هارد SMR و CMR چیست؟ بررسی تفاوت SMR و CMR و روش تشخیص

هارد SMR با هم‌پوشانی بخشی از ترک‌های مغناطیسی، اطلاعات بیشتری را روی سطح پلاتر ذخیره می‌کند. این روش ظرفیت و تراکم ذخیره‌سازی را افزایش می‌دهد؛ اما هنگام بازنویسی، انتقال طولانی یا نوشتن تصادفی ممکن است افت عملکرد ایجاد کند. در CMR ترک‌ها مستقل‌ترند و نوشتن مداوم معمولاً پایدارتر انجام می‌شود.

هارد SMR چیست؟

SMR مخفف Shingled Magnetic Recording است. در این فناوری، ترک‌های اطلاعات روی پلاتر کاملاً جدا از یکدیگر نیستند و بخشی از هر ترک روی ترک کناری قرار می‌گیرد.

برای درک ساده‌تر، سفال‌های روی سقف را تصور کنید. هر سفال بخشی از سفال قبلی را می‌پوشاند، اما هنوز قسمت لازم برای هدایت آب قابل‌استفاده است. در هارد SMR نیز ترک‌ها به همین شکل روی هم قرار می‌گیرند تا تعداد بیشتری ترک روی سطح محدود پلاتر جا شود.

مزیت اصلی این طراحی، افزایش تراکم ذخیره‌سازی است. بااین‌حال، زمانی که بخشی از اطلاعات قدیمی تغییر می‌کند، هارد همیشه نمی‌تواند فقط همان بخش کوچک را بازنویسی کند؛ چون این کار ممکن است اطلاعات ترک‌های هم‌پوشان مجاور را هم تحت‌تأثیر قرار دهد. در نتیجه کنترلر باید داده‌های یک محدوده بزرگ‌تر را بخواند، تغییر دهد و دوباره به‌صورت ترتیبی بنویسد.

هارد CMR چیست؟

CMR مخفف Conventional Magnetic Recording است. در این فناوری، ترک‌های اطلاعات مستقل‌تر و بدون هم‌پوشانی مستقیم نوشته می‌شوند.

وقتی یک فایل یا بخشی از آن تغییر می‌کند، هارد CMR معمولاً می‌تواند همان سکتور یا ترک موردنظر را مستقیم‌تر بازنویسی کند. به همین دلیل عملکرد آن در بازنویسی‌های پی‌درپی، نوشتن تصادفی، RAID، دیتابیس و بارهای کاری مداوم قابل‌پیش‌بینی‌تر است.

این موضوع به معنی سریع‌تر بودن تمام هاردهای CMR در همه شرایط نیست. سرعت نهایی به شماره مدل، دور موتور، کش، تعداد پلاترها، فریمور، ظرفیت، رابط و نوع بار کاری نیز بستگی دارد.

تفاوت SMR و CMR چیست؟

مهم‌ترین تفاوت SMR و CMR در شیوه نوشتن و بازنویسی اطلاعات است. هم‌پوشانی ترک‌ها در SMR ظرفیت بیشتری ایجاد می‌کند، اما مدیریت تغییرات و نوشتن تصادفی را پیچیده‌تر می‌سازد.

چرا سرعت هارد SMR ناگهان کم می‌شود؟

در بسیاری از هاردهای DM-SMR، اطلاعات جدید ابتدا در حافظه DRAM یا یک ناحیه سریع‌تر موسوم به Media Cache نوشته می‌شود. به همین دلیل ممکن است انتقال فایل در دقایق اول با سرعت مناسبی انجام شود.

بعد از پر شدن این ناحیه، هارد باید اطلاعات جدید را با داده‌های قبلی ترکیب کند. سپس داده‌های اصلاح‌شده را به یک باند SMR جدید منتقل کرده و به‌صورت ترتیبی بنویسد. این عملیات داخلی به خواندن، جابه‌جایی و بازنویسی حجم بیشتری از داده نیاز دارد.

اگر کاربر بدون توقف حجم زیادی اطلاعات منتقل کند، هزاران فایل کوچک بنویسد یا مرتباً فایل‌های قبلی را تغییر دهد، هارد زمان کافی برای انجام مدیریت پس‌زمینه پیدا نمی‌کند. در نتیجه سرعت می‌تواند نوسانی شود یا برای مدتی به‌شدت کاهش پیدا کند.

SMR یا CMR؛ کدام بهتر است؟

پاسخ به این سؤال به نوع استفاده بستگی دارد و نمی‌توان یکی را برای همه کاربران بهتر دانست.

• استفاده روزمره و ذخیره فیلم و عکس

برای ذخیره فیلم، موسیقی، عکس و فایل‌هایی که بعد از کپی کمتر تغییر می‌کنند، یک مدل SMR مناسب می‌تواند قابل‌استفاده باشد. برای نصب سیستم‌عامل، اجرای برنامه، دانلود مداوم و تغییر پی‌درپی فایل‌ها، CMR یا SSD معمولاً انتخاب مناسب‌تری است.

