Очень коротко про современные HDD SMR, что нужно знать при апгрейде.
Раньше все было просто. Быстрее скорость вращения шпинделя, значит HDD быстрее. Надежней элементная база из микросхем, транзисторов и конденсаторов и значит HDD в целом более надежный.
Но те времена ушли. Теперь у HDD черепичная запись, медиакэш и выполнение команды TRIM.
НDD на круглых дисках записывает данные кольцами. Кольцо с записанными данными дальше будет называться дорожкой.
Везде на рисунках показана часть дорожек с записанными данными как в маленьком прямоугольнике на диске. Для упрощения рисунков, дуги нарисованы в виде прямых линий.
Дорожки внешней зоны содержат больше секторов. Дорожки внутренней зоны содержат меньше секторов. При одном обороте диска количество считанных или записанных секторов будет больше во внешней зоне. Счет дорожек начинается от внешней зоны к внутренней. Поэтому скорость записи обычного HDD падает при заполнении HDD. Чтение зависит от расположения данных. Чтение из внешних зон будет быстрее, чем с внутренних зон из за того, что количество секторов за один оборот диска на внешних зонах больше, чем на внутренних. Отсюда так же следует, чем быстрее вращается диск, тем быстрее будет происходить чтение данных с HDD но увеличиваются требования к механической надежности, возрастает шум и нагрев. Вопросы связанные с фрагментацией обычного CMR диска, для уменьшения объема текста, в данном описании отбросим.
Теперь обладая минимальным пониманием работы обычного HDD, можно коротко описать, что такое черепичная запись SMR. Хотя на слух SMR и CMR звучат сильно похоже, разница ограмная.
Разработчики современных HDD столкнулись с тем, что на пределе возможностей науки и техники, пишущая головка получается больше, чем головка чтения. Если записывающую головку сделать более миниатюрной, сила магнитного поля генерируемая головкой записи, оказывается недостаточной для намагничивания доменов ферромагнитного слоя диска и данные не сохраняются. Миниатюрная считывающая головка легко читает данные с более узкой дорожки. Поэтому так получилось, что в современных HDD, размеры ширины записанной дорожки больше, чем требуемая ширина для уверенного чтения информации для современной головки чтения. И чтобы увеличить плотность хранения данных, придумали уменьшить ширину записи путем частичного наложения записи последующей дорожки на предыдущую.
Похоже на укладку черепицы на крыше.
Так и назвали, черепичная запись.
На рисунках Вы уже увидели название "лента". Лента - это несколько дорожек, частично наложенных при записи друг на друга.
Лент на HDD много. Появились ленты из за того, что если заполнить весь диск, а потом изменить информацию, придется переписывать весь диск от измененной дорожки до последней дорожки HDD.
Переписывать весь диск долго. Для ускорения перезаписи, придумали записывать диск лентами. Между лентами промежутки как в обычном диске между обычными дорожками. Теперь при изменении данных, можно переписать ленту, а не весь диск.
При стирании информации, на ленте остается часть не стертых, актуальных данных. Актуальный - значимый, важный в данной ситуации, нужный в настоящее время. Для ускорения работы SMR HDD контроллер диска записывает новые данные в свободные ленты. При активной работе, лент с частично актуальными данными становится много. Теоретически на диске еще много места, о чем операционной системе докладывает контроллер SMR HDD. Физически большинство лент записаны частично актуальными данными, а полностью свободных лент уже нет. Требуется записать новую порцию данных. Операционная система дает команду на запись и передает порцию данных. В HDD дисках запись производится поверх предыдущей без предварительного стирания. Если свободные ленты отсутствуют, то сначала будет компоновка данных из частично занятых лент и часть лент получит статус "свободных" готовых к записи. Например две 4-х дорожечных ленты заняты актуальной информацией на 50%. Операционная система считает, что есть место на одной ленте. Но контроллер HDD перед записью информации должен будет произвести чтение 8 дорожек с последующей записью актуальной информации в ленту из 4 дорожек. И только потом, контроллер HDD приступит к выполнению записи данных от операционной системы. На обычных дисках при активной работе возникает фрагментация данных и выполняют дефрагментацию. На дисках с черепичной записью, контроллер не допускает операционную систему к структуре хранения данных. Контроллер диска с черепичной записью самостоятельно решает когда, куда и как размещать данные на диске. И при исчерпании пустых лент, контроллер SMR HDD начинает группировать актуальные данные по лентам, тем самым увеличивая количество полностью свободных от актуальной информации лент. При выполнении такой дефрагментации лент, контроллер HDD c прошивкой SMR ничего не сообщает операционной системе и пользователь находится в полном неведении, хотя HDD активно работает. Если в такой момент требуется произвести запись на SMR HDD, то скорость записи будет сильно медленнее заявленной производителем. А при сильной фрагментации информации по лентам и желании пользователя записать сразу большое количество информационных данных, контроллер SMR HDD просто отключает готовность интерфейса, пока не закончатся работы по перемещению данных внутри HDD. Для пользователя это выглядит как зависший компьютер, а некоторые торопыги начинают часто включать и выключать компьютер. Не видят реакцию и спешат выкинуть HDD как неисправный.
