Como determinar se um disco rígido está usando a tecnologia SMR





Nos últimos meses, surgiram muitos materiais que os fabricantes estão ocultando o uso da tecnologia SMR em seus dispositivos. Notícias de compradores de discos rígidos processando fabricantes e similares.



O fato é que, devido à natureza da tecnologia, tais dispositivos são inadequados para muitos casos de uso em que os discos rígidos encontram sua aplicação. Isso se expressa em uma queda catastrófica da produtividade.



Para saber se a tecnologia SMR é aplicada no disco que está na prateleira da loja, caso essa informação não seja explicitamente indicada pelo fabricante, é necessário conhecer as linhas do modelo e suas características. Parece não haver outra maneira. Não funcionará com 100% de probabilidade determinar isso pelas características declaradas do disco.



Mas se o disco já caiu em suas mãos, determinar o uso da tecnologia SMR pode ser bastante simples. A seguir, explicarei como fazer isso.



Atualmente, três abordagens são usadas para implementar a tecnologia SMR:



  • Drive Managed SMR,
  • SMR gerenciado por host,
  • Host Aware SMR.


As diferenças entre eles, assim como a tecnologia SMR em geral, são descritas em artigo publicado recentemente na Habré.



Muito resumidamente sobre SMR, para quem não quer seguir o link
Shingled Magnetic Recording — . , , .



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Com Host Managed SMR e Host Aware SMR na "vida real", você provavelmente não vai se deparar. Na venda gratuita, essas modificações não são apresentadas ou são fornecidas em quantidades limitadas e apenas sob encomenda. E, em uma situação normal, um usuário não corporativo tem uma chance muito pequena de encontrar esses discos.



Portanto, mais adiante, falaremos apenas sobre discos SMR gerenciados por unidade. Esse é exatamente o tipo de disco que você pode comprar na loja, sem saber que usa SMR.



Uma maneira rápida de determinar o uso de SMR em HDD com base em informações sobre famílias de fornecedores



Se todos os fabricantes de discos rígidos aderissem ao padrão a esse respeito, a resposta à pergunta sobre o uso de SMR para um determinado dispositivo poderia ser obtida facilmente. Seria suficiente examinar o estado do bit correspondente no passaporte da unidade:







Mas hoje apenas as unidades SATA da Toshiba afirmam oficialmente no passaporte que são SMR. Para isso, o padrão ATA fornece os bits correspondentes nos dados do comando Identificar Dispositivo. Todos os outros fabricantes ignoram o padrão.



O único método conhecido por mim no momento de determinação "instantânea" do uso de SMR é baseado no conhecimento das características das famílias de fornecedores e na determinação da pertença de um disco rígido a uma família específica. Esta abordagem usa R.tester quando o sinalizador apropriado é definido:







Determinando o uso do bloco do disco rígido por meio de testes



É fácil determinar que um disco rígido tem tecnologia SMR vendo o reflexo de seus recursos inatos nos resultados do teste de leitura e gravação. Mais sobre isso mais tarde.



Teste de leitura



Se o disco estiver parcialmente ocupado por dados, ou vazio, você pode ver uma imagem no gráfico de teste de leitura que é típico apenas para modelos com SMR. O firmware “sabe” que nada foi escrito no setor solicitado pelo programa e dá zeros sem ler da superfície. Daí este salto na velocidade de leitura, ou simplesmente velocidade fenomenal se o disco estiver vazio:







Para economizar tempo, a leitura linear simples pode ser substituída por leitura de salto. Neste caso, cada bloco seguinte é lido a partir do endereço que excede o endereço da leitura anterior pelo comprimento do salto.



O gráfico acima reflete apenas os resultados de tal teste.



Teste de escrita



A maneira mais óbvia de demonstrar o uso da tecnologia SMR é selecionar um modo de gravação no qual o cache será preenchido o mais rápido possível, e sua decomposição em fitas exigirá uma grande quantidade de trabalho do firmware.



