ARCHIEF: verhogen capaciteit harde schijf met technieken als SMR

Redactie
0

Inhoudsopgave

    De schijffabrikanten hebben de capaciteit van de harde schijf de afgelopen jaren met helium­vulling en SMR (shingled magnetic recording) flink omhoog gekregen. Met nieuwe technieken als HAMR, HIMR, MAMR, MSMR, TDMR en glasschijven gaat het in de toekomst verder richting schijven van 100 TB.

    Dit is een ouder overzicht van technieken voor de capaciteitsverhoging van harde schijven en verscheen in c’t 3 in 2018.

    Een kritische beschouwing van SMR en het door fabrikanten verzwegen gebruik verscheen in 2020: NAS-problemen door SMR-schijven

    Een test uit 2020 van drie schijven met SMR is hier te lezen: Externe harde schijf van 4 TB

    1- Vergroten opslagcapaciteit harde schijf

    Bij pc’s worden de harde schijven steeds vaker vervangen door ssd’s, maar in de IT-branche zijn harde schijven nog steeds nodig – met een groeiende vraag naar opslagruimte. De fabrikanten van NAND-flash kunnen binnen afzienbare termijn helemaal niet voldoen aan de vraag naar opslagruimte van bedrijven wereldwijd. In 2025 zal waarschijnlijk maar aan een tiende deel van de wereldwijde behoefte aan opslagruimte voldaan kunnen worden met ssd’s.

    Voor de rest zullen nog steeds gewone harde schijvengebruikt worden. Daarbij gaat het minder om schijven voor desktop-pc’s, maar voornamelijk  om die voor servergebruik. Hoe meer capaciteit die hebben, des te minder ruimte en stroom de exploitanten van rekencentra nodig hebben voor de totaal benodigde servercapaciteit en des te minder energie ze kwijt zijn aan koeling.

    Het gaat dus niet zozeer om de NAS van een klein bedrijf met 10 harde schijven, maar om een installatie met meerdere duizenden schijven – dan gaat het ook bij het huren van de ruimte en de energiekosten om redelijk veel geld.

    Opslagcapaciteit grote spelers

    Hoeveel opslagcapaciteit Facebook, Google en vergelijkbare bedrijven al ter beschikking staat is onbekend. Alleen de cloudprovider Backblaze geeft daar in zijn kwartaalstatistieken wat inzicht in: eind ­oktober (2017) ging het om ongeveer 400 petabyte. In het derde kwartaal bouwden de technici bijna 10.000 nieuwe harde schijven in met een totale capaciteit van 59 petabyte.

    Google becijferde begin 2016 de dagelijkse aanwas aan opslagruimte op zo’n 1 petabyte – uitgaande van een gangbare schijfgrootte van maximaal acht terabyte zullen dat per dag dus minstens 125 harde schijven geweest zijn.

     


     

    2- Nieuwe technieken: heliumvulling en SMR - shingled magnetic recording

    De afgelopen drie jaar hebben de schijffabrikanten twee nieuwe technieken ontwikkeld voor het verhogen van de capaciteit: heliumvulling en shingled magnetic recording (SRM).

    Helium

    Met het edelgas helium worden de wervelingen in een behuizing ten opzichte van luchtvulling een stuk minder. Daardoor kunnen de afzonderlijke schijven (platters) iets dunner worden, zodat er niet meer zes maar zeven, acht of zelfs meer platters in een behuizing passen – een capa­citeitsstijging van ongeveer 50 procent. Tegelijkertijd daalt het energieverbruik en warmen de platters minder op.

    SMR

    Bij shingled magnetic recording overschrijft de kop van de harde schijf een deel van het voorheen geschreven spoor, dat daardoor wat smaller wordt.

    SMR

    Omdat de leeskoppen echter ook smaller zijn, kunnen die de data van de afzonderlijke sporen nog lezen. De datadichtheid is door SMR ongeveer 25 procent hoger te krijgen. Daar zijn op dit moment schijven met ongeveer 1,8 terabyte mee mogelijk.

    SMR-platters met een opslagcapaciteit van twee terabyte zijn al in ontwikkeling. Die zullen vooral bij desktopschijven van 2, 4 of 8 terabyte gebruikt gaan worden.

