Diferencias entre disco duro SMR, CMR, LMR y PMR: ¿tiene algo que ver con Linux?

Disco duro, diferencias CMR, SMR, PMR

Bien, la respuesta rápida al título es no. Pero puede que no sea así del todo, pero debemos comenzar por el principio. Y es que estos términos LMR, SMR, CMR y PMR quizás los escuches cada vez más. Sobre todo si estás mirando para comprar un disco duro magnético (HDD) e intentas indagar sobre las tecnologías para elegir uno bueno.

Seguramente habrás visto que últimamente se habla mucho de la tecnología SMR para los discos duros modernos. Por ejemplo, Wester Digital, o WD, ha lanzado las líneas Red Plus y Red Pro recientemente que son exclusivamente CMR, y ha tenido también que salir a desmentir problemas con sus unidades SMR. ¿Pero qué son todas estas siglas? ¿Qué diferencias hay? ¿Realmente tienen relación o no con Linux? Todas estas preguntas intentaré aclararlas…

Diferencias entre LMR, CMR, PMR y SMR

Platos y cabezal de disco duro

Cabezal y platos: Seagate Medalist ST33232A

Lo primero que debes saber es que los discos duros HDD, es decir, los magnéticos o mecánicos, usa el magnetismo como medio para escribir y leer los datos en la superficie de los discos.

Sin entrar en demasiado detalle de la composición de los platos, y demás detalles, paso directamente a diferenciar las formas en las que se realizan esos accesos a memoria. Es decir, los tipos de MRs (Magnetic Recording) que existen:

  • Longitudinal (LMR): es un tipo de almacenamiento de datos donde se almacenan de forma longitudinal en la superficie del disco. El cabezal del disco duro podrá magnetizar de una u otra forma (norte-sur) la zona para así poder crear unos y ceros para la información binaria. Es la forma clásica como se almacenaba la información en los discos duros más antiguos.
  • Perpendicular (PMR): Seagate fue una de las primeras en usar esta tecnología para los discos duros a partir de 750 GB de capacidad. Tenía una clara ventaja sobre la LMR ya que, al ser perpendicular, cada dato ocupaba menor espacio y se podía almacenar más información en la misma superficie de disco. Además, se calienta menos al retener la info en zonas más regulares y estables.
  • Convencional (CMR): el resto de fabricantes también comenzaron a usar la PMR para sus discos duros, por lo que se terminó convirtiendo en la norma en esta industria de discos duros. Por eso se llamó CMR al estar ya extendida y ser lo convencional. Pero es la misma que PMR.
  • Shingled (SMR): con la incesante lucha de conseguir mayor densidad de datos por centímetro cuadrado, para poder hacer discos duros con cada vez más capacidad con la misma cantidad de platos y tamaño, se creó también la tecnología SMR. Un tipo de grabación que difiere de los anteriores por ser escalonado. En este tipo de tecnología se usa un cabezal de lectora de menor tamaño que el de escritura, y las pistas de datos se superponen unas con otras. Eso aumenta la posibilidad de grabar más datos en la misma unidad de superficie, es decir, crece la densidad. El problema es que se puede dar el caso de que se sobrescriba una pista al tratar de borrar o modificar un dato almacenado, lo que daría lugar a corrupción de datos. La forma de solucionar este problema es escribir todos los datos que se tienen que modificar en un sector aparte y cuando hay tiempos de inactividad del uso del disco duro, se encarga de reordenar los datos. Algo parecido a lo que ocurre en los SSD con TRIM y la sobre dotación (overprovissioning). Pero eso tiene problemas, ya que realmente se deben hacer varias escrituras cuando con otras tecnologías solo se debe hacer 1… por tanto,el aumento de densidad en este caso tiene un coste en cuanto a penalización de la escritura.

En definitiva, en los últimos discos duros que se están vendiendo, sean de la marca que sean, podrás encontrarte CMR o SMR. Por ejemplo:

  • Seagate: los Barracuda más nuevos de 1TB a 8TB suelen ser SMR. Mientras los Ironwolf suelen ser CMR.
  • Toshiba: muchas de sus unidades de 1TB a 6TB suelen ser SMR. Otros como los X300, P300 y N300 suelen ser CMR.
  • Western Digital: tiene una variedad muy heterogénea, con series Red que mezclan SMR y CMR. Los Red Pro son CMR, Blue mezclan, Black son CMR en su mayoría con algunas excepciones, y Purple son CMR.

¿Y qué tiene que ver con Linux?

raid, servidor Linux de almacenamiento

Bien, pues lo primero es que Linux está presente en la mayor parte de los servidores, y también en multitud de supercomputadoras. Y estas usan configuraciones de almacenamiento RAID. Los sistemas redundantes «no se llevan demasiado bien» con la SMR. Al menos, deben conocer si tienen discos duros SMR o si están mezclados con otros tipos de discos duros. De lo contrario, podrían generar serios problemas.

Ten en cuenta que con RAID se usa escritura de forma simultánea en varias unidades a la vez. Por ejemplo, en un RAID 1 (mirror o espejo), todo lo que se escribe en un disco duro A se escribe también en un B para así tener una copia exacta de los datos y en caso de fallo de una de las unidades, tener otra de respaldo…

Las alteraciones en SMR podría hacer que estos discos tarden demasiado en escribir datos frente al uso de sistemas RAID solo con CMR. No obstante, existen sistemas RAID en los que todas sus unidades son SMR y no hay demasiado problema, pero es importante que el personal técnico dedicado a sustituir unidades de un sistema RAID tenga constancia de esto.

Existen casos prácticos, como los servidores de almacenamiento en la nube de Dropbox donde se usan nodos con SSDs y nodos con HDD SMR. Pero hay un truco, no están juntos, sino que los SSD se usan como un buffer o cache para acelerar la velocidad y cuando éstos tienen 1GB pasan a escribirlo en 4 bloques de 256MB de los HDDs. Por tanto, se complementan, pero no se mezclan…

De hecho, algunas personas que han comprado discos duros para NAS con configuración RAID y la nueva unidad era SMR, veían cómo aparecían problemas marcando los discos como «degradados» o veían cómo la reconstrucción tardaba más de lo habitual al sustituir una unidad HDD por otra.

Pero aparte del sistema RAID, existe otro gran problema para SMR, y es el sistema de archivos XFS, también muy empleado en entornos Linux. XFS es bastante empleado en NAS, y produce que cada vez que se quiera reescribir un sector de 4KB implique leer y reescribir 256 MB completos. Eso hace que las tasas de transferencia sean totalmente nefastas.

Conclusión, para este tipo de tecnologías RAID deberías evitar mezclar SMR con CMR y para NAS deberías evitar usar XFS. Pero personalmente, te recomiendo optar por los CMR y así evitar las limitaciones y quebraderos de cabeza…


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