Presumo que, para a maioria dos modelos de discos SMR e as formas mais comuns de conectá-los, essa será uma gravação aleatória de blocos de 2048 setores de tamanho. Substituir um registro aleatório por um registro de acordo com qualquer regra segundo a qual os blocos gravados sequencialmente cairão em fitas diferentes não facilitará muito o destino do disco.



Escolhi a notação de salto linear como meu algoritmo de teste principal. É semelhante à leitura, com cada bloco subsequente sendo escrito em um endereço que excede o endereço do registro anterior pelo comprimento do salto.



Considero o gráfico com os resultados desse teste o mais ilustrativo. De fato, ao exibir a dependência do LBA, o eixo do endereço também é o eixo do tempo, embora em uma escala não linear.



Os comprimentos dos saltos foram escolhidos de forma que de um a cinco blocos caíssem em cada fita. O tamanho de fita padrão recomendado é 524288 blocos. Os fabricantes freqüentemente ignoram essa recomendação, mas você pode usá-la como uma diretriz para determinar aproximadamente o comprimento do salto.



A quantidade de dados que precisa ser gravada para que o SMR se manifeste em toda a sua glória depende do design do disco e da implementação de seu firmware. E também da plenitude do disco e da presença no cache de dados não fracionados obtidos no período anterior. E pode diferir literalmente em ordens de magnitude. Um disco apresentará uma queda dramática no desempenho após a gravação de 3 GB, o outro precisará de 300 GB.



Os gráficos resultantes podem diferir significativamente até mesmo para uma instância de disco particular, dependendo de diferentes detalhes aparentemente insignificantes. Por exemplo, a quantidade de recuo de zero LBA antes do início da gravação pode ser bastante afetada.



E isso sem mencionar o impacto da plenitude do cache, distribuição de disco e diferenças entre os diferentes fabricantes e modelos.



Aqui, por exemplo, os parâmetros de teste não mudaram, o disco é o mesmo. Cada lançamento é uma nova imagem. Além disso, entre as partidas, o disco sempre teve tempo suficiente para concluir os processos em segundo plano:















E este é um disco de trabalho. O volume total de gravação durante todo o conjunto de testes do script foi de apenas 30 gigabytes!



Portanto, não faz sentido memorizar os parâmetros de testes específicos e comparar as formas dos gráficos em termos de determinação da aplicação do SMR. Basta ter uma ideia do quadro geral, que parece o mesmo qualitativamente para todos os discos SMR que encontrei como objetos.



Aqui está mais um para complementar a apresentação. Outro modelo de disco, novamente os mesmos parâmetros de teste:















E agora parâmetros diferentes:















Observando os gráficos acima, é fácil ver quais características mostram que a unidade está usando SMR. Especialmente se você sabe que os resultados de testes semelhantes de dispositivos não SMR se parecem com isto:











A velocidade cai ligeiramente conforme o LBA aumenta.



Acima estão os gráficos da velocidade de gravação, já que este parâmetro é mais compreensível para um grande público. Exemplos de gráficos de tempo de acesso sob o spoiler, quem está interessado. Há também uma imagem característica e é ainda mais pronunciada.



Tempo de acesso
SMR, :















SMR :









Leia o teste imediatamente após escrever o teste



Pense nisso como outra maneira de determinar o uso de SMR. Compare os gráficos dos testes de leitura obtidos durante a execução de um script de teste. Um antes de escrever (também foi dado na seção "Teste de leitura"), o outro depois. Os parâmetros de teste são os mesmos.











informação adicional



Meu colega fez um vídeo sobre o design dos discos SMR e as peculiaridades de seu trabalho . Aconteceu desajeitadamente, mas decidiu-se que era melhor lançá-lo dessa forma agora do que em um futuro melhorado.



Se você estiver interessado nos detalhes dos testes, os valores de parâmetros específicos, conjuntos completos de resultados - escreva, eu postarei. Não postei essa informação no artigo, pois o objetivo era dar uma ideia qualitativa da imagem, tendo feito isso de forma sucinta.



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