    SMR harde schijf


    3- Heat Assisted Magnetic Recording - HAMR

    HAMR, heat assisted magnetic recording, moet de volgende stap zijn. De magneetpartikels worden daarbij kort voor het schrijven tot net onder hun Curie-temperatuur van ongeveer 45 graden opgewarmd. Hierdoor wordt de voor het schrijven benodigde magnetische veldsterkte minder en daardoor de grootte van de schrijfkop. Bovendien wordt de ruimte die een bit in beslag neemt kleiner. De magneetpartikels bestaan uit een ijzerplatinalegering. Die zijn kleiner dan bij conventionele opslag wordt gebruikt en op kamertemperatuur magnetisch stabiel.

    Experimenten en problemen met vervuiling en snelheid

    De fabrikanten experimenteren al jaren met HAMR. De data razen bij 3,5-inch schijven aan de buitenkant tot aan 120 km/u langs de koppen. Volgens ­Seagate is een nanoseconde genoeg voor het verhitten, waarna het oppervlak na het schrijven binnen een volgende nanoseconde weer afgekoeld is naar de omgevingstemperatuur.

    Door het sterke verhitten van het oppervlak kan het echter gebeuren dat delen van het smeermiddel van de schijfoppervlakte oplossen. Dat kan er in de loop der jaren toe leiden dat je koppen daarmee vervuild raken en de afstand tot het opper­vlak dan groter wordt – dat leidt tot dalende datasnelheden. Dat probleem – en ook andere problemen die samenhangen met de HAMR-techniek – wil Seagate zo snel mogelijk oplossen.

    Near field transducers (NFT)

    Seagate werkt bij HAMR met een laser met een golflengte van 590 nm. Ook met optica en andere trucs is de laserpunt niet kleiner dan 100 nm te krijgen. De spoorbreedte van de huidige schijven ligt daar met 70 nm al duidelijk onder. De laser zelf wordt daarom ook niet voor het opwarmen van de platters gebruikt, maar alleen voor het aansturen van near field transducers (NFT) waarvan de plasma-uitstoot dan het te beschrijven deel verwarmt.

    Hoeveelheid sporen op bandbreedte

    De spoorbreedte en lineaire dichtheid zijn daarbij afhankelijk van de laserprestaties – hoe meer sporen op dezelfde bandbreedte, des te meer data er opgeslagen kunnen worden. Seagate haalt met de NFT op dit moment een spoorbreedte van minder dan 35 nanometer. Om de opslagcapaciteit nog meer te vergroten, moet de spoorbreedte echter nog kleiner worden – het streven is 10 nanometer.

    Seagates voorspellingen (anno 2018)

    Seagate heeft voor 2019 HAMR-schijven met een capaciteit van 20 TB aangekondigd, in 2023 wil het bedrijf schijven van 40 TB gaan maken. Naar eigen zeggen zijn er al 40.000 HAMR-schijven gemaakt en daarnaast een paar miljoen HAMR-koppen. Die schijven moeten geschikt zijn als eenvoudige vervanging voor oudere harde schijven zonder dat daar wijzigingen aan het besturingssysteem, drivers of software voor nodig zijn. De lasers verbruiken minder dan 0,2 watt, het energieverbruik van een schijf wordt daar dus nauwelijks hoger van en de schijven worden ook niet veel warmer. In het laboratorium zouden dergelijke schrijfkoppen al 2 petabyte verwerkt hebben, een 12TB-schijf moet binnen vijf jaar 35 petabyte moeten kunnen verstouwen – dat ligt ver boven de denkbare toepassingsscenario’s. HAMR-schijven moeten dus net zo betrouwbaar zijn als de huidige schijven. De massaproductie van die schijven kan volgens Seagate elk moment beginnen.


     

    4- Datadichtheid versus superparamagnetisme

    Een van de grootste problemen bij het toenemen van de datadichtheid is de ruimte voor de schrijfkop. Die moet een bepaalde grootte hebben om genoeg magnetische energie te kunnen genereren om de data te schrijven. Het is een uitdaging voor onderzoekers om de benodigde magneetveldsterkte kleiner te krijgen om minder grote koppen te kunnen realiseren.

