Cómo determinar si un disco duro utiliza tecnología SMR

En los últimos meses, muchos materiales han descubierto que los fabricantes ocultan el uso de la tecnología SMR en sus dispositivos. Noticias de compradores de discos duros que demandan a fabricantes y similares.



El hecho es que, debido a la naturaleza de la tecnología, estos dispositivos no son adecuados para muchos casos de uso en los que los discos duros encuentran su aplicación. Esto se expresa en una catastrófica caída de la productividad.



Para determinar que la tecnología SMR se aplica en el disco que se encuentra en el estante de la tienda, si el fabricante no indica explícitamente esta información, debe conocer las líneas del modelo y sus características. Parece que no hay otra forma. No funcionará con una probabilidad del 100% para determinar esto por las características declaradas del disco.



Pero si el disco ya ha caído en tus manos, determinar el uso de la tecnología SMR puede ser bastante sencillo. A continuación, explicaré cómo hacer esto.



Actualmente, se utilizan tres enfoques para implementar la tecnología SMR:

• Drive Managed SMR,
• SMR gestionado por host,
• Host Aware SMR.

Las diferencias entre ellos, así como la tecnología SMR en general, se describen en un artículo publicado recientemente en Habré.





Con Host Managed SMR y Host Aware SMR en la "vida real" probablemente no se encontrará. En venta libre, estas modificaciones no se presentan o se suministran en cantidades limitadas y solo bajo pedido. Y en una situación normal, un usuario no corporativo tiene muy pocas posibilidades de encontrar tales discos.



Por lo tanto, además hablaremos solo de los discos SMR administrados por Drive. Este es exactamente el tipo de disco que puedes comprar en la tienda, sin saber que usa SMR.

Una forma rápida de determinar el uso de SMR en HDD según la información sobre las familias de proveedores

Si todos los fabricantes de discos duros se adhirieran al estándar a este respecto, entonces la respuesta a la pregunta de usar SMR para un dispositivo en particular podría obtenerse muy fácilmente. Bastaría con mirar el estado del bit correspondiente en el pasaporte de la unidad:







pero hoy en día solo las unidades Toshiba SATA declaran oficialmente en el pasaporte que son SMR. Para ello, el estándar ATA proporciona los bits correspondientes en los datos del comando Identify Device. Todos los demás fabricantes ignoran el estándar.



El único método que conozco en este momento de determinación "instantánea" del uso de SMR se basa en el conocimiento de las características de las familias de proveedores y en la determinación de la pertenencia de un disco duro a una familia específica. Este enfoque usa R.tester cuando se establece la bandera apropiada:

Determinación del uso de mosaicos de disco duro mediante pruebas

Es fácil determinar que un disco duro tiene tecnología SMR al ver el reflejo de sus características innatas en los resultados de la prueba de lectura y escritura. Más sobre esto más adelante.

Prueba de lectura

Si el disco está parcialmente ocupado por datos o está vacío, puede ver una imagen en el gráfico de prueba de lectura que es típica solo para modelos con SMR. El firmware “sabe” que no se ha escrito nada en el sector solicitado por el programa y da ceros sin leer desde la superficie. De ahí este salto en la velocidad de lectura, o simplemente una velocidad fenomenal si el disco está vacío:







para ahorrar tiempo, la lectura lineal simple se puede reemplazar con la lectura de salto. En este caso, cada bloque siguiente se lee a partir de la dirección que excede la dirección de la lectura anterior por la longitud del salto.



El gráfico anterior solo refleja los resultados de dicha prueba.

Prueba de escritura

La forma más obvia de demostrar el uso de la tecnología SMR es elegir un modo de grabación en el que la caché se llene lo más rápido posible y su descomposición en cintas requerirá una gran cantidad de trabajo del firmware.



