<p>Kaksi kiintolevyä voivat olla vierekkäin hinnastossa, jossa on sama kapasiteetti, sama kierrosnopeus ja lähes identtiset liitäntämääritykset, mutta käyttäytyä täysin eri tavoin jatkuvassa työkuormassa. Syy on yleensä yhtä tasoa alempana kuin tekniset tiedot: levyjen magneettinen tallennustekniikka. Ero perinteisen magneettisen tallennuksen (CMR) ja Shingled Magnetic Recording (SMR) välillä on tullut olennaiseksi tiedoksi jokaiselle, joka määrittelee tallennustilaa työasemille, palvelimille tai verkkoliitetyille tallennuslaitteille, ja se on yksi ensimmäisistä kysymyksistä, jotka DistriNodessa koulutetut hankintatiimit esittävät toimittajille.</p><h2>Miten perinteinen magneettinen tallennus toimii</h2><p>CMR-asemassa jokainen dataura kirjoitetaan erillisenä, päällekkäisyyttömänä urana levyn pinnalle. Pään kirjoituselementti on saman levyinen kuin sen tuottama ura, joten jokaisella uralla on oma fyysinen tilansa. Kun käyttöjärjestelmän täytyy muuttaa yksittäistä sektoria, pää siirtyy yksinkertaisesti kyseiseen kohtaan ja kirjoittaa sen suoraan päälle. Viereisiin uriin ei kosketa koskaan.</p><p>Tämä kyky suoraan päällekirjoitukseen on ominaisuus, joka tekee CMR:n suorituskyvystä niin ennustettavaa. Onpa asema tyhjä tai 90-prosenttisesti täynnä, onpa työkuorma peräkkäinen tai satunnainen, kirjoitusnopeus pysyy kapealla, hyvin ymmärretyllä alueella. Tämä johdonmukaisuus on syy siihen, miksi CMR pysyy vakiovalintana RAID-ryhmille, tietokantavolyymeille, valvontatallentimille ja kaikille järjestelmille, joissa kirjoituksen viivepiikit ovat sietämättömiä.</p><h2>Mitä Shingled Magnetic Recording muuttaa</h2><p>SMR kehitettiin saamaan enemmän kapasiteettia samasta levystä. Urat limittyvät tarkoituksella, jolloin jokainen uusi ura peittää osittain aiemmin kirjoitetun, minkä ansiosta kunkin uran luettava osa voi olla kapeampi kuin itse kirjoituspää. Pintatiheys kasvaa noin 10–20 prosenttia käytännössä ilman lisävalmistuskustannuksia, minkä vuoksi SMR on yleinen markkinoiden edullisessa päässä.</p><p>Haittapuoli on perustavanlaatuinen: koska urat limittyvät, asema ei voi enää kirjoittaa sektoria suoraan päälle. Muutos edes muutaman kilotavun verran limittäisessa vyöhykkeessä pakottaa aseman lukemaan koko limittyvien urien kaistan, tekemään muutoksen muistissa ja kirjoittamaan koko kaistan uudelleen peräkkäin. Looginen 4 kB:n päivitys voi laukaista satoja megatavuja sisäistä datasiirtoa.</p><h3>Media-välimuisti: miksi lyhyet vertailutestit johtavat harhaan</h3><p>Kuluttaja-SMR-asemat ovat lähes aina aseman hallitsemia, eli laiteohjelmisto piilottaa limittäisen asettelun isäntäkoneelta. Saapuvat kirjoitukset päätyvät ensin pysyvään välimuistialueeseen, joka tallennetaan perinteisessä, päällekkäisyyttömässä muodossa. Niin kauan kuin tässä välimuistissa on vapaata tilaa, asema käyttäytyy kuin mikä tahansa muu kiintolevy, ja nopea vertailutesti tai pieni tiedostokopio näyttää täysin normaaleja arvoja.</p><p>Ongelma ilmenee, kun välimuisti on täynnä. Laiteohjelmiston on siirrettävä välimuistiin tallennettuja tietoja limittäisille vyöhykkeille samalla kun uusia kirjoituksia saapuu, ja jatkuva läpäisykyky voi romahtaa 180 MB/s:sta noin 10–40 MB/s:iin ja joskus pysähtyä kokonaan sekunneiksi. Asema ei ole rikki; se tekee täsmälleen sitä, mitä sen arkkitehtuuri edellyttää.