    Superparamagnetisme

    Dat leidt echter ook tot een verkleining van de magneetpartikels (grains) die voor het opslaan van een bit verantwoordelijk zijn. Ook hier worden de grenzen door de fysica bepaald: zeer kleine deeltjes van een magnetisch materiaal kunnen de magnetisatie niet meer vasthouden. Dat effect is bekend onder de naam superparamagnetisme. Thermische effecten kunnen de magnetisatie bovendien omkeren.

    Bit patterned media (BPM)

    Voor een van de volgende procedés om de capaciteit te verhogen is het daarom ook weer nodig de partikels te vergroten: bit patterned media (BPM) werkt met een magneetkorrel per bit. Door zijn grootte heeft hij geen last van dat effect, maar de magneetkorrels moeten wel in een speciaal patroon ondergebracht worden. De firmware moet weten waar ze zich bevinden. In plaats van een gelijkvormig oppervlak aan korrels te hebben, moet voor massaproductie van bit-patterned-media eerst op lithografische wijze een sjabloonmasker worden gemaakt.

    Het kosteneffectief fabriceren in structuurgroottes tussen 10 en 17 nanometer en het doelgericht aansturen van de korrels zijn wezenlijke knelpunten van de bit-patterned-technologie. Met BPM moet de 100TB-grens geslecht kunnen worden, dat belooft althans de International Disk Drive Equipment and Materials Association (IDEMA) al jaren.

    Maar voordat de fabrikanten die zeer dure methode gaan gebruiken, concentreren ze zich eerst op wat we hierna beschrijven.


     

    5- Dunnere platters en glas

    De afstand tussen de koppen van een harde schijf en de oppervlakte van de platters is tijdens gebruik niet meer dan een paar nanometer. Ze vliegen daar overheen met alleen wat lucht of helium ertussen. De platters moeten dan ook heel glad zijn. Traditioneel wordt daar een aluminium- of magnesiumlegering voor gebruikt. IBM gebruikte bij zijn Deskstar 75GXP-schijven een tijd lang platters van glas. Of die verantwoordelijk waren voor het hoge uitvalpercentage van die schijven is niet duidelijk – ze werden ook wel Deathstar genoemd – maar glasplatters werden daarna eigenlijk alleen nog maar bij de kleinere 2,5-inch drives toegepast.

    Glaskeramiek platters

    Glas dan wel glaskeramiek (waarmee ook kristallieten met een doorsnee van minder dan 40 nanometer bedoeld worden, die voor extra stabiliteit zorgen) beleeft nu echter een hergeboorte als dragermateriaal voor grotere schijven. Glas is thermisch vormstabiel, magnetisch neutraal, niet geleidend en heeft een gladder oppervlak dan aluminium.

    Het Japanse bedrijf Hoya, de enige fabrikant van glasplatters, heeft al prototypen met een dikte van slechts 0,381 millimeter laten zien – klassieke aluminium platters zijn ongeveer een millimeter dik. Er moeten tot twaalf platters in een normale 3,5-inch behuizing gaan passen. Met conventionele techniek met een capaciteit van 1,5 TB per platter zijn dan schijven tot aan 18 TB haalbaar – en aanzienlijk meer met HAMR, MAMR en andere capaciteitsverhogende technieken.

    Fabrikanten

    HGST, Seagate, Toshiba en Western Digital gebruiken al dunnere platters bij hun met helium gevulde schijven. Zij stoppen tot aan negen platters in een schijf. De HGST-platters zijn daarbij 0,635 millimeter dik. Seagate gebruikt in zijn 12TB-schijven al glasplatters, maar zegt niets over de dikte ervan. Volgens Seagate zijn dunnere platters een goedkope manier om de capaciteit te vergroten. Er moeten er tien in een behuizing geperst kunnen worden.

    Toshiba gebruikt in zijn onlangs geïntroduceerde NAS-schijf MN06ACA10T ook dunnere schijven, maar dan van aluminium. De MN06ACA10T is de eerste harde schijf die ondanks luchtvulling van zeven platters voorzien is. Alle andere fabrikanten gebruiken in een dergelijk geval heliumvulling.

