Startseite Unternehmen Was ist Shingled Magnetic Recording (SMR)?

Was ist Shingled Magnetic Recording (SMR)?

by Brian Beeler

Im einfachsten Sinne ist Shingled Magnetic Recording (SMR) eine neue Festplattentechnologie, die es ermöglicht, die Spuren auf einem Plattenteller übereinander zu schichten, genau wie Dachschindeln an einem Haus, um die Plattendichte oder Spuren pro Zoll zu erhöhen ( TPI). Die aktuelle Technologie, Perpendicular Magnetic Recording (PMR), verwendet eine parallele Spuranordnung. Durch die Erhöhung des TPI mit der SMR-Technologie und die Verringerung des Abstands zwischen den Spuren bietet SMR ein enormes Potenzial für eine Steigerung der gesamten Festplattenkapazität. Das Endprodukt sieht physisch aus und fühlt sich an wie ein Standard-PMR-Laufwerk, mit höherer Kapazität bei gleicher physischer Stellfläche. Allerdings bedeutet die Änderung der Architektur, dass sich das Benutzererlebnis aus Leistungssicht dramatisch verändert.


Im einfachsten Sinne ist Shingled Magnetic Recording (SMR) eine neue Festplattentechnologie, die es ermöglicht, die Spuren auf einem Plattenteller übereinander zu schichten, genau wie Dachschindeln an einem Haus, um die Plattendichte oder Spuren pro Zoll zu erhöhen ( TPI). Die aktuelle Technologie, Perpendicular Magnetic Recording (PMR), verwendet eine parallele Spuranordnung. Durch die Erhöhung des TPI mit der SMR-Technologie und die Verringerung des Abstands zwischen den Spuren bietet SMR ein enormes Potenzial für eine Steigerung der gesamten Festplattenkapazität. Das Endprodukt sieht physisch aus und fühlt sich an wie ein Standard-PMR-Laufwerk, mit höherer Kapazität bei gleicher physischer Stellfläche. Allerdings bedeutet die Änderung der Architektur, dass sich das Benutzererlebnis aus Leistungssicht dramatisch verändert.

Das Problem mit der PMR-Skalierbarkeit
Aufgrund der physikalischen Einschränkungen, die dem aktuellen Aufzeichnungsprozess innewohnen, stoßen Ingenieure auf Schwierigkeiten bei der Skalierung der Laufwerkskapazität mithilfe von PMR. Wenn die Flächendichte auf einer Laufwerksplatte erhöht wird, verringert sich die Größe eines Bits auf dem Medium. Um ein ausreichendes Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) zum Lesen aufrechtzuerhalten, müssen Hersteller die Korngröße auf den Medien verringern. Dies führt wiederum dazu, dass die Energiebarriere zum Umdrehen des Meißels abnimmt, da das Volumen des Materials, das den Meißel hält, abnimmt. Eine niedrige Energiebarriere bedeutet, dass die Wärmeenergie der Umgebung das Bit mit größerer Wahrscheinlichkeit umdreht, was die Datenintegrität verringert.

Um die Energiebarriere zu stärken, muss die Koerzitivfeldstärke des Materials erhöht werden, um das Risiko einer umgedrehten Magnetisierung zu verringern. Dies stellt jedoch ein Problem dar, da Hersteller versuchen, die Größe des Schreibkopfs zu reduzieren, um mehr Spuren auf einem Plattenteller zu ermöglichen. Ein kleinerer Schreibkopf bedeutet ein kleineres Schreibfeld und die Industrie ist an einem Punkt angelangt, an dem das kleinere Schreibfeld nicht mehr ausreicht, um die Magnetisierung des Mediums zu ändern und so den Schreibvorgang zu verhindern.

Die Auswirkungen von SMR
SMR behebt dieses Problem, indem der Schreiber nicht verkleinert wird. Tatsächlich ist der Schreibkopf bei einem SMR-Laufwerk absichtlich größer. Der größere Schreiber bedeutet, dass er das Medium effektiver magnetisieren (beschreiben) kann, ohne dass die Lesbarkeit oder Stabilität (Retention) beeinträchtigt werden muss.

Eine Visualisierung der Unterschiede zwischen PMR und SMR ist hilfreich, um sowohl die Herausforderungen als auch die Vorteile der SMR-Technologie zu verstehen. Wie bereits erwähnt, sind PMR-Spuren parallel um die Oberfläche des Mediums herum angeordnet, wie unten dargestellt.

Shingled Magnetic Recording

Mit SMR ist leicht zu erkennen, wo die Schreibbreite kein Problem darstellt und wie ein schmalerer Lesekopf die Kapazität im Laufe der Zeit steigern kann, sodass Kapazitätsgewinne nur durch die Möglichkeit zur Verkleinerung der Lese- und Korngrößen begrenzt werden.

Herausforderungen mit SMR
Mit dem SMR-Layout wird eindeutig ein neues Problem eingeführt. Der Schreibkopf ist breiter als eine einzelne Spur. Das heißt, wenn Daten auf eine SMR-Festplatte geschrieben werden, müssen die Daten nacheinander geschrieben werden, damit der Schreiber die Daten auf den überlappenden Spuren nicht zerstört.

Natürlich sind viele Betriebs- und Dateisysteme nicht daran gewöhnt, sequentiell auf Festplatten zu schreiben. Daher muss eine Verwaltungs- oder Übersetzungsschicht erstellt werden, um zufällige Schreibvorgänge entgegenzunehmen und in sequentielle Schreibvorgänge umzuwandeln.

Wo sich diese Schicht befindet und wie sie Metadaten verwaltet, ist ein neues Thema, das im Detail durch die Untersuchung der Methoden der SMR-Datenverwaltung erörtert wird. Dazu gehören drei Kernmethoden; Drive Managed, Host Aware und Host Managed.

Unsere Bewertungen zu SMR-Produkten:

Seagate 8 TB Archiv-Festplatte

Seagate Backup Plus 8 TB

Besprechen Sie diese Geschichte