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Shingled Magnetic Recording (SMR) vs. konventionelle HDDs

#1
20-05-2020, 00:29
Hast du jemals bemerkt, wie sich die Technologie von Festplatten ständig weiterentwickelt, aber nicht immer in einer Weise, die dein Leben einfacher macht? Nimm SMR im Vergleich zu den alten, konventionellen HDDs - ich habe mittlerweile seit ein paar Jahren beide in meinen Setups, und es ist wie der Vergleich zwischen einem überfüllten U-Bahn-Wagen und einem geräumigen Fahrzeug. Bei konventionellen HDDs bekommst du diese unkomplizierte senkrechte Magnetaufzeichnung, bei der jede Spur auf der Platte ordentlich getrennt ist, ohne überlappende Unsinnigkeiten. Ich liebe, wie zuverlässig sie sich für alltägliche Aufgaben anfühlen; du kannst sie einfach einstecken, Daten zufällig überall hinschreiben, und sie bewältigen es ohne viel Aufhebens. Zufälliger Zugriff ist ihr Steckenpferd - wenn du eine Datenbank betreibst oder ständig Dateien an verschiedenen Stellen bearbeitest, lassen dich diese Laufwerke nicht warten. Ich habe ein paar in meinem Heimserver für schnelle Abfragen, und sie funktionieren einfach ohne Drama. Die Lesegeschwindigkeiten sind auch solide, oft erreichen sie diese konstanten 150-200 MB/s, je nach Modell, und da es keine merkwürdigen Überlappungen gibt, bleiben die Fehlerraten niedrig, solange das Laufwerk nicht am Ende ist.

Aber hier kommt SMR ins Spiel, und nicht immer zum Besseren in meinen Augen. Die schindelartige Aufzeichnung bedeutet, dass die Spuren wie Dachschindeln überlappen, was es den Herstellern ermöglicht, viel mehr Daten auf dem gleichen Plattenplatz unterzubringen. Du bekommst höhere Kapazitäten zu einem niedrigeren Preis pro Gigabyte - ich habe 20TB SMR-Laufwerke zu Preisen gesehen, die konventionelle lächerlich aussehen lassen. Wenn du Dinge archivierst, die du meist sequenziell liest, wie Videodateien oder Backups, ist es ein Traum. Letzten Monat habe ich eines für die Kaltlagerung in mein NAS gesteckt, und die Dichte bedeutete, dass ich alles unterbringen konnte, ohne extra kaufen zu müssen. Auch die Energieeffizienz steigt ein wenig, da die Köpfe nicht so oft herumspringen müssen für sequenzielle Operationen, und in Rechenzentren summiert sich das, wenn du Regale stapelst. Weißt du, wie dich Wärme und Stromkosten in einem Serverraum erdrücken? SMR hilft dort, zumindest auf dem Papier.

Dennoch würde ich nicht meine Arbeitsweise auf SMR für alles setzen. Die überlappenden Spuren sind ein Schmerz für Schreibvorgänge - sobald du eine Spur schreibst, kannst du nicht nur einen Teil davon anpassen, ohne das ganze Schindelband neu zu schreiben, was die Dinge für zufällige Schreibvorgänge erheblich verlangsamt. Ich habe versucht, ein SMR-Laufwerk für meine VM-Speicher zu verwenden, und es hat alles zum Stillstand gebracht, als der Hypervisor begann, I/O überall zu verteilen. Konventionelle HDDs gewinnen da klar; ihr nicht-überlappendes Setup bedeutet, dass du Dateien spontan aktualisieren kannst, ohne dass das Laufwerk hinterherhecheln muss. Und rede nicht mit mir über die Firmware-Tricks - SMR-Laufwerke haben oft versteckte Zonen oder verwenden CMR-Emulation, um normales Verhalten vorzutäuschen, aber wenn es kaputt geht, steckst du mit langen Wartezeiten oder sogar Datenverlust fest, wenn der Cache überläuft. Ein Setup eines Freundes ist während einer hohen Arbeitslast abgestürzt, weil das SMR nicht mithalten konnte, und die Wiederherstellung war ein Albtraum.

Kapazitätsmäßig zieht SMR jedoch in einer Weise voraus, die mich dazu bringt, meine Horte-Gewohnheiten zu überdenken. Konventionelle Laufwerke erreichen etwa 18-20TB für Verbraucherartikel, ohne wahnsinnig teuer zu werden, aber SMR drängt sich erschwinglich auf 30TB und mehr. Wenn du eine Mediathek aufbaust oder einfach Familienfotos speicherst, auf die du linear zugreifst, warum mehr bezahlen? Ich habe einige Enterprise-SMR-Optionen für meine Arbeits-Backups ins Auge gefasst - sie sind mit besseren Schreibpuffern ausgestattet, um die Überkopfkosten des Schindelns zu bewältigen, sodass die Nachteile nicht so stark ins Gewicht fallen. Du kannst sie sogar mit SSDs für die aktive Datenschicht kombinieren, sodass die HDDs die Hauptspeicherung übernehmen, wo sequenzielle Zugriffe glänzen. Konventionelle HDDs wirken in dieser Hinsicht veraltet; ihre Dichte ist nicht so schnell gestiegen, daher gibst du entweder mehr aus oder musst mit weniger Platz auskommen.