• بکاپ ماهانه و آرشیو طولانی‌مدت

برای بکاپ ماهانه، آرشیو عکس و فیلم یا نگهداری فایل‌هایی که یک‌بار نوشته و بارها خوانده می‌شوند، SMR می‌تواند اقتصادی باشد. بااین‌حال، بکاپ نباید فقط روی یک هارد نگهداری شود و سرعت بازیابی کامل نیز باید پیش از خرید در نظر گرفته شود.

Western Digital نیز Host-Managed SMR را برای بارهای ترتیبی مانند آرشیو، بکاپ ابری و مجموعه‌داده‌های بزرگ معرفی می‌کند؛ البته این مدل‌های سازمانی به زیرساخت سازگار نیاز دارند.

• تدوین، طراحی و نصب بازی

تدوین ویدئو، پروژه‌های گرافیکی، فایل‌های موقت، Cache، نصب و به‌روزرسانی بازی‌ها شامل بازنویسی زیاد هستند. برای این کاربردها CMR یا SSD گزینه مناسب‌تری است.

• NAS خانگی

در NAS خانگی سبک که بیشتر برای آرشیو و اشتراک‌گذاری محدود استفاده می‌شود، بعضی مدل‌های تأییدشده DM-SMR ممکن است قابل‌استفاده باشند. اما باید مدل دقیق در فهرست سازگاری NAS بررسی شود.

برای ZFS، Resilver، چند کاربر هم‌زمان یا نوشتن تصادفی مداوم، سازندگان معمولاً مدل‌های CMR را پیشنهاد می‌کنند. Western Digital، WD Red Plus و WD Red Pro را CMR معرفی کرده و استفاده از آن‌ها را برای محیط‌های سنگین‌تر و ZFS مناسب‌تر می‌داند.

• RAID، فایل‌سرور و سرور

در RAID، فایل‌سرور و بارهای سازمانی عمومی، CMR معمولاً انتخاب امن‌تر و قابل‌پیش‌بینی‌تری است. فرآیند Rebuild می‌تواند ساعت‌ها یا روزها نوشتن و خواندن مداوم ایجاد کند و فرصت مدیریت پس‌زمینه را از DM-SMR بگیرد.

این قاعده شامل همه انواع SMR نمی‌شود. هاردهای Host-Managed SMR سازمانی برای زیرساخت‌هایی ساخته شده‌اند که سیستم‌عامل، فایل‌سیستم و نرم‌افزار آن‌ها مدیریت Zone و ترتیب نوشتن را انجام می‌دهد.

• دوربین مداربسته

برای دوربین مداربسته نباید فقط از روی SMR یا CMR تصمیم گرفت. برخی مدل‌های SMR به‌طور رسمی برای DVR و NVR طراحی شده‌اند و نوشتن ترتیبی ویدئو با الگوی کاری آن‌ها سازگار است. تعداد دوربین، میزان بازپخش، تحلیل تصویر و پیشنهاد سازنده دستگاه باید بررسی شود.

• دیتابیس و ماشین مجازی

دیتابیس و ماشین مجازی معمولاً نوشتن تصادفی، فایل‌های کوچک و تغییرات پیوسته دارند. برای این کاربردها CMR سازمانی یا SSD مناسب‌تر است.

چگونه بفهمیم هارد SMR است یا CMR؟

برای تشخیص هارد SMR فقط به نام تجاری، رنگ لیبل یا ظرفیت توجه نکنید. ممکن است دو ظرفیت یا دو شماره مدل از یک خانواده، فناوری متفاوتی داشته باشند.

۱. شماره مدل دقیق را پیدا کنید

شماره مدل را از روی برچسب هارد، جعبه، فاکتور یا ابزارهایی مانند CrystalDiskInfo پیدا کنید. برای مثال، نام «WD Blue دو ترابایت» کافی نیست؛ باید شماره مدل کامل را داشته باشید.

۲. دیتاشیت رسمی همان مدل را بررسی کنید

در دیتاشیت به عبارت‌های زیر توجه کنید:

• Recording Technology
• CMR
• SMR
• Drive-Managed SMR
• Host-Managed SMR

Western Digital در راهنمای رسمی خود نیز بررسی برچسب و دیتاشیت محصول را روش تشخیص معرفی می‌کند.

۳. فهرست رسمی سازنده را ببینید

Seagate در صفحه رسمی CMR و SMR، فناوری ضبط خانواده‌ها و ظرفیت‌های مختلف را مشخص کرده است. Toshiba نیز در صفحات محصولات، فناوری ضبط هر سری را جداگانه می‌نویسد.

۴. فقط نام خانواده را جست‌وجو نکنید

عبارت‌هایی مانند «هارد SMR وسترن دیجیتال» یا «هارد SMR سیگیت» ممکن است به فهرست‌های قدیمی برسند. شماره مدل دقیق را همراه با عبارت datasheet در سایت رسمی سازنده جست‌وجو کنید.