    Voordelen glas

    Glas heeft nog meer voordelen. Het geleidt warmte bijvoorbeeld slechter dan aluminium. Bij HAMR-schijven is dat een voordeel omdat daar alleen het te beschrijven punt verwarmd moet worden en niet alles er omheen. Ook kunnen glasplatters beter tegen hoge temperaturen dan aluminium en zetten ze bij verwarming minder uit.

    Een ander voordeel van dunnere platters is hun geringere gewicht. Daardoor hoeven de motors minder kracht te leveren om de schijven op toeren te houden. Ze kunnen ook sneller gestart worden. Dat voordeel wordt voor een deel weer teniet gedaan doordat er meerdere platters in een schijf komen te zitten. Het soortelijk gewicht van glas is maar iets lager dan dat van aluminium. Schijven met meer platters zullen echter niet duidelijk meer energie verbruiken. Het enige nadeel van glasplatters is dat de prijs ten opzichte van aluminium platters hoger is.


     

    6- Behuizing schijf vergroten

    Hogere behuizing

    De grootte van de schijfbehuizingen lijkt al sinds de oertijd vast te liggen: er zijn 2,5- en 3,5-inch schijven, alle andere formaten zijn uitgestorven. Google heeft het afgelopen jaar echter geëist dat fabrikanten zich meer op cloudstorage gaan concentreren en dus wat hogere behuizingen moeten gaan maken. De vraag van grote rekencentra is zo groot dat het al loont om alleen voor hen nieuwe series te ontwikkelen.

    Hogere behuizingen zijn nog ongebruikelijk, maar niet nieuw: Seagate had in het begin van deze eeuw al de Barracuda 180 in het assortiment, een 180 GB harde schijf met een hoogte van 40 milli­meter. Ook HGST bevestigt dat het zeker mogelijk is om hogere schijven te maken. Alleen de motor moet dan wat krachtiger gemaakt worden.

    De schijffabrikanten benutten de toleranties bij de schijfhoogtes al goed: de HGST Ultrastar HE12 is met zijn hoogte van 26,1 millimeter iets hoger dan 1 inch (25,4 centimeter). Voor de platters en koppen is er in de behuizing een hoogte van net iets meer dan 17 millimeter beschikbaar. Met heliumvulling passen daar acht platters en koppen in – per platter is dus iets meer dan 2 millimeter ruimte nodig, voor de behuizing ongeveer negen millimeter. Het deksel bestaat uit blik van 0,5 millimeter dik.

    De branche lijkt een nieuwe hoogte van 1,75 inch overeengekomen te zijn, ongeveer 44,5 millimeter. De stapel platters moet daarbij boven door een extra lager gestabiliseerd worden om trillingen tegen te gaan, maar ook dan moeten in een dergelijke behuizing minstens zestien platters passen. Met heliumvulling en conventionele techniek zijn dan schijven met 24 TB mogelijk. De opslagruimte per rack zal hiermee echter amper stijgen omdat de behuizing ook de dubbele ruimte nodig heeft. De kleine ruimtewinst van 0,25 inch is wel handig voor de koeling omdat de schijven minder sterk opwarmen.


     

    7- TDMR & MSMR

    Two dimensional magnetic recording

    Two dimensional magnetic recording (TDMR) is, anders dan de naam doet vermoeden, geen nieuwe opslagtechniek. Het gaat veel meer om een manier om het lezen van magnetische informatie te verbeteren.

    Door het dalende aantal magnetische partikels daalt namelijk ook het signaal dat de leeskop levert. Voor een deel verzuipt het in de ruis en wordt het gesuperponeerd op de informatie van de naburige sporen. Daarom gebruiken de fabrikanten tegenwoordig niet maar één leeskop, maar twee naast elkaar liggende. Beide lezen delen mee in van de ernaast liggende sporen, de signalen worden opgeteld. Omdat de signalen van het gewenste spoor bij elkaar worden opgeteld, maar die van de naburige sporen niet, wordt de signaalkwaliteit verbeterd.