Supongo que para la mayoría de los modelos de discos SMR y las formas más comunes de conectarlos, esta será una escritura aleatoria de bloques de 2048 sectores. Reemplazar un registro aleatorio con un registro de acuerdo con cualquier regla según la cual los bloques escritos secuencialmente caerán en diferentes cintas no facilitará mucho el destino del disco.



Elegí la notación de salto lineal como mi algoritmo de prueba principal. Es similar a la lectura, donde cada bloque subsiguiente se escribe en una dirección que excede la dirección del registro anterior por la longitud del salto.



Considero que el gráfico con los resultados de dicha prueba es el más ilustrativo. De hecho, cuando se muestra la dependencia del LBA, el eje de dirección también es el eje del tiempo, aunque en una escala no lineal.



Las longitudes de los saltos se eligieron de tal manera que cayeran de uno a cinco bloques en cada cinta. El tamaño de cinta estándar recomendado es 524288 bloques. Los fabricantes a menudo ignoran esta recomendación, pero puede usarla como una guía para determinar aproximadamente la longitud del salto.



La cantidad de datos que deben registrarse para que SMR se manifieste en todo su esplendor depende del diseño del disco y de la implementación de su firmware. Y también de la plenitud del disco y la presencia en la caché de datos no seccionados obtenidos en el período de tiempo anterior. Y puede diferir literalmente en órdenes de magnitud. Un disco mostrará una caída dramática en el rendimiento después de escribir 3GB, el otro necesitará 300GB.



Los gráficos resultantes pueden diferir significativamente incluso para una instancia de disco en particular, dependiendo de diferentes detalles aparentemente insignificantes. Por ejemplo, la cantidad de sangría desde cero LBA antes del inicio de la grabación puede verse muy influenciada.



Y eso sin mencionar el impacto de la plenitud de la caché, la distribución del disco y las diferencias entre los diferentes fabricantes y modelos.



Aquí, por ejemplo, los parámetros de prueba no cambiaron, el disco es el mismo. Cada lanzamiento es una imagen nueva. Además, entre inicios, el disco tenía cada vez tiempo suficiente para completar los procesos en segundo plano:















y este es un disco que funciona. ¡El volumen total de grabación durante todo el conjunto de pruebas del script fue de solo 30 gigabytes!



Por tanto, no tiene sentido memorizar los parámetros de pruebas específicas y comparar las formas de los gráficos en términos de determinar la aplicación de SMR. Es suficiente tener una idea de la imagen general, que se ve casi igual cualitativamente para todos los discos SMR que encontré como sujetos.



Aquí hay otro para complementar la presentación. Otro modelo de disco, nuevamente los mismos parámetros de prueba:















Y ahora diferentes parámetros:















Al observar los gráficos anteriores, es fácil ver qué rasgos muestran que la unidad está usando SMR. Especialmente si sabe que los resultados de pruebas similares para dispositivos que no son SMR se ven así:











la velocidad disminuye ligeramente a medida que aumenta el LBA.



Arriba están los gráficos de la velocidad de escritura, ya que este parámetro es más comprensible para una audiencia más amplia. Ejemplos de gráficos de tiempo de acceso debajo del spoiler, a quién le importa. También hay una imagen característica y aún más pronunciada.

Leer la prueba inmediatamente después de escribir la prueba

Piense en esto como otra forma de determinar el uso de SMR. Compare las gráficas de las pruebas de lectura obtenidas durante la ejecución de un script de prueba. Uno antes de escribir (también se dio en la sección "Prueba de lectura"), el otro después. Los parámetros de prueba son los mismos.

Información Adicional

Mi colega hizo un video sobre el diseño de discos SMR y las peculiaridades de su trabajo . Resultó bastante torpe, pero se decidió que era mejor publicarlo en esta forma ahora que en una mejorada en un futuro muy lejano.



Si está interesado en los detalles de las pruebas, los valores de parámetros específicos, conjuntos completos de resultados, escriba, lo publicaré. No publiqué esta información en el artículo, ya que el objetivo era dar una idea cualitativa de la imagen, haciéndolo de forma sucinta.