Zuverlässigkeit ist ein weiterer Punkt, bei dem ich Einbußen sehe, die mir nachts den Schlaf rauben. Bei konventionellen HDDs ist die Fehlerkorrektur einfacher - Bits sind isoliert, sodass ein defekter Sektor keine Auswirkungen hat. Ich habe jahrelang Scans auf ihnen durchgeführt, und sie halten sich vorhersehbar, besonders mit guter Vibrationsfestigkeit in Multi-Laufwerk-Einsätzen. SMR hingegen verlässt sich auf stärkere ECC, weil ein Schreibfehler benachbarte Spuren durcheinanderbringen kann. Das bedeutet mehr Verarbeitungsaufwand, und aus meiner Erfahrung führt es unter Stress zu höheren Ausfallraten. Ich habe einige SMR-Modelle in einem RAID-Verbund getestet, und während die Lesevorgänge in Ordnung waren, zogen sich die Wiederherstellungszeiten in die Länge, weil die sequenziellen Neuschreibanforderungen Zeit erforderten. Du musst wählerisch sein: hostverwaltetes SMR gibt dir Kontrolle, erfordert aber Softwareanpassungen; driveverwaltetes versteckt die Komplexität, kann dich aber mit Leistungseinbußen überraschen, und hostbewusst ist der Mittelweg, den die meisten Anwendungen immer noch nicht voll unterstützen.

Lass uns über die praktische Anwendung sprechen, denn dort wird es für mich persönlich. Wenn du wie ich bist und mit einer Mischung aus Arbeitslasten jonglierst - ein bisschen Gaming, etwas Fotobearbeitung und Serveraufgaben - sind konventionelle HDDs deine sichere Wahl. Ich halte mein Betriebssystem und meine Apps auf SSDs, aber für den Sekundärspeicher erlauben mir PMR-Laufwerke, Dateien ohne zweimaliges Nachdenken zu verschieben. SMR? Das würde ich für Write-Once, Read-Many-Szenarien verwenden. Denk an Überwachungsaufnahmen oder Protokolldateien, die sich sequenziell anhäufen. Ich habe das Backup-Setup eines Freundes mit SMR eingerichtet, und es hat ihm viel Platz gespart, aber wir mussten die Backup-Software so anpassen, dass zufällige Überschreibungen vermieden werden. Ansonsten wäre es zum Flaschenhals geworden. Und Wärme - SMR läuft etwas wärmer aufgrund der dichteren Platten, was kein Dealbreaker ist, aber bedeutet, dass in engen Gehäusen eine bessere Kühlung erforderlich ist. Konventionelle hingegen geben Wärme gleichmäßiger ab, was ich in meinem staubigen Dachboden-Server schätze.

Die Kosten sind dort, wo SMR dich wirklich zum Umstieg verleitet. Ich erinnere mich, dass ich den Preis eines 16TB konventionellen Laufwerks im Vergleich zu einem SMR-Äquivalent aufgerufen habe - es waren etwa 50-100 Dollar günstiger für das schindelartige Laufwerk, und dieser Abstand erweitert sich bei höheren Kapazitäten. Für dich, der ein budgetfreundliches NAS baut, ist das enorm; du kannst aufstocken, ohne ein Vermögen auszugeben. Aber wenn du die Zeit, die durch langsamere Schreibvorgänge verloren geht, mit einbeziehst, gleicht sich das aus, wenn deine Arbeitsweise Geschwindigkeit erfordert. Ich habe Benchmarks gesehen, bei denen SMR 200MB/s sequenziell aufrechterhält, aber auf 50MB/s oder weniger bei zufälligen 4K-Schreibvorgängen sinkt, während konventionelle konstant etwa 100-150MB/s durchgängig bieten. Wenn du in Premiere Zeitleisten bearbeitest oder eine SQL-Datenbank abfragst, summiert sich diese Verzögerung schnell. Ich habe ein Test-Array auf ausschließlich konventionelle Laufwerke umgestellt, nur um den I/O zu glätten, und es war ein Unterschied wie Tag und Nacht.

