Diferenças entre SMR, CMR, LMR e disco rígido PMR: tem algo a ver com Linux?

Bem, a resposta rápida ao título é não. Mas pode não ser assim, mas devemos começar do início. E é que esses termos LMR, SMR, CMR e PMR você pode ouvi-los cada vez mais. Especialmente se você está procurando um disco rígido magnético (HDD) e está tentando perguntar sobre as tecnologias para escolher um bom.

Certamente você viu que ultimamente se fala muito sobre a tecnologia SMR para discos rígidos modernos. Por exemplo, Wester Digital, ou WD, lançou recentemente as linhas Red Plus e Red Pro que são exclusivamente CMR, e também teve que provar problemas com suas unidades SMR. Mas o que são todas essas siglas? Que diferenças existem? Eles estão realmente relacionados ao Linux ou não? Todas essas questões tentarei esclarecer ...

Diferenças entre LMR, CMR, PMR e SMR

Cabeçote e coroas: medalhista Seagate ST33232A

A primeira coisa que você deve saber é que discos rígidos HDD, ou seja, magnéticos ou mecânicos, usam magnetismo como meio de escrita e leitura os dados na superfície dos discos.

Sem entrar em muitos detalhes sobre a composição dos pratos e outros detalhes, vou direto diferenciar as formas como esses acessos à memória são feitos. Ou seja, o tipos de MRs (Gravação Magnética) que existem:

• Longitudinal (MRL): É um tipo de armazenamento de dados onde são armazenados longitudinalmente na superfície do disco. A cabeça do disco rígido será capaz de magnetizar a área de uma forma ou de outra (norte-sul) para criar uns e zeros para as informações binárias. É a maneira clássica como as informações eram armazenadas em discos rígidos mais antigos.
• Perpendicular (PMR): Seagate foi um dos primeiros a usar essa tecnologia para discos rígidos de 750 GB de capacidade. Ele tinha uma clara vantagem sobre o LMR, pois, sendo perpendicular, cada dado ocupava menos espaço e mais informações podiam ser armazenadas na mesma superfície do disco. Além disso, aquece menos ao reter as informações em áreas mais regulares e estáveis.
• Convencional (CMR): O restante dos fabricantes também começou a usar PMR em seus discos rígidos, e é por isso que acabou se tornando a norma nesta indústria de discos rígidos. Por isso foi chamado de CMR, pois já era muito difundido e convencional. Mas é o mesmo que PMR.
• Telhado (SMR): com a luta incessante para alcançar maior densidade de dados por centímetro quadrado, para poder fazer discos rígidos com cada vez mais capacidade com o mesmo número de placas e tamanho, a tecnologia SMR também foi criada. Um tipo de gravação que difere das anteriores por ser escalonada. Nesse tipo de tecnologia, é usada uma cabeça de leitura menor do que a cabeça de gravação e as trilhas de dados são sobrepostas umas às outras. Isso aumenta a possibilidade de registrar mais dados na mesma unidade de área, ou seja, a densidade aumenta. O problema é que pode acontecer que uma faixa seja sobrescrita ao tentar excluir ou modificar um dado armazenado, o que levaria à corrupção dos dados. A maneira de resolver este problema é escrever todos os dados que têm que ser modificados em um setor separado e quando há paradas de uso do disco rígido se encarrega de reordenar os dados. Algo semelhante ao que acontece em SSDs com TRIM e superprovisionamento (superprovisionamento). Mas isso tem problemas, pois você realmente tem que fazer várias gravações enquanto com outras tecnologias você só tem que fazer 1 ... portanto, o aumento de densidade neste caso tem um custo em termos de penalidades de gravação.

Resumindo, em os últimos discos rígidos que estão sendo vendidos, independentemente da marca, você pode encontrar-se CMR ou SMR. Por exemplo:

• Seagate- Barracudas mais recentes de 1 TB a 8 TB são geralmente SMR. Enquanto os Lobos de Ferro são geralmente CMR.
• Toshiba- Muitas de suas unidades de 1 TB a 6 TB são geralmente SMR. Outros como o X300, P300 e N300 são geralmente CMR.
• western digital: tem uma variedade muito heterogênea, com a série Vermelha que mistura SMR e CMR. Os Red Pro são CMR, Blue mix, Black são CMR principalmente com algumas exceções e Purple são CMR.

E o que isso tem a ver com o Linux?

Bem, a primeira coisa é que o Linux está presente na maioria dos servidores, e também em muitos supercomputadores. E estes usam configurações de Armazenamento RAID. Sistemas redundantes "não se dão muito bem" com SMR. No mínimo, eles devem saber se possuem discos rígidos SMR ou se estão misturados com outros tipos de discos rígidos. Caso contrário, eles podem causar problemas sérios.

Observe que com RAID ele é usado escrevendo simultaneamente em várias unidades ao mesmo tempo. Por exemplo, em um RAID 1 (espelho ou espelho), tudo o que é gravado em um disco rígido A também é gravado em um B para ter uma cópia exata dos dados e em caso de falha de uma das unidades, tem outro backup ...

Os alterações no SMR pode fazer com que esses discos demorem muito para gravar dados em comparação com o uso de sistemas RAID somente CMR. No entanto, existem sistemas RAID em que todas as suas unidades são SMRs e não há muitos problemas, mas é importante que o pessoal técnico dedicado à substituição de unidades em um sistema RAID esteja ciente disso.

Na verdade, algumas pessoas que compraram discos rígidos para NAS com configuração RAID e a nova unidade era SMR, viram problemas ao marcar as unidades como "degradadas" ou viram como reconstruir demorou mais do que o normal ao substituir uma unidade de HDD por outra.

Mas, além do sistema RAID, existe outro grande problema para SMR, e é o sistema de arquivos XFS, também amplamente utilizado em ambientes Linux. O XFS é amplamente utilizado em NAS e faz com que toda vez que você queira reescrever um setor de 4 KB, isso implique em ler e reescrever todos os 256 MB. Isso torna as taxas de transferência totalmente terríveis.

Conclusão, para este tipo de tecnologias RAID você deve evitar misturar SMR com CMR e para NAS você deve evite usar XFS. Mas pessoalmente, recomendo que opte pelo CMR e assim evite limitações e dores de cabeça ...