</p><h2>Suorituskyky todellisissa työkuormissa</h2><ul><li><strong>Kevyt työpöytäkäyttö:</strong> selailu, toimistodokumentit ja median toisto kuormittavat välimuistia harvoin, joten SMR-asema ei eroa CMR:stä päivittäisessä käytössä.</li><li><strong>Suuri peräkkäinen kirjoitus:</strong> monen teratavun varmuuskopion kopiointi kuluttaa välimuistin loppuun puolivälissä, ja siirtonopeudet laskevat jyrkästi loppuoperaation ajaksi.</li><li><strong>Jatkuvat satunnaiset kirjoitukset:</strong> tämä on limittäisen median pahin tapaus, koska jokainen hajallaan oleva päivitys moninkertaistuu kaistan uudelleenkirjoituksiksi; viive muuttuu epäsäännölliseksi ja jonon syvyys kasvaa.</li><li><strong>Riippuvuus joutoajoista:</strong> aseman hallitsema SMR on riippuvainen rauhallisista jaksoista tyhjentääkseen välimuistinsa taustalla, joten järjestelmät, jotka kirjoittavat ympäri vuorokauden, eivät koskaan anna laiteohjelmistolle aikaa palautua.</li></ul><h2>Miksi RAID-uudelleenrakennukset paljastavat heikkouden</h2><p>RAID-ryhmän uudelleenrakennus on vaativin työkuorma, jolle kiintolevy voi altistua: jatkuva, päivien mittainen kirjoitustulva, joka kattaa koko pinnan. SMR-levyillä välimuisti kyllästyy minuuteissa, läpäisykyky putoaa murto-osaan nimellisnopeudesta ja komentoviive voi ylittää laitteistokontrollerien ja ohjelmistopohjaisten RAID-kerrosten aikakatkaisukynnykset. Jotkin kontrollerit reagoivat merkitsemällä levyn vialliseksi ja muuttavat rutiininomaisen palautuksen hätätilanteeksi, jossa RAID-ryhmä on heikentyneessä tilassa.</p><p>ZFS-käyttäjät ovat raportoineet SMR-levyillä tehdyistä resilver-toiminnoista, jotka kestivät viikon tai kauemmin, kun taas CMR-levy valmistui yön yli. Koko tämän ajan pooli toimii heikennetyllä redundanssilla, mikä on juuri se hetki, jolloin toinen vika aiheuttaa suurimman vahingon.</p><blockquote><p>Taloudellinen perustelu on yksinkertainen: raha, jonka säästää SMR-levyllä, on harvoin sen arvoista, että kärsii viisi ylimääräistä päivää heikentynyttä redundanssia uudelleenrakennuksen aikana.</p></blockquote><p>Jokaiselle usean levypaikan kotelolle kannattaa valita asemat, jotka on nimenomaisesti validoitu RAID-käyttöön. Kuratoitu valikoima löytyy <a href='https://distrinode.fi/verkkolevyt-nas'>NAS-kiintolevyjen kategoriasta</a>, jossa tallennusteknologia on ensisijainen valintakriteeri.</p><h2>Missä SMR on silti kaupallisesti järkevä</h2><ul><li><strong>Kylmäarkistot:</strong> tiedot, jotka kirjoitetaan kerran ja luetaan satunnaisesti, eivät aiheuta uudelleenkirjoitusrangaistuksia alkuperäisen latauksen jälkeen.</li><li><strong>Toissijaiset varmuuskopiointikohteet:</strong> kun varmuuskopiointi-ikkuna on väljä ja työt ovat peräkkäisiä, alhaisempi hinta teratavua kohden on houkutteleva.</li><li><strong>Mediakirjastot:</strong> elokuva- tai valokuvakokoelma on lukupainotteinen työkuorma, joka hyödyntää SMR:n vahvuuksia.</li><li><strong>Hyperscale-objektitallennus:</strong> isännän hallinnoima SMR, jossa käyttöjärjestelmä ohjaa vyöhykesijoittelua suoraan, tarjoaa erinomaisen kustannustehokkuuden datakeskuksissa, jotka on rakennettu vyöhykkeellisten lohkolaitteiden ympärille.