    Multiple sensor magnetic recording

    Multiple sensor magnetic recording (MSMR) is een andere manier om een signaal beter uit de ruis te kunnen filteren. Daarbij worden ook twee leeskoppen gebruikt, die wel quasi na elkaar dezelfde positie uitlezen, maar toch verschillende data leveren. De eerste sensor is geoptimaliseerd voor de data, maar de tweede moet de thermische ruis registreren – als je dat signaal van het eerste aftrekt, krijg je een beter signaal. MSMR is ook te combineren met TDMR.


     

    8- MAMR - microwave assisted magnetic recording

    Western Digital kwam in  2018 met de eerste harde schijven met microwave assisted magnetic recording (MAMR). Die zullen nog niet meteen in grote aantallen beschikbaar zijn, maar in 2019 moet de serieproductie gaan beginnen en in 2025 staat 40 TB per MAMR-schijf op de planning.

    Microgolven

    MAMR werkt met een microgolfzender (spin torque oscillator) op de schrijfkop die de magnetisatie al een duw in de juiste richting geeft. Daardoor wordt de voor het ommagnetiseren benodigde veldsterkte kleiner.

    Magneetveldsterkte van koppen

    Schijfkoppen worden al sinds lange tijd niet meer met draadwikkelingen gemaakt, maar op een siliciumdrager opgebracht. Dankzij het nu door Western Digital ingevoerde Damascene-proces moeten de koppen nog kleiner worden. Daarbij wordt materiaal ingebracht in vooraf ingeëtste verdiepingen. De magneetveldsterkte van de Damascene-koppen is kleiner dan die van de klassieke schijfkoppen, maar in combinatie met de microgolftechniek moet hij sterk genoeg zijn voor een snellere en betere magnetisatie van het platteroppervlak.

    Multi-stage micro-actuator

    Western Digital noemt nog een derde noodzakelijke bouwsteen voor schijven met hoge capaciteit: een multi-stage micro-actuator. Omdat de sporen steeds smaller worden, voldoen de tot nu toe gebruikte aandrijvingen niet meer om de koppen exact genoeg te kunnen positioneren. De nieuwe multi-stage micro-actuator, die Western Digital al gebruikt bij de derde generatie van zijn heliumschijven met 10 TB, heeft een beweeglijk element direct op het kopeinde. Daarmee moet hij meer dan 400.000 sporen per inch gericht en snel kunnen aansturen – en zo geschikt zijn voor spoorbreedtes van minder dan 60 nanometer.

    Western Digital wil de datadichtheid op die manier van ongeveer 1,1 Tbit per vierkante inch vergroten tot 4 Tbit per vierkante inch. De spoorbreedte moet daarbij dalen tot 25 nanometer. Daarbij wordt conventionele PMR (perpendicular magnetic recording) gebruikt. Omdat de lineaire dichtheid van de datasporen ook toeneemt, kunnen MAMR-schijven een hogere datatransferrate halen dan de huidige schijven – net als bij HAMR-schijven en SATA-ssd’s kan de SATA-interface in de nabije toekomst wel eens de beperkende factor gaan worden.


     

    9- HIMR - heat assisted interlaced magnetic recording

    Seagate komt met het idee om HAMR en shingled magnetic recording (SMR) met elkaar te verweven. Anders dan bij SMR gebruikt heat assisted interlaced magnetic recording (HIMR, ook wel HAMR IMR genoemd) geen afzonderlijke banden van meerdere honderden MB, maar worden slechts delen van de omliggende sporen overschreven.

    HIMR is complex

    Bij HIMR wordt onderscheid gemaakt tussen bottom tracks en top tracks. Fysiek liggen die op dezelfde laag, het verschil dient alleen om de boel duidelijker te maken. Bij een lege schijf gebruikt de firmware eerst de bottom tracks. Die zijn bijna twee keer zo breed als de top tracks. Dat wordt gedaan met een ongeveer twintig procent hogere lasersterkte. De datadichtheid is hoger – Seagate gaat uit van een winst van 24 procent ten opzichte van een eenvoudige HAMR-opslag. Daardoor komt ongeveer 70 procent van de totale capaciteit in de bottom tracks te staan.

