Znáte technologie zápisu na klasické pevné disky HDD? Víte, jak funguje magnetický zápis a jaká jsou úskalí jednotlivých typů zápisu? O tom a mnohém dalším se nyní podrobně rozepíšeme.
Pevný disk je nedílnou součástí výpočetní techniky, a to už pěknou řádku let. Pokud jde o klasické pevné disky známé pod zkratkou HDD (Hard Disk Drive), fungují na principu magnetického zápisu. I když dnešní době do jisté míry vládnou SSD disky, ty klasické jsou stále v provozu a je tak dobré znát varianty, s nimiž se můžete setkat. Teď zrovna necílíme na to, jak velké úložiště si pořídíte. Půjdeme mnohem více do hloubky, abyste poznali samotné technologie zápisu.
A jak začít úvod k technologiím PMR a SMR? Možná tak, že nuly a jedničky jsou zobrazovány prostřednictvím magnetických veličin. Ukládání a čtení dat je realizováno s pomocí magnetického pole a vše do jisté míry souvisí s magnetickou indukcí. Složitost této tematiky je samozřejmě obsáhlá, my se konkrétně zaměříme na výrazy PMR a SMR.
Pokud chcete něco zapisovat na pevný disk HDD, provádíte v podstatě tzv. magnetický záznam. Vzhledem k tomu, že technologie jdou neustále kupředu, zvyšují se objemy dat, také výrobci pevných disků se ženou za vyššími kapacitami a snaží se data na disk zapisovat co možná nejefektivnějším způsobem. A právě v souvislosti s tím lze zmínit nejpoužívanější technologie zápisu.
V rámci komplexnosti prezentovaných informací se zmíníme i o prvopočáteční technologii, kterou je podélný magnetický zápis neboli Longitudinal Magnetic Recording, tedy LMR. Na počátku všeho došlo k uchování vektorů rovnoběžně s plotnou pevného disku, což mělo za následek samovolnou ztrátu dat a menší hustotu záznamu kolem 150 gigabitů na čtvereční palec. U této technologie se často setkáte s označením supermagnetismus.
Perpendicular Magnetic Recording, přesně z tohoto slovního spojení pochází zkratka PMR, která ve své podstatě znamená kolmý magnetický záznam. Výjimkou není ani označení konvenční magnetický záznam a jeho zkratka CMR. Historie této metody zápisu sahá do roku 1984, což se týkalo ještě disket. S prvním pevným diskem s kolmým magnetickým zápisem pak přišla společnost Toshiba v roce 2005.
Jak už prozrazuje samotné označení této metody zápisu, jednotlivé magnetické stopy se zapisují rovnoběžně s plotnou, tedy kolmo vedle sebe. Od uvedení na trh šlo o jeden z nejrozšířenějších způsobů zápisu na pevný disk HDD. Už jen hustota záznamu 1 terabit na čtvereční palec je celek jasně vypovídajícím údajem.
Zarovnání magnetických prvků v podobě kousků dat vedle sebe není spjato s žádným překrýváním. Výrobci disků v tomto směru samozřejmě naráželi na nejrůznější omezení, a tak se snažili například zmenšovat zapisovací hlavy, které jsou obvykle větší než ty čtecí. Kapacity byly však nedostatečné, a proto začalo koketování s další moderní technologií.
Nyní se dostáváme ke zkratce SMR, která vznikla ze slovního spojení Shingled Magnetic Recordin, pod nímž si můžete v překladu představit šindelový magnetický zápis. Ve své podstatě jde o vylepšenou verzi PMR technologie, potažmo její rozšíření s vyšší plošnou hustotou. U těchto pevných disků nedochází ani tak k fyzickým změnám, jako spíše ke změně uspořádání zapisovaných stop. Aplikována je stejně široká stopa zápisu, jen s tím rozdílem, že dochází ke zhuštění zápisu.
