SMR は、ランダムに書き込まれたい LBA をシーケンシャルにのみ書き込むマッピング システムを使用します。 SSD のフラッシュ変換層 (FTL) と同様に、SMR HDD は、同様の概念である SMR (またはシングル) 変換層 (STL) と呼ばれるものを使用します。ただし、SMR では、ホストに基盤となる SMR テクノロジを認識させることで、さらに多くのことが得られます。業界は SMR の標準化プロセスの最終段階にあり、SAS の標準は ZBC (ゾーン ブロック コマンド)、SATA の標準は ZAC (ゾーン ATA コマンド) です。これらの標準は、LBA 空間が独立したゾーンに分割されるゾーン ブロック デバイスを定義します。各ゾーン内では、書き込みは連続的に行う必要があります。データを上書きするには、SSD の消去ブロックと同様に、最初にゾーンをリセットする必要があります。非順次書き込みがゾーンに送信されたときに何が起こるかは、SMR 実装のタイプによって異なります。
SMR は、ランダムに書き込まれたい LBA をシーケンシャルにのみ書き込むマッピング システムを使用します。 SSD のフラッシュ変換層 (FTL) と同様に、SMR HDD は、同様の概念である SMR (またはシングル) 変換層 (STL) と呼ばれるものを使用します。ただし、SMR では、ホストに基盤となる SMR テクノロジを認識させることで、さらに多くのことが得られます。業界は SMR の標準化プロセスの最終段階にあり、SAS の標準は ZBC (ゾーン ブロック コマンド)、SATA の標準は ZAC (ゾーン ATA コマンド) です。これらの標準は、LBA 空間が独立したゾーンに分割されるゾーン ブロック デバイスを定義します。各ゾーン内では、書き込みは連続的に行う必要があります。データを上書きするには、SSD の消去ブロックと同様に、最初にゾーンをリセットする必要があります。非順次書き込みがゾーンに送信されたときに何が起こるかは、SMR 実装のタイプによって異なります。
SMR ドライブには 3 つのカテゴリがあり、より正確には、ベンダーが採用できる 3 種類の管理ドライブに分類されます。それぞれに独自の長所と短所があります。
ドライブ管理
最初のタイプはドライブ管理として知られ、トランスペアレントとも呼ばれます。簡単に言えば、SMR ドライブは、今日の従来の HDD と同様に、ホストからのすべてのリクエストを管理します。ドライブ管理には、SMR 対応のホストが必要ないという利点があり、ドライブ管理の SMR はほぼすべてのものと互換性があり、展開が最も簡単です。基盤となる SMR HDD のゾーン化された性質は、ホストからは完全に隠蔽されます。この記事の執筆時点では、SMR ドライブをサポートする市販の OS やファイル システムがないため、これは、最初の消費者市場リリースで一般に利用可能になると予想されるタイプの SMR 管理です。しかし、より多くのテストが行われ、SMR テクノロジーがより普及するにつれて、SMR をサポートする OS やソフトウェア スタックが広く利用できるようになるでしょう。
ドライブ管理の欠点は、IO リクエストに関係なく、ドライブが必要なときにバックグラウンド プロセスを処理するため、パフォーマンスが予測できないことです。さらに、受信ランダム書き込みはホスト側でシーケンシャル書き込みに結合されないため、ホストが SMR 対応である場合よりもドライブの負荷が大きくなり、持続的なワークロードでのパフォーマンスが低下します。ドライブ管理の SMR ドライブは、ディスクに書き込まれる前にランダム書き込みを管理できる一種の「ランディング ゾーン」を活用することで、これらの欠点に対処します。ただし、このスペースを SMR ドライブに組み込む方法は大きく異なり、各ドライブとメーカーのターゲット市場に応じてパフォーマンス プロファイルが大きく異なります。
ホスト管理
次のタイプの管理は、ホスト管理として知られています。このタイプの管理では、ホストはコマンドとゾーン情報を使用して IO を管理し、ゾーン内で書き込みが常に連続するようにすることで SMR ドライブの動作を最適化します。ホストがゾーン内で非シーケンシャル書き込みを送信すると、ドライブはそれを拒否し、エラーを返します。これにより、ドライブのパフォーマンスがより予測可能になり、エンタープライズ アプリケーションやハイパースケール アプリケーションで最初に見られる可能性が高くなります。
ホスト管理の欠点は、SMR ドライブが SMR に対応していないホスト システム (HBA、デバイス ドライバー、ファイル システム、データベースなど) と互換性がないことです。つまり、SMR ドライブをサポートするようにファイル システムを適合させる必要があります。これはまず、世界最大手の企業が SMR を考慮してストレージ スタックを変更できるハイパースケール領域で発生しており、現在は主流のオープンソース領域でも発生しています。 xfs のメンテナである Dave Chinner は、3 月初旬にボストンで開催された Linux Vault カンファレンス中に、xfs の SMR 最適化の概要を説明した文書を公開しました。同じイベントで、Suse の Hannes Rienecke 氏は、現在のファイルシステムがホスト管理の SMR ドライブで動作できるようにするゾーン キャッシュ メカニズムを発表しました。これらの投資と容量への欲求により、他の企業が新しいオープンソース ソリューションを採用し、SMR ドライブをサポートするためにシステムの変更を追求するようになる可能性があります。
ホスト認識
最後のタイプの管理は、ホスト認識として知られています。一言で言えば、ホスト対応は上記の 2 種類の管理を組み合わせたものです。 SMR ドライブは自己管理型ですが、新しい ZBC/ZAC 標準も実装しており、ホストが新しいコマンド セットを使用してドライブの動作を最適化できるようにします。この場合、ドライブがホストから非シーケンシャル書き込みを受信すると、リクエストは受け入れられますが、リクエストによるパフォーマンスは予測不能になる可能性があります。ホスト認識には下位互換性があるという利点があり、ホストにある程度の制御が与えられます。ホスト対応は、ほとんどのクライアントおよび従来のエンタープライズ システムで選択されるモデルになる可能性が高く、すべてのドライブ管理導入を引き継ぎますが、ホスト管理は最新の分散ストレージ ソリューションの選択肢として現れ始めています。