Чтобы пользователь реже сталкивался с сильным снижением скорости работы HDD придумали медиакэш.
Для понимания. Кэш (английское cache) - это память с большой скоростью доступа, предназначенная для ускорения обращения к данным. Медиакэш - это область созданная из относительно большого количества дорожек находящихся ближе к наружнему краю. При этом дорожки размечены так же, как и в обычных HDD без перекрытия соседних дорожек и стандартными промежутками. Дорожки на самом краю подвержены наибольшей вибрации и случайному повреждению данных и поэтому для медиакэша не используются. Выбрано место менее подверженное случайному механическому повреждению и имеющее быструю скорость записи/чтения на конкретном HDD. Для пользователя данная облась HDD скрыта, используется исключительно контроллером HDD. Поэтому надо понимать, что при черепичной записи, контроллер HDD сначала записывает данные в быструю, выделенную область HDD называемую медиакэш и сразу рапортует операционной системе о выполненной операции, вводя в заблуждение операционную систему и пользователя. Пользователь доволен, его новый HDD с черепичной записью очень быстрый. А по факту, уже спустя время, контроллер HDD медленно и печально перезаписывает данные в свободные ленты ничего не сообщая операционной системе. И вот когда происходит много записей, пользователь активно стирает и записывает много мелких файлов, все ленты на HDD вдруг оказываются частично заполненные. Для того, что бы оградить пользователя от такой неприятной ситуации придумали принудительно заставлять контроллер HDD с SMR прошивкой выполнять дефрагментацию на уровне лент. Не придумали ничего умнее, как использовать команду TRIM но уже для HDD.
Для понимания. TRIM ( английское to trim - подрезать) - команда интерфейса ATA, позволяющая операционной системе передать накопителю команду на запуск дефрагментации лент. Получив команду TRIM, контроллер HDD читает ленты с частично актуальной информацией. Формирует в медиакэше информацию для полной занятости ленты и записывает ленту с полностью актуальной информацией. Этим действием контроллер освобождает место, отмечая ленты без актуальной информации. HDD с черепичной записью перезаписывает ленты с использованием только актуальной информации, что фактически та же сборка мусора как в SSD но уже приделанная к HDD. В итоге, часть лент будет значится как готовые к приему новой информации и контроллеру HDD будет куда записывать новые данные без долгой подготовки.
Для производителя HDD, применение SMR дает возможность изменением только прошивки, управляющей программы микроконтроллера HDD, увеличить емкость диска на 25%. Производитель блокирует возможность переключения между методами записи из за сервометок наносимых при изготовлении HDD. Но схемы, детали, электроника и механика, все из чего сделаны HDD диски на которые производится запись, и для CMR и для SMR полностью идентичны. Для производителя HDD новый метод записи, просто возможность получить больше денег с покупателя. Для покупателя HDD, метод черепичной SMR записи, теоретическая возможность получить больше за меньшие деньги, чем при использовании классического CMR метода записи при одинаковом количестве хранимой информации. Жадность сгубила производителей. Технологию стали пихать во все диски без уведомления покупателя о внесенном изменении. SMR хорошо, когда Вы осознанно, зная все достоинства (меньшая цена) и недостатки (падение производительности) покупаете SMR HDD. Но производители без уведомления покупателей под теми же названиями и цифровыми обозначениями как у CMR HDD стали по той же цене продавать SMR HDD. Диски с SMR методом записи при активном использовании в серверах, из за падения производительности массово браковались электроникой массивов хранения данных и возник грандиозный скандал. Пользователи потребовали озвучить из за чего такое происходит. Производители HDD скрепя зубами признались в обмане потребителя. Так мы и узнали о молча внедренной производителями технологии SMR. Но маркетологи не сдались и теперь старую технологию записи CMR уже преподносят как нечто более новое, прогрессивное, дорогое и современное.
Выводы смотреть с 6:18
Бонус: Как проверить HDD на наличие SMR и запустить команду TRIM на Windows7.
Используйте утилиту R.tester.
Например R.tester показывает обычный CMR диск для активной работы.
А так R.tester показывает SMR диск для файлопомойки.
Поддержка TRIM включена по умолчанию в Windows 11,10, 8.1 и 7 но случается, что пользователь различными твикерами отключает необходимые функции операционной системы.
Проверить состояние TRIM можно используя командную строку, запущенную от имени администратора. Для Windows7 набираете CMD и запускаете нажатием ctrl+Shift+Enter. Вводите fsutil behavior query disabledeletenotify и нажимаете Enter.
DisableDeleteNotify = 0 говорит о том, что TRIM включен.
Если TRIM включен. Запускается команда TRIM в операционной системе Windows7 удалением любого, даже вновь созданного файла на диске поддерживающим эту команду. Удалили файл, значит отправили команду TRIM. Для Windows10 есть миллионы скопированных друг у друга пояснений по работе команды TRIM. Найдете сами.
PS Видео не записываю. Предпочитаю использовать чужое видео, если там на мой взгляд вопрос раскрыт. А по той информации, которая на мой взгляд не раскрыта, пишу в текстовом виде.