    Eerst bottom dan top track beschrijven

    Pas als alle bottom tracks beschreven zijn, gebruikt de schijf de top tracks. Daarbij worden delen van de bottom tracks overschreven, waarna de bottom tracks en de top tracks dezelfde breedte hebben. De datadichtheid van de top tracks is met ongeveer 97 procent iets minder dan bij eenvoudige HAMR-opslag. Als er data veranderd moeten worden, moet de firmware onderscheid maken tussen twee gevallen: top tracks kunnen eenvoudig overschreven worden, maar bij bottom tracks moet de schijf eerst de naburige top tracks inlezen en die na het schrijven van de bottom track weer reconstrueren.

    Nadelen

    De nadelen daarvan komen pas om de hoek kijken als de schijf voor meer dan 70 procent gevuld is, en dan ook alleen als de te veranderen data in de bottom tracks staan.


     

    10- Eerst HAMR verbeteren

    Eerst wil Seagate echter de HAMR-techniek nog vervolmaken, want daar zit nog aardig wat potentie in: Seagate wil tot 5 Tbit per vierkante inch gaan bereiken. De spoorbreedte zal dan ongeveer 10 nanometer worden. Per platter kan dat tot een capaciteit van meer dan 8 TB leiden. Als de koppen niet meer ruimte nodig hebben en het aantal platters acht blijft, zal op een HIMR-schijf dus bijna 70 TB gaan passen.

    In pincipe ook SMR opslag mogelijk

    In principe is ook bij HAMR een SMR-opslag denkbaar. De daarmee mogelijke datadichtheden liggen slechts weinig onder die van HIMR, maar SMR-schijven zijn bij het herbeschrijven langzamer dan HIMR-schijven. Daarom zal SMR bij HAMR-schijven in de nabije toekomst amper gebruikt gaan worden.


     

    11- Andere ideeën voor capaciteitvergroting

    Een ander idee om de capaciteit te verhogen komt van de Amerikaanse start-up L2Drive. Het bedrijf wil zelf geen harde schijven gaan produceren, maar CEO Karim Kaddeche bezit wel een paar patenten die voor andere fabrikanten of grote cloudproviders interessant kunnen zijn. Die laatste zijn er nog niet toe overgegaan eigen schijven te maken, maar Amazon lijkt aan de ontwikkeling van ssd’s voor eigen gebruik te werken.

    Afstand tussen kop en magneetlaag

    Het idee van L2Drive is om de afstand tussen de kop en de magneetlaag verder te verkleinen. Elke halve nanometer minder verdubbelt volgens Kaddeche de signaalsterkte van de leeskop, en ook de schrijfkoppen kunnen bij een kleinere afstand minder sterk zijn en daardoor kleiner worden.

    Het belangrijkste punt daarbij is een exacte afstandsregeling. De afstand tussen de kop en platter wordt dan ook 100.000 keer per seconde gemeten en door middel van een piëzo-elektrische actuator aangepast – die werkt op 15 kHz. Daarmee zijn zelfs kleine oneffenheden van de platter te compenseren. Met lucht- of heliumvulling werkt dat niet meer, dan moet de schijf wel helemaal vacuüm zijn.

    Toename datadichtheid

    Omdat een headcrash nagenoeg uitgesloten is, is bij die techniek ook geen beschermingslaag nodig op de platters en de koppen. Ook het smeermiddel op de platters vervalt. De koppen en magneetmaterialen moeten nog wel aangepast worden, maar dan kan de datadichtheid oplopen tot wel 4 Tbit per vierkante inch.

    Vacuüm

    Door het vacuüm verminderen niet alleen de trillingen van de platters, maar ook het energieverbruik. Dat moet nog onder het verbruik van met helium gevulde schijven liggen. De motor en de bevestiging van de platters op de spindel kunnen wat kleiner zijn, waardoor wat ruimte bij de binnenste banen van de platter gewonnen kan worden. L2Drive heeft het over een toename van ongeveer acht procent.

