硬碟採用CMR技術與技術SMR 分別是什麼?有何差異?(NAS RAID 磁碟陣列)

WD承認紅標硬碟採SMR技術後,公布各系列硬碟使用的儲存技術…….

那這對我們消費者來說,影什麼影響呢?
CMR(Conventional Magnetic Recording,傳統式磁記錄)技術
SMR記錄技術在重複寫入、修改資料時,因為需要先將由多個磁軌組成的帶(Band)全數讀出,待修改完成後再全數寫入
不但會影響到效能表現,還可能對磁碟陣列的穩定性造成負面影響(讓消費者能在購買前做為參考 )。

硬碟採用CMR技術與技術SMR 分別是什麼?有何差異?

首先,我們來聊解一下:PMR、SMR 硬碟分別是什麼?
隨著資料儲存空間的需求不斷成長,硬碟供應商競相研發 PMR (perpendicular magnetic recording,垂直磁性記錄)
SMR (shingled magnetic recording,疊瓦式磁性記錄) 等新的磁錄技術,以生產更大容量的硬碟。
在提升硬碟容量的研發當中,最重要的一項指標即是增加磁錄密度 (指磁碟上一單位磁區上可錄寫的資料位元數量)。
簡單來說,每個磁區能夠儲存的位元數越多,硬碟的容量就越大。

本文將簡要介紹 PMR 及 SMR 技術的運作方式,以及兩者的差異。
PMR (垂直磁性記錄)
PMR 亦稱為 CMR (conventional magnetic recording,傳統磁性記錄),使用的技術是讓寫入資料時的磁化方向與硬碟磁盤垂直。
相鄰磁軌緊密並列,但不相重疊。一般而言,寫入磁頭會比讀取磁頭來得大,因此硬碟供應商若要增加磁錄密度,就會盡可能讓寫入磁頭的尺寸縮小至物理極限為止。

SMR (疊瓦式磁性記錄)
SMR 可視為 PMR 技術的一種延伸。因受物理極限的限制,磁軌寬度 (亦即寫入磁頭的尺寸) 只能縮小到一定的程度。
不同於 PMR 不允許磁軌相互重疊的做法,SMR 採用的技術是讓資料循序寫入,如其名稱所示,磁軌會如瓦片般堆疊在另一磁軌的部分面積上,藉此達到增加磁錄密度的目的。
在此情況下,讀取磁頭仍可從磁軌上未被覆蓋的部分來讀取資料。

PMR 與 SMR 的差異:
無論硬碟採用的是 PMR 還是 SMR 技術,讀取磁頭在磁軌上所需的面積皆小於寫入磁頭。
當 SMR 硬碟上循序寫入新資料時,這些如瓦片般堆疊的磁軌仍可正常讀取,並不影響讀取效能。

不過,一旦已寫入的資料要修改或覆寫時,寫入磁頭並不會直接在既有的磁軌上進行磁錄,以避免毀損相鄰的磁軌。
編輯後的資料會先在磁碟上的空白處寫入,原先舊資料的磁軌會暫時維持不動。
等到硬碟閒置時才會進行重新整理的機制,將原先磁軌上的舊資料自動清除,並重新成為可用空間以供新資料寫入。

就前述的重新整理機制而言,SMR 硬碟的閒置時間就顯得相當重要。
如果 SMR 硬碟長時間進行密集的覆寫任務,則會沒有足夠的閒置時間來重新整理磁軌,暫時不動的既有資料磁軌數量會越來越多。
接著導致 SMR 硬碟必須一邊寫入新資料,一邊重新整理舊磁軌,進而對讀寫效能造成某種程度的影響。
針對 SMR 硬碟,供應商有各自的韌體設計,為的就是要優化重新整理的機制,以降低覆寫任務對讀寫效能產生的影響。

注意:
建議您在建立 RAID 時,全部使用 PMR 或 SMR 硬碟。
若混合使用 PMR 及 SMR 來建立 RAID,在處理覆寫任務時,前述 SMR 的特性可能會影響整體讀寫效能。

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