Jak už prozrazuje označení šindelový magnetický zápis, jednotlivé stopy vznikají drobným překrýváním, které připomíná právě šindelové tašky na střeše. Stopy zapsané blízko sebe s částečným překrytím dokáží přinést kapacitu navíc, a to 15 % a více. Mnozí výrobci se pyšní ještě větší hustotou zapisovaných dat. Té je dosaženo bez nutnosti přidávat další plotnu pevného disku.
Hlavní výhoda SMR technologie byla popsána výše. Jenže, i takové řešení může mít své problémy. Obtíž nastává při přepisování dat, potažmo překrývajících se stop. Jeden záznam tak musí přečíst překrytý záznam a znovu ho zapsat, aby nedošlo k jeho ztrátě, a tak stále kaskádovitě dokola, dokud se nenarazí na dělící stopu bez záznamu. Jak asi každý správně tuší, takový záznam může postupem času zpomalit práci s diskem.
Pokud je SMR pevný disk prázdný, tento neduh moderní technologie pravděpodobně nepostřehnete. V opačném případě se setkáte se zpomalením. Kvůli tomu jsou vylepšovány a doplňovány technologie zápisu SMR o další prvky a procesy. Je to například zvýšená mezipaměť DRAM, kam lze při zápisu odložit data, i ta však nemusí vždy stačit. Cache zóna takového disku je však určitě přínosem. Naopak u čtení nic takového nepocítíte.
Výše uvedený nešvar do jisté míry předurčuje tento pevný disk ke konkrétnímu použití, jímž je nejčastěji dlouhodobé skladování dat bez přepisování a archivace. Ve své podstatě ideál pro cold storage. Uvést můžeme třeba záznamové médium pro kamerový a zabezpečovací systém a mnohé další.
Problémem mohou být data zapisovaná na přeskáčku po menších blocích. Typickým příkladem jsou NAS, RAID a pravidelné zápisy dat. U takových systémů může SMR pevný disk způsobovat spíše komplikace a zpomalení. Jeden SMR disk v RAIDu natropí více škody než užitku, protože postupně zpomalí ostatní klasické pevné disky a dojde ke kolizím. Zmínka by měla padnout také o tom, že SMR pevné disky jsou citlivější na výpadky elektřiny.
Se SMR pevnými disky souvisí také informace o tom, kdo spravuje zapisování a čtení dat. V tomto ohledu se setkáte se dvěma odlišnými pojmy. Tím prvním je Drive Managed SMR, kdy si správu řídí sám pevný disk díky vhodnému firmwaru vyvinutém výrobci pevných disků. Lepším řešením je pak Host Managed SMR, což je vylepšená správa na úrovni operačních systémů využívaná primárně u serverů.
Moderní pevné disky SMR obvykle fungují tak, že nová data zapíší, stará ponechají a v době nečinnosti pevného disku začnou s reorganizací dat a přepisováním, potažmo překrýváním stop v jednotlivých vrstvách popisovaných výše. Díky tomu nepoznáte žádné omezení z pohledu výkonu. Pakliže by oba procesy disk prováděl naráz, může ke ztrátě výkonu čtení a zápisu opravdu dojít.
Jak vidno, pevné disky HDD využívající šindelový magnetický zápis mají praktické využití. Vše záleží na tom, k čemu chcete pevný disk upotřebit. Při jeho nákupu si tedy pohlídejte, o jakou technologii zápisu se jedná, potažmo ho můžete otestovat předtím, než ho nainstalujete do výpočetní techniky.
První viditelnou známkou je to, že o technologii SMR bude zmínka přímo na pevném disku, popřípadě v technických specifikacích. Bohužel někteří výrobci takovou informaci přestali uvádět. Někdy napoví i to, že SMR pevné disky mají větší vyrovnávací paměť, která eliminuje ztrátu výkonu, a to od 128 MB a více. V opačném případě se nabízí osvědčená zkouška pevného disku. Zaplňte až 80 % jeho kapacity malými soubory v řádu tisíců a pokud půjde o technologii zápisu SMR, pocítíte znatelné snížení výkonu.