CrystalDiskInfo معمولاً مدل، فریمور و مشخصات پایه را نمایش می‌دهد؛ اما نباید انتظار داشت همیشه نوع SMR یا CMR را قطعی اعلام کند. از این نرم‌افزار برای پیدا کردن مدل استفاده کنید و نتیجه نهایی را با دیتاشیت تطبیق دهید.

در هاردهای اکسترنال نیز نام قاب همیشه نوع هارد داخل آن را مشخص نمی‌کند. Western Digital اعلام کرده است که درون قاب‌های اکسترنال ممکن است بسته به مدل، هارد SMR یا CMR قرار گرفته باشد.

انواع فناوری SMR

Drive-Managed SMR یا DM-SMR

در این مدل، کنترلر خود هارد مدیریت ترک‌ها، کش و جابه‌جایی اطلاعات را انجام می‌دهد. سیستم‌عامل هارد را مانند یک دیسک عادی می‌بیند. بیشتر مدل‌های مصرفی SMR در این گروه قرار می‌گیرند.

Host-Aware SMR

این نوع هم با فرمان‌های معمولی سازگار است و هم اجازه می‌دهد سیستم میزبان با فرمان‌های Zone، نوشتن را بهتر مدیریت کند. اگر میزبان از قابلیت‌های آن استفاده نکند، هارد می‌تواند مانند یک دیسک معمولی کار کند؛ اما عملکرد بهینه نیازمند نرم‌افزار آگاه از SMR است.

Host-Managed SMR

در Host-Managed SMR، میزبان باید ترتیب نوشتن، Zoneها و محل قرارگیری داده را کنترل کند. این هاردها جایگزین مستقیم هارد معمولی در هر کامپیوتر یا NAS نیستند و بیشتر در دیتاسنترها و زیرساخت‌های تخصصی استفاده می‌شوند.

آیا هارد SMR برای NAS و RAID مناسب است؟

جمله «هیچ هارد SMR برای NAS یا RAID مناسب نیست» دقیق نیست. نوع فناوری SMR، مدل هارد، فایل‌سیستم، تعداد دیسک‌ها، الگوی نوشتن و تأیید سازنده اهمیت دارد.

بعضی DM-SMRهای مصرفی برای اشتراک‌گذاری سبک، آرشیو خانگی و بکاپ کم‌تغییر طراحی شده‌اند. اما در Rebuild، Resilver، نوشتن تصادفی مداوم و RAIDهای پرترافیک ممکن است مدیریت داخلی هارد فرصت تکمیل شدن پیدا نکند و زمان پاسخ‌گویی افزایش یابد.

در مقابل، Host-Managed SMR سازمانی با نرم‌افزار و فایل‌سیستم مخصوص می‌تواند در ذخیره‌سازی ابری و آرشیوهای بسیار بزرگ استفاده شود. بنابراین قبل از خرید باید دیتاشیت هارد و فهرست سازگاری سازنده NAS یا کنترلر RAID را بررسی کنید.

در صورت خرابی آرایه یا خارج شدن یک دیسک، اجرای بدون بررسی RAID Rebuild می‌تواند وضعیت را پیچیده‌تر کند. در این شرایط بهتر است ابتدا راهنمای ریکاوری سرور و RAID را بررسی کنید.

آیا اطلاعات هارد SMR قابل ریکاوری است؟

بله، در بسیاری از خرابی‌ها امکان ریکاوری هارد SMR وجود دارد؛ اما نتیجه به مدل هارد، نوع خرابی، میزان بازنویسی و اقداماتی که بعد از حذف یا فرمت انجام شده بستگی دارد.

در بعضی مدل‌ها، کنترلر باید ارتباط میان آدرس‌های منطقی و محل فیزیکی داده‌ها را مدیریت کند. خرابی فریمور، آسیب جداول ترجمه، پر شدن Media Cache یا اختلال در فرآیند انتقال داده‌ها می‌تواند دسترسی به فایل‌ها را پیچیده‌تر کند.

برخی هاردهای SMR نیز از فرمان TRIM یا معادل‌هایی مانند UNMAP پشتیبانی می‌کنند. Western Digital اعلام کرده است که TRIM در هاردهای داخلی و اکسترنال SMR پشتیبانی می‌شود و همراه با Garbage Collection برای آزادسازی بلوک‌ها به کار می‌رود. به همین دلیل، حذف یا فرمت در همه مدل‌های SMR شرایط یکسانی ندارد.

برای آشنایی بیشتر با اثر فرمت در بعضی مدل‌ها، مقاله صفر شدن اطلاعات هارد وسترن بعد از فرمت را بخوانید. مقاله TRIM چیست؟ نیز عملکرد کلی فرمان‌های پاک‌سازی را توضیح می‌دهد؛ هرچند جزئیات TRIM در SSD و HDDهای SMR کاملاً یکسان نیست.