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什么是叠瓦式磁记录 (SMR)?

by 布赖恩·比勒

用最简单的话来说,叠瓦式磁记录 (SMR) 是一种新的硬盘驱动器技术,它允许盘片上的磁道相互层叠,就像房屋的屋顶瓦片一样,以增加盘片密度或每英寸磁道( TPI)。 当前的技术,垂直磁记录 (PMR),使用平行磁道布局。 通过使用 SMR 技术增加 TPI 并减少轨道之间的空间,SMR 为整体硬盘驱动器容量增加提供了巨大的潜力。 最终产品的外观和感觉就像标准的 PMR 驱动器,在相同的物理空间中具有更高的容量。 然而,架构变化意味着从性能角度来看,用户体验将大不相同。


用最简单的话来说,叠瓦式磁记录 (SMR) 是一种新的硬盘驱动器技术,它允许盘片上的磁道相互层叠,就像房屋的屋顶瓦片一样,以增加盘片密度或每英寸磁道( TPI)。 当前的技术,垂直磁记录 (PMR),使用平行磁道布局。 通过使用 SMR 技术增加 TPI 并减少轨道之间的空间,SMR 为整体硬盘驱动器容量增加提供了巨大的潜力。 最终产品的外观和感觉就像标准的 PMR 驱动器,在相同的物理空间中具有更高的容量。 然而,架构变化意味着从性能角度来看,用户体验将大不相同。

PMR 可扩展性的问题
由于当前记录过程中固有的物理限制,工程师在使用 PMR 扩展驱动器容量时遇到了困难。 随着驱动器盘片上的面密度增加,介质上的位大小减小。 为了保持足够的信噪比 (SNR) 进行读取,制造商必须减小介质上的粒度。 这反过来又导致翻转钻头的能量势垒降低,因为保持钻头的材料体积减少了。 低能垒意味着环境热能更有可能翻转位,从而降低数据完整性。

为了加强能垒,必须增加材料的矫顽力以减轻翻转磁化的风险。 然而,这是一个问题,因为制造商试图减小写入头的尺寸以在盘片上启用更多磁道。 较小的写入磁头意味着较小的写入场,而行业正处于较小的写入场不足以改变介质磁化强度的地步,从而阻止了写入的发生。

SMR 的影响
SMR 通过不缩小写入器来解决这个问题,事实上,SMR 驱动器中的写入器磁头有意设计得更大。 较大的写入器意味着它可以更有效地磁化(写入)介质,而不必牺牲可读性或稳定性(保留)。

PMR 和 SMR 不同之处的可视化有助于理解 SMR 技术的挑战和优势。 如前所述,PMR 磁道围绕介质表面平行布置,如下所示。

鹅卵石磁记录

使用 SMR,很容易看出写入器宽度在哪里不是问题,以及更窄的读取头如何随着时间的推移使容量受益,因此容量增加仅受限于缩小读取器和粒度的能力。

SMR 的挑战
显然,对于 SMR 布局,引入了一个新问题。 写入磁头比单个磁道宽,这意味着当数据写入 SMR 硬盘驱动器时,数据必须顺序写入,这样写入器就不会破坏重叠磁道上的数据。

当然,许多操作系统和文件系统并不习惯于被限制为按顺序写入硬盘驱动器。 因此,需要创建一个管理层或翻译层来进行随机写入并将它们转换为顺序写入。

该层位于何处以及它如何管理元数据是一个新问题,将通过检查 SMR 数据管理方法进行详细讨论。 这些包括三个核心方法; Drive Managed、Host Aware 和 Host Managed。

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