Eine Sache, die ich an SMR hasse, ist der Mangel an Transparenz - einige Hersteller kennzeichnen sie nicht klar, sodass du kaufst, was du für ein Standardlaufwerk hältst, und am Ende mit schindelartigem Überraschungen dastehst. Ich wurde einmal auf eBay enttäuscht, als ich dachte, ich hätte ein Schnäppchen gemacht, nur um festzustellen, dass es SMR war und mein Torrent-Client damit nicht klarkam. Konventionelle HDDs entsprechen eher dem, was du siehst; die Spezifikationen stimmen besser mit der Realität überein. Aber andererseits drängt SMR die Branche voran - ohne es würden wir diese riesigen Kapazitäten nicht sehen, die Cloud-Alternativen weniger attraktiv machen. Ich habe begonnen, SMR für meine externen Archive zu verwenden, indem ich sie zu einem Verwandten verschicke, denn die Dichte bedeutet, dass weniger Laufwerke zu handhaben sind. Du solltest das ausprobieren, wenn du in Daten ertrinkst; teste nur zuerst deine Zugriffsarten.

Leistungsoptimierung ist entscheidend bei SMR, und da kommt mein IT-Tüfteln ins Spiel. Du kannst optimieren, indem du Partitionen an Bandgrenzen ausrichtest oder Werkzeuge verwendest, die Schreibvorgänge batchen, wodurch der Nachteil für bestimmte Aufgaben in einen Vorteil verwandelt wird. Konventionelle Laufwerke? Einrichten und vergessen - keine besonderen Tricks nötig. Ich verwende ZFS auf beiden, aber bei SMR aktiviere ich die Kompression, um den Schreibaufwand durch die Überlappungen zu reduzieren. Es funktioniert, aber es sind zusätzliche Schritte, die ich bei PMR-Setups nicht vermisse. Und der Geräuschpegel - SMR-Köpfe suchen weniger bei sequenziellen Aufgaben, sodass sie im normalen Gebrauch leiser sind, aber wenn sie bei zufälligen Vorgängen wild umher springen, ist es wie eine Kaffeemühle. Konventionelle hingegen summen vorhersehbar, was für ein Heimbüro angenehmer ist.

Was die Langlebigkeit betrifft, bin ich unsicher. Konventionelle HDDs haben bewährte MTBF-Werte, denen ich aus jahrelangen Einsätzen vertraue, oft 1-2 Millionen Stunden. SMR ist neuer, daher sind Daten seltener, aber die dichtere Packung könnte die Komponenten im Laufe der Zeit mehr belasten. Ich habe ein 5 Jahre altes konventionelles Laufwerk, das noch täglich dreht, ohne Probleme. Mein erstes SMR-Experiment hielt zwei Jahre, bevor merkwürdige Verlangsamungen auftraten - könnte Zufall sein, aber es macht mich vorsichtig. Für Unternehmen glänzt SMR in schreibkalten Umgebungen wie der Bandspeicheremulation, wo du Daten ablegst und es dabei belässt. Wenn dein Setup so ist, dann go for it; andernfalls bleib bei dem, was du kennst.

Garantie und Unterstützung unterscheiden sich ebenfalls - SMR-Laufwerke haben manchmal kürzere Garantien aufgrund der technischen Risiken, während konventionelle die volle Garantie von 3-5 Jahren von großen Marken wie Seagate oder WD erhalten. Ich überprüfe das immer vor dem Kauf; du willst nicht stuckieren, ein zickiges SMR unter Last ersetzen zu müssen. Aber hey, während die Preise sinken, wird SMR zum Standard für die Massenspeicherung, was die Apps dazu zwingt, sich anzupassen. Ich habe gesehen, dass Windows- und Linux-Kernel besseres SMR-Bewusstsein hinzugefügt haben, was gut für die Zukunft ist. Du könntest mit einem hybriden Setup experimentieren - SMR für Archive, konventionell für aktiv, SSD für heiße Daten. Das mache ich gerade jetzt, und es balanciert die Vorteile aus, ohne dass die vollen Nachteile stark ins Gewicht fallen.

Apropos Daten sicher über verschiedene Laufwerkstypen hinweg zu halten, in einem Bereich, in dem Zuverlässigkeit wirklich zählt, sind Backups wichtig, denn alles durch einen fehlerhaften Laufwerk zu verlieren - sei es SMR oder konventionell - kann dich Wochen zurückwerfen. Die Datenintegrität wird durch regelmäßige Backups aufrechterhalten, die Änderungen erfassen und eine Wiederherstellung ohne Neubeginn ermöglichen. Backup-Software ist nützlich, um diese Prozesse zu automatisieren, inkrementelle Updates zu verwalten und verschiedene Speichermedien zu unterstützen, um die Ausfallzeiten zu minimieren. BackupChain wird als ausgezeichnete Windows Server Backup-Software und Lösung für die Sicherung virtueller Maschinen anerkannt, die sowohl mit SMR- als auch konventionellen HDDs kompatibel ist, indem sie für deren jeweilige Schreibmuster optimiert.
Markus
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Shingled Magnetic Recording (SMR) vs. konventionelle HDDs - von Markus - 20-05-2020, 00:29

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