    Buitenste randen gebruiken

    Door de handmatige afstandsregeling kan L2Drive ook de buitenste randen van de platters beter benutten. Bij met lucht of helium gevulde schijven bevinden zich daar de richels waarmee de koppen naar hun parkeerpositie gaan. Het platter­oppervlak wordt hier nog eens acht procent groter door. In combinatie met de ongeveer 20 procent winst van de oppervlaktedichtheid kom je op die manier tot een capaciteitstoename van 40 procent.

    Technieken combineren

    Deze techniek kan gecombineerd worden met andere technieken. Door het wegvallen van het smeermiddel worden bijvoorbeeld HAMR-koppen niet meer vies. Kaddeche liet zich niet verleiden tot het doen van een uitspraak over wat de maximaal mogelijke capaciteit van een schijf zou kunnen zijn, maar hij gaat er wel vanuit dat in 2020 de eerste vacuüm­schijven beschikbaar zullen zijn. Het bedrijf wil echter eerst een prototype bouwen om potentiële partners te kunnen overtuigen van de techniek.


     

    12- Dynamic hybrid SMR

    SMR verhoogt de capaciteit van schijven met ongeveer 25 procent, maar leidt bij het overschrijven van aanwezige data tot verlies in snelheid. Dynamic hybrid SMR verhoogt anders dan de tot dusver genoemde werkwijzen de capaciteit niet, maar moet wel de nadelen van SMR verminderen.

    SMR en CMR

    Drie uitvoeringen

    SMR-schijven zijn er in drie uitvoeringen: host managed, host aware en drive managed.

    1-Host Managed

    Bij host managed SMR-schijven bekommert de driver van het storage-­systeem zich om de optimale verdeling. Hij kan bijvoorbeeld random-toegang omzetten naar sequentiële toegang en de prestaties daarmee verbeteren.

    2-Host aware

    Host-aware-schijven krijgen de SMR-commando’s van de host, maar kunnen de SMR-bijzonderheden ook zelf organiseren.

    3-Drive managed

    DMSMR bekommert zich zelf om de optimale verdeling van de data over de schijf – die zijn meer bedoeld als directe vervanging voor conventionele schijven en ook geschikt voor desktop-pc’s.

    Western Digital stelt met dynamic hybrid SMR een uitbreiding voor host-managed schijven voor waarbij gebruikers kunnen switchen tussen hogere capaciteit en betere performance – eventueel zelfs tijdens gebruik. De schijven krijgen daar gebieden voor die kunnen omschakelen tussen SMR- en PMR-opslag. SMR-gebieden kunnen bijvoorbeeld voor cold data gebruikt worden, terwijl PMR-gebieden voor toepassingen met hoge I/O-behoefte ter beschikking staan. Zelfs het compleet omschakelen tussen SMR en PMR moet mogelijk zijn.

    13- Toekomst

    De harde schijf heeft ­toekomst

    Glasplatters en heliumvulling, wellicht ook vacuüm, kunnen gebruikt worden bij alle genoemde technieken om de capaciteit te verhogen. In eerste instantie vechten HAMR en MAMR echter om welke methode leidend gaat worden bij harde schijven met een opslagcapaciteit van meer dan 20 TB. Beide zijn in samenwerking met SMR, IMR, TDMR en MSMR goed voor schijven met meer dan 50 TB. Voor de voor 2025 al beloofde schijven met 100 TB lijken echter alleen BPM in combinatie met HAMR of MAMR in aanmerking te komen.

    c't magazine dec/2021

    Meer over

    Opslagmedia

    Deel dit artikel

    Lees ook

    BitLocker en ssd’s met ingebouwde encryptie

    BitLocker kun je ook gebruiken met hardwareversleuteling op een ssd die aan de eDrive-standaard voldoet. We laten zien waar je rekening mee moet houde...

    Gigabyte breidt SSD-lijn uit met Aorus RGB serie

    Gigabyte heeft op de CES een nieuwe lijn van Aorus RGB ssd's gepresenteerd. Het zijn gaming versies van Gigabytes PCIe Gen3 X4 ssd's en zijn voorzien ...

    0 Praat mee
    avatar
      Abonneer  
    Laat het mij weten wanneer er