/docs/archive-hdd-dS1834-3-1411us.pdf (4) WD data sheet for WD Blue, note 256MB cache suggesting DM-SMR: https://documents.westerndigital.com/content/dam/doc-library/en_us/assets/public/western-digital/product/internal-drives/wd-blue-hdd/data-sheet-wd-blue-pc-hard-drives-2879-771436.pdf (5) User asserting 2.5″ WD Blue 1TB is SMR: https://community.wd.com/t/smr-trim-on-a-wd10spzx-under-vista/237101 (6) User asserting 2.5″ WD Blue 2TB is SMR: https://www.newegg.com/Product/SingleProductReview?reviewid=5188127 (7) Anandtech lists Seagate 2.5″ Barracuda as SMR: https://www.anandtech.com/show/10757/seagate-introduces-barracuda-25-mobile-hard-drives-with-up-to-5-tb-capacity (8) Seagate data sheet for Barracuda, note 256MB Multi-Tiered cache suggesting DM-SMR: https://www.seagate.com/www-content/datasheets/pdfs/3-5-barracudaDS1900-11-1806US-en_US.pdf (9) HGST Host-Managed SMR DataCenter drives: https://www.westerndigital.com/products/data-center-drives/ultrastar-dc-hc600-series-hdd (10) Seagate datasheet for 8TB Archive v2 showing HA-SMR: https://www.seagate.com/www-content/product-content/hdd-fam/seagate-archive-hdd/en-us/docs/100795782a.pdf (11) Toshiba’s list of DM-SMR drives: https://toshiba.semicon-storage.com/ap-en/company/news/news-topics/2020/04/storage-20200428-1.html (12) WD platter sizes: https://rml527.blogspot.com/2010/10/hdd-platter-database-western-digital-35_9883.html| (13) WD data sheet for WD Red, note 256MB cache suggesting DM-SMR: https://documents.westerndigital.com/content/dam/doc-library/en_us/assets/public/western-digital/product/internal-drives/wd-red-hdd/data-sheet-western-digital-wd-red-hdd-2879-800002.pdf (14) WD platter sizes niche products: https://rml527.blogspot.com/2010/10/hdd-platter-database-western-digital-35.html (15) Seagate platter sizes: https://rml527.blogspot.com/2010/10/hdd-platter-database-seagate-35.html (16) WD platter sizes 2.5″: https://rml527.blogspot.com/2010/10/hdd-platter-database-western-digital-25.html (17) WD platter sizes 2.5 niche products: https://rml527.blogspot.com/2010/10/hdd-platter-database-western-digital-25_2393.html (18) Toshiba platter sizes 2.5″: https://rml527.blogspot.com/2010/09/hdd-platter-database-toshiba-25.html (19) Seagate platter sizes 2.5″: https://rml527.blogspot.com/2010/09/hdd-platter-database-seagate-25.html (20) HGST platter sizes 2.5″: https://rml527.blogspot.com/2010/09/hdd-platter-database-hitachi-25.html

*) Краткая справка что такое SMR

**) Resilver — исходно “заново серебрить” при восстановлении зеркала. В настоящее время термин гораздо активнее используется в области zfs и подобных систем… Хорошее публично доступное англоязычное определение Zpool Resilver — это операция по восстановлению четности в пуле либо из-за поврежденного устройства (например, диск может временно выпасть и нужно «наверстать упущенное»), либо из-за недавно замененного устройства.

Я буду использовать транслитерацию “ресильвер”.

***) SMR вообще и, в частности, HA-SMR, разработаны без всякой оглядки на ZFS. Поэтому IMHO определение автора надо рассматривать как частичное, относящееся лишь к ZFS — что не меняет, впрочем, сути. Напомню также, что HM-SMR и HA-SMR диски уже доступны на рынке (и внесены в таблицу в этом посте).

⇡#Новое поколение 10K- и 15K-жёстких дисков на подходе

Сегодня жёсткие диски с высокой скоростью вращения шпинделя не являются самыми быстрыми устройствами для хранения данных. Однако они применяются для серверов непрерывного действия, замена которых происходит довольно редко из-за использования специализированного ПО и крайней сложности процесса. Увеличение производительности для таких систем — важная составляющая. Именно поэтому корпорация Seagate готовит новое поколение жёстких дисков со скоростью вращения шпинделя 10 и 15 тысяч оборотов минуту (10K и 15K revolutions per minute, RPM).

