Co je ePMR, neboli Energy-assisted Perpendicular Magnetic Recording

Většina lidí se nad pevnými disky (HDD) příliš nezamýšlí. Otáčející se plotny, na kterých jsou uložena naše data od stolních počítačů až po datová centra, jsou samozřejmostí od roku 1957, kdy společnost IBM představila 4MB model 350 RAMAC.

Pokud však zodpovídáte za podnikové datové centrum, poskytovatele cloudových služeb nebo hyperskalární cloudovou firmu, jsou pevné disky na prvním místě. Počkat...... skutečně pevné disky? Neběží digitální svět na novějších SSD (Solid-State Drive) bez mechanických pohyblivých částí? Váš mobil zcela jistě ano a možná i váš novější notebook a desktop - ale podle statistik BackBlaze, je přibližně 80 % dat ve velkých datových centrech uloženo na mechanických pevných discích. Zejména pro CSP a hyperskalátory, kde IT infrastruktura představuje náklady na prodané zboží (COGS) na maximálním využití jejich HDD velmi záleží. 

Bavíme-li se to technologii ePMR, tak za tou stojí primárně společnost WD. Western Digital patří do čela firem inovujících v oblasti pevných disků již téměř 50 let a pokračuje ve snižování nákladů při současném zvyšování kapacity, výkonu a TCO, aby pomohla zákazníkům udržet se na špičce v oblasti generování dat - což podle prognózy IDC bude v příštích několika letech představovat 21% růst. Udržet si náskok před takto významným růstem poptávky, zejména při současném snižování TCO zákazníků a zlepšování udržitelnosti, vyžaduje neustálé zlepšování technologií. V případě pevných disků, které zahrnují rotující plotny a pohyblivé hlavy, to znamená, že se na každou plotnu "umístí" více dat (tzv. "plošná hustota"), do jednoho disku se naskládá více datových ploten a provede se nespočet dalších materiálových a mechanických inovací.

A právě o to se WD snaží. Její proces HelioSeal, který nahrazuje vzduch inertním plynem héliem pro snížení vibrací a zvýšení chlazení, připravil půdu pro umístění 10 ploten/disk (maximem bez tohoto plnění je max. 6 ploten. Kombinací technologie HelioSeal s technologií ePMR (energeticky asistovaný kolmý magnetický záznam) a novou technologií OptiNAND™, která umožňuje získat 2,2 TB na plotnu, vznikly disky s kapacitou 22 TB využívající technologii CMR (konvenční magnetický záznam). Pokud je zákazník ochoten investovat do možností, které umožňují SMR (Shingled Magnetic Recording), technologie OptiNAND + UltraSMR společnosti Western Digital umožňují získat disky s kapacitou 28 TB, což představuje 22% nárůst kapacity bez zvýšení nároků na energie, chlazení nebo prostoru.

Zápis dat na ePMR disk

• Příprava média: Před samotným zápisem dat dochází k lokálnímu zvýšení magnetické reaktivity záznamového média. To se obvykle provádí pomocí krátkého, ale intenzivního tepelného impulsu. Tento impuls je generován buď přímo zapisovací hlavou disku, nebo pomocí dalšího zařízení integrovaného do hlavy.
• Záznam dat: Po přípravě média zapisovací hlava aplikuje magnetické pole, které způsobí změnu orientace magnetických částic na disku. Tyto částice jsou uspořádány kolmo k povrchu disku, což umožňuje hustší a přesnější záznam dat.
• Stabilizace záznamu: Po zápisu dat dochází k rychlému ochlazení oblasti, což stabilizuje zapsané magnetické stavy a zajišťuje dlouhodobou stabilitu dat.

Čtení dat z ePMR disku

• Detekce magnetických stavů: Při čtení dat čtecí hlava disku detekuje magnetické stavy jednotlivých částic na disku. Tyto stavy odpovídají binárním hodnotám (0 a 1), které reprezentují uložená data.
• Převod signálů: Magnetické stavy jsou převedeny na elektrické signály, které jsou dále zpracovány řadičem disku.
• Dekódování dat: Elektrické signály jsou dekódovány a převedeny zpět do digitální formy, kterou může počítačový systém zpracovat a interpretovat jako užitečná data.

Specifika ePMR u vadných HDD

Při selhání pevného disku využívajícího technologii ePMR mohou nastat některé specifické komplikace, které jsou důležité pro proces obnovy dat:

Vyšší hustota záznamu

ePMR disky mají vyšší hustotu záznamu dat, což znamená, že data jsou uložena mnohem blíže k sobě. To může ztížit obnovu dat, protože při fyzickém poškození disku (například poškrábání povrchu) může dojít k ztrátě většího množství dat.

Složitost čtecích / zapisovacích hlav disku

ePMR technologie vyžaduje složitější a výrazně komplexnější čtecí a zapisovací hlavy, které jsou schopné generovat a detekovat malé a přesné magnetické stavy. Pokud dojde k poškození čtecích hlav disku, bude obnova dat komplikovanější a nákladnější z důvodu potřeby nadstandardně specializovaného vybavení a vysoce exaktního přístupu.

Tepelná stabilita

Při zápisu dat pomocí ePMR technologie se používá tepelná energie k lokálnímu zvýšení magnetické reaktivity média. Pokud dojde k problémům s tepelnou stabilitou disku, může to vést k nesprávnému zápisu dat nebo k jejich postupné degradaci.

Komplexní diagnostika a analýza disku v případě selhání

Diagnostika a analýza problémů ePMR disků bude vždy komplexnější v porovnání s tradičními pevnými disky HDD. Jedná se od důsledek integrace inovativních a proprietárních technologií výrobců disků (u této technologie vždy WD). To vyžaduje pokročilé neinvazivní diagnostické nástroje a hlubší porozumění fungování a aplikaci ePMR technologie v reálném nasazení.

Obnova dat na úrovni firmware disku

ePMR disky mají vždy významně složitější a komplexnější firmware a řídicí algoritmy pro správu zápisu a čtení dat. Pokud dojde k selhání na úrovni firmware, bude obnova dat obtížnější a neobejde se bez speciálního software a hardwarových nástrojů pro obnovu dat.