Ich habe mir diesen Vortrag [1] angesehen, in dem zwei Ingenieure von Seagate ihre Erfahrungen mit dem Einsatz ihrer neu entwickelten MACH.2-Multi-Actuator-Festplatten [2] als Teil von ZFS-Pools vorstellten. In einigen Fällen maßen sie etwa die doppelte IPOS pro Sekunde sowie den doppelten Durchsatz.
Während des Q/A-Abschnitts wurde eine Frage gestellt, die ich ziemlich interessant fand (bei 25:57 im Video bei [1]). Die Person, die die Frage stellte, bemerkte, dass nach ihrem Verständnis diese neuen Laufwerke nur die Anzahl der Aktuatoren (Gruppen von Köpfen, die sich gemeinsam bewegen) von 1 auf 2 verdoppelten, während die Anzahl der Köpfe konstant blieb, und dass dies möglicherweise nur eine Verdoppelung der IPOS erklären sollte, nicht aber eine Verdoppelung des Durchsatzes. Die gegebene Erklärung war, dass bei herkömmlichen Laufwerken mit einem einzigen Aktuator immer nur ein Kopf aktiv ist und zum Lesen oder Schreiben verwendet wird, während bei ihrem neuen Laufwerk ein Kopf für jeden Aktuator gleichzeitig aktiv sein kann.
Diese letzte Tatsache überrascht mich sehr. Wenn man bedenkt, dass die gleichzeitige Aktivierung mehrerer Köpfe den Lese- und Schreibdurchsatz um ein Vielfaches steigern könnte, scheint es, dass es beim Bau eines Festplattenlaufwerks mit dieser Fähigkeit fast unüberwindbare Hindernisse geben muss.
Welche Hindernisse gibt es? Und gibt es Beispiele, wo dies dennoch gelungen ist?
Antwort1
Wenn man bedenkt, dass mehrere Köpfe gleichzeitig aktiv sein können ...
Ihre Prämisse ist keine triviale Angelegenheit. Sie scheinen dem Trugschluss „mehr ist besser“ zu unterliegen.
Erstens ist der Lese-/Schreibkopf nur eine Komponente der Festplatte, die tatsächlich am Lesen und Schreiben von Daten von/auf die Plattenoberfläche beteiligt ist.
Zwischen dem Sektorpuffer, der die Daten enthält, und dem Schreib-/Lesekopf sind analoge (Verstärker, Equalizer) und digitale (Encoder/Decoder, Shifter, ECC-Logik) Schaltkreise beteiligt.
Wenn (zu einem Zeitpunkt) nur ein Schreib-/Lesekopf verwendet wird, kann ein einfacher Multiplexer verwendet werden, um den ausgewählten Schreib-/Lesekopf mit der Schreib-/Leseelektronik zu verbinden.
Um„mehrere Köpfe ... gleichzeitig aktiv“Für jeden aktiven Schreib-/Lesekopf müsste ein Satz Schreib-/Leseelektronik repliziert werden.
Die Verwendung von mehr als einem Schreib-/Lesekopf hat Auswirkungen auf den Stromverbrauch, den Platzbedarf und die Wirtschaftlichkeit.
Zweitens stellt sich die Frage, wie und/oder wann mehr als ein Schreib-/Lesekopf gleichzeitig genutzt werden kann.
Die Wahrscheinlichkeit, dass die Festplatte durchgängig mehr Operationen ausstehen hat,verschiedene Tracksaber in dergleicher Zylinderist wahrscheinlich nicht so hoch, dass die zusätzliche Komplexität und die Kosten zusätzlicher R/W-Elektronik gerechtfertigt wären.
es scheint, dass es beim Bau eines Festplattenlaufwerks mit dieser Leistungsfähigkeit nahezu unüberwindbare Hindernisse gibt.
Es könnte tatsächlich einen technischen Grund dafür geben, dass pro Aktuator nur ein aktiver Schreib-/Lesekopf vorhanden ist. Eine Möglichkeit könnte die Funktionsweise der Servorückkopplung für den Aktuator sein.
Was sind diese Hindernisse?
Ein solcher"Hindernis"ist wahrscheinlich wirtschaftlicher Natur.
In betriebstechnischer Hinsicht sind die Möglichkeiten, mehrere aktive Schreib-/Leseköpfe auf einem Aktuator voll auszunutzen, bei einer herkömmlichen Laufwerkskonfiguration nicht gut (d. h. die Sektorreihenfolge auf einer Spur hat Vorrang vor der Kopfreihenfolge). Um mehrere aktive Schreib-/Leseköpfe optimal auszunutzen, könnte bei „sequentiellen“ Sektoren die Kopfreihenfolge Vorrang vor der Sektorreihenfolge haben.
Und gibt es Beispiele, wo dies dennoch gelungen ist?
In der Vergangenheit haben die Komplexität und die Kosten des Festplattencontrollers und der R/W-Elektronik Festplattenlaufwerke auf die Verwendung eines einzigen aktiven R/W-Kopfes pro Aktuator beschränkt.
Laufwerke mit zwei Aktuatoren sind jedoch keineswegs neu und stammen (mindestens) aus den 1980er Jahren. Offensichtlich waren diese Laufwerke nicht 5,25", 3,5" oder 2,5" groß, sondern standen auf dem Boden. Dabei handelte es sich um Laufwerke mit zwei Anschlüssen, was bedeutet, dass die Aktuatoren unabhängig voneinander betrieben wurden und es den Festplattencontrollern (und/oder dem Hostcomputer/Dateisystem) oblag, für jeden Anschluss umstrittene/widersprüchliche Festplattenvorgänge zu koordinieren und zu lösen.
Es gab auch andere Laufwerke mit zwei Antrieben im 5,25-Zoll- und/oder 3,5-Zoll-Format.
Beachten Sie, dass das von Ihnen genannte Seagate-Laufwerk ein Single-Port-Laufwerk ist, aber zwei LUNs bereitstellt. Der Hostcomputer/das Betriebssystem sieht also effektiv zwei logische Laufwerke.