Сервер Dell PowerEdge. Фото Dell.

Сервер Dell PowerEdge. Фото Dell

Множество работающих серверов непрерывного действия (mission critical, MC) по-прежнему будет полагаться на жёсткие диски с высокой скоростью вращения шпинделя. Такие HDD используют интерфейс SAS (Serial Attached SCSI) со всеми его преимуществами для подобных машин — эти накопители не изумляют производительностью, но применяются повсеместно. Они не будут выведены из эксплуатации в ближайшее время, что является хорошим знаком для производителей HDD. Тем не менее рынок (total available market, TAM) для сверхбыстрых жёстких дисков со скоростью вращения шпинделя 10K и 15K сократился последние годы именно из-за SSD. Но это не означает, что быстрые жёсткие диски больше не развиваются повсеместно, — на самом деле Seagate готовит еще одно поколение таких устройств.

Жёсткий диск Seagate Enterprise Performance со скоростью вращения шпинделя 10 тысяч оборотов в минуту. Фото Seagate.

Жёсткий диск Seagate Enterprise Performance со скоростью вращения шпинделя 10 тысяч оборотов в минуту

Новое поколение жёстких дисков Seagate Enterprise Performance 10K будет иметь не только скорость вращения шпинделя в 10 тысяч оборотов в минуту, но и несколько считывающих устройств (readers) на каждой головке. Обе головки будут считывать один трек вследствие очень высокой плотности записи (помните, что в 2,5-дюймовых винчестерах могут применяться пластины меньшего диаметра, а потому мы можем иметь дело с чем-то плотностью выше 1 Тбит/дюйм2), тем самым гарантируя ожидаемую производительность у 10K-накопителя посредством ликвидации ITI. Учитывая, что в случае с жёсткими дисками 10K мы имеем дело с устройствами для хранения критически важных данных, следует ожидать, что они будут базироваться на уже знакомых пластинах типа PMR или SMR. Тем не менее головки с несколькими считывающими устройствами со временем могут появится в HDD на базе HAMR.

Жёсткий диск Seagate Cheetah со скоростью вращения шпинделя 15 тысяч оборото в минуту. Фото Seagate.

Жёсткий диск Seagate Cheetah со скоростью вращения шпинделя 15 тысяч оборотов в минуту

Что касается жёстких дисков со скоростью вращения шпинделя 15 тыс. оборотов в минуту, то Seagate ведёт себя несколько более скромно и скрытно. В компании подтверждают, что работают над ещё одним поколением 15K HDD, но не стремятся раскрывать подробности. Следует помнить, что существует много компаний, использующих большое количество 15K-жёстких дисков c интерфейсом SAS в ЦОД, а потому ещё одно поколение подобных накопителей пришлось бы кстати. При этом у SNIA есть обширный перспективный план по развитию интерфейса SAS и увеличению скоростей передачи данных до 24 Гбит/с к 2020 году и далее. Следовательно, для Seagate важно предлагать как SSD, так и HDD для данного сегмента рынка. Следует помнить, что продажи 15K HDD в последние годы падают и новое поколение таких устройств может стать последним — именно поэтому оно должно предложить некий набор возможностей и технологий, которые Seagate не хочет обсуждать. Возможно, не столько из-за соображений конкуренции, сколько потому, что компания работает со своими клиентами, чтобы включить в новые HDD функции, которые действительно необходимы.

Тем не менее по мере появления новых платформ для ЦОД необходимость в жёстких дисках типа 10K/15K неизбежно упадёт. К примеру, все новые SSD производства Intel для ЦОД и серверов непрерывного действия рассчитаны на интерфейс PCIe и протокол NVMe. Как один из крупнейших производителей NVMe-твердотельных накопителей высочайшего класса (семейство ускорителей Seagate Nytro), Seagate будет следовать тенденциям рынка. Более того, последние демонстрации компании в области SSD (например, показ твердотельного накопителя ёмкостью 60 Тбайт, а также SSD со скоростью передачи данных в 10 Гбайт/с) подтверждают тот факт, что в Seagate прекрасно понимают векторы развития твердотельных накопителей и ведут соответствующие разработки.