</li></ul><h2>Miten teknologia tarkistetaan ennen ostoa</h2><p>Vuoden 2020 merkittävän alan kiistan jälkeen kaikki kolme jäljellä olevaa kiintolevyvalmistajaa julkaisevat nyt tallennusteknologian taulukoita, jotka kattavat niiden tuotelinjat. Tarkista aina tarkka mallinumero, ei tuoteperheen nimeä, sillä yksittäinen perhe sekoittaa usein molempia teknologioita kapasiteettipisteiden välillä, ja 4 TB:n versio voi olla SMR, kun taas 8 TB:n versio on CMR.</p><p>Tietolomakkeet antavat toisen vihjeen: SMR-mallit näyttävät usein poikkeuksellisen suuria välimuistiarvoja (256 MB muuten edullisessa levyssä) ja alhaisempia yhtäjaksoisen siirron spesifikaatioita. Tavallisiin työasemakokoonpanoihin, joissa levy sisältää käyttöjärjestelmän, sovellukset ja työtiedostot, <a href='https://distrinode.fi/ulkoiset-poytakiintolevyt'>pöytäkiintolevyjen osiossa</a> luetellut mallit voidaan suodattaa valmistajan CMR-luetteloita vasten muutamassa minuutissa.</p><h2>Usein kysytyt kysymykset</h2><h3>Vaikuttaako SMR myös lukusuorituskykyyn?</h3><p>Suurimmaksi osaksi ei. Kun tiedot on kirjoitettu, takaisinluku tapahtuu täydellä levyn nopeudella tallennusteknologiasta riippumatta. Poikkeuksena ovat lukutoiminnot, jotka käynnistyvät, kun levy siirtää välimuistiaan limittäisiin vyöhykkeisiin, jolloin sisäiset ylläpitotehtävät kilpailevat isäntäkoneen pyyntöjen kanssa ja vasteajat kasvavat.</p><h3>Voiko CMR- ja SMR-asemia sekoittaa samassa RAID-kokoonpanossa?</h3><p>RAID-ryhmän voi teknisesti koota, mutta se ei ole hyvä käytäntö. RAID-ryhmä perii hitaimman jäsenensä viiveprofiilin, ja jokainen uudelleenrakennus tai scrubbaus hidastuu limittäisen levyn vuoksi. Sekoitetut RAID-ryhmät vaikeuttavat myös vianmääritystä, koska hitaan reagoinnin oireet voivat muistuttaa kuolevan levyn oireita.</p><h3>Käyttävätkö SSD-asemat shingling-tekniikkaa?</h3><p>Eivät. Shingling on ominainen pyörivien levyjen päällekkäisille magneettisille raidoille. SSD-asemilla on oma epäsymmetrinen kirjoituskäyttäytymisensä, joka johtuu flashin tyhjennyslohkoista ja jota hallitaan TRIM:n ja roskienkeruun avulla, mutta mekanismi on täysin erilainen.</p><h3>Onko TRIM-tuki SMR-asemalla täydellinen ratkaisu?</h3><p>Se auttaa, mutta se ei ole parannuskeino. TRIM ilmoittaa laiteohjelmistolle, mitkä lohkot eivät enää sisällä kelvollisia tietoja, mikä vähentää tarpeettomia kaistan uudelleenkirjoituksia siivouksen aikana. Päällekkäisten raitojen perustavanlaatuinen lue-muuta-kirjoita-käyttäytyminen säilyy, ja jatkuvan kirjoittamisen romahdus tapahtuu edelleen, kun välimuisti on tyhjentynyt.</p><h3>Mikä teknologia sopii videovalvontatallentimiin?</h3><p>CMR, epäröimättä. NVR kirjoittaa jatkuvasti useista kameravirroista, eikä sillä ole koskaan tarpeeksi pitkää joutokäyntiä, jotta limittäinen levy voisi tyhjentää välimuistinsa. Erityisesti valvontakäyttöön rakennetut levyt ovat CMR-levyjä juuri tästä syystä.</p><h2>Tärkeimmät havainnot</h2><p>Tallennusteknologia ei ole alaviite; se määrittelee, miten kiintolevy käyttäytyy paineen alaisena. Valitse CMR RAID-kokoonpanoihin, valvontaan, virtualisointiin ja kaikkiin kirjoitusintensiivisiin käyttötarkoituksiin. Säästä limittäiset levyt arkistoihin ja lukupainotteisiin kirjastoihin, joissa niiden kustannusetu on todellinen ja heikkoudet eivät pääse esiin. Tarkista ennen kaikkea tarkka mallinumero valmistajan dokumentaatiosta ennen tilauksen lähettämistä, sillä tietolomakkeen perustiedot eivät varoita sinua.</p>