⇡#HAMR: более 2 Тбит/дюйм2 и далее

Как говорилось выше, технологии SMR и TDMR способны обеспечить рост плотности записи на пластинах жёстких дисков на 10–20 % по сравнению c плотностью записи сегодня. Seagate сделала многое, чтобы технология SMR оказалась наиболее жизнеспособной для самых различных типов жёстких дисков, а в дальнейшем мы увидим и плоды TDMR. Тем не менее, если принять во внимание физические ограничения SMR и TDMR, а также относительно высокую себестоимость заполненных гелием HDD, для существенного увеличения ёмкости накопителей требуется новая технология магнитной записи. Наконец (мы знаем, вы ждали именного этого раздела :)), пришло время поговорить о технологии термомагнитной записи — HAMR.

Основные преимущества технологии HAMR. Слайд Seagate.

Основные преимущества технологии HAMR

По словам Seagate, прототипы её жёстких дисков на базе HAMR используют головки, которые локально нагревают пластину до 450 °C, используя лазер с длиной волны 810 нм и мощностью 20 мВт. В настоящее время плотность записи у винчестеров на базе HAMR составляет примерно 2 Тбит/дюйм2, что существенно выше, чем у сегодняшних жёстких дисков на основе пластин PMR или SMR. Потенциально это означает, что Seagate может увеличить ёмкость жёстких дисков в два раза только за счёт использования технологии HAMR. На самом деле, не всё так просто.

Устройство, которое передаёт тепловое излучение для нагревания носителя данных, называется оптическим преобразователем ближнего поля (near field optical transducer, NFT). При воздействии лазера NFT передаёт тепловую энергию пластине, тем самым расширяя ячейки и обеспечивая возможность записи. Производители жёстких дисков используют золото в качестве первичного материала для NFT из-за его превосходных оптических свойств. С другой стороны, золото имеет сравнительно низкую механическую прочность, и такие NFT могут деформироваться при продолжительном воздействии повышенных температур. В свою очередь, деформация может привести к снижению возможности передавать тепловую энергию на носитель, что, по сути, означает поломку жёсткого диска. Именно поэтому Seagate и другие производители жёстких дисков на протяжении долгих лет исследовали и патентовали различные материалы (сплавы на основе золота, чтобы быть точным) для NFT. Разумеется, Seagate не раскрывает сплав, который используется в прототипах HAMR HDD прямо сейчас.

Тем не менее Марк Ри подчёркивает, что, когда компания начнёт поставки первых жёстких дисков на основе технологии HAMR своим партнёрам для оценки в 2020 году, а затем и для коммерческих систем в 2020 году, они будут рассчитаны на работу в течение длительного времени, так же как и сегодняшние HDD. Seagate не раскрывает конкретных данных о возможностях винчестеров на базе HAMR, но утверждает, что они смогут перезаписывать данные несколько раз за день на протяжении пяти лет, что свидетельствует о довольно высокой надежности. В конце концов, накопители для клиентских ПК тоже будут использовать HAMR, однако такие устройства появятся относительно нескоро.

Помимо прочного NFT, жёстким дискам на базе HAMR понадобятся новые головки (с нагревателем, записывающим устройством и, возможно, несколькими считывающими устройствами, чтобы бороться с ITI-эффектом), что означает большое количество работы с аппаратным обеспечением на нескольких фронтах. Кроме того, понадобятся более мощные контроллеры и прошивки. Как ожидается, HAMR позволить увеличить не только ёмкость, но и производительность жёстких дисков. Однако для этого Seagate предстоит разработать довольно сложную платформу, которая будет включать в себя новые материалы для носителей, новые головки, продвинутые контроллеры и ряд других вещей.

Следует отметить, что HAMR является вызовом для всей отрасли, а не только для Seagate. В результате, стоит только индустрии выяснить, как же сделать жёсткие диски с технологией HAMR столь же надежными, что и традиционные винчестеры, технология начнёт использоваться массово.