HDD

HDD — ma’lumotni aylanuvchi magnit disk yuzasida saqlaydigan doimiy xotira qurilmasi. Uning to‘liq nomi Hard Disk Drive hisoblanadi.

HDD elektr quvvati o‘chirilganda ham ma’lumotni saqlaydi. U katta sig‘imni nisbatan arzon narxda taqdim etgani sababli arxiv, backup, NAS va serverlarda keng ishlatiladi.

SSDga qaraganda HDD mexanik qismlarga ega va random access tezligi pastroq.

Asosiy qismlar

HDD ichida:

platter;
spindle motor;
read/write head;
actuator arm;
voice coil;
controller board;
cache;
sealed enclosure

mavjud.

Disk korpusi oddiy muhitda ochilmaydi. Chang zarrachasi platter va headga zarar yetkazishi mumkin.

Platter

Platter yuzasi magnit material bilan qoplangan.

Ma’lumot mikroskopik magnit holatlar ko‘rinishida yoziladi.

Bir HDD ichida bir nechta platter bo‘lishi mumkin. Har yuzaga mos read/write head xizmat qiladi.

Spindle

Spindle platterlarni doimiy tezlikda aylantiradi.

Keng tarqalgan tezliklar:

5400 RPM;
7200 RPM;
enterprise modellarda 10 000 yoki 15 000 RPM tarixan.

RPM oshishi rotational latency va sequential performance’ni yaxshilashi mumkin, lekin quvvat, issiqlik va shovqinni oshiradi.

Read/write head

Head platter yuzasiga tegmasdan juda yaqin masofada harakat qiladi.

Write paytida magnit holatni o‘zgartiradi. Read paytida magnit signalni aniqlaydi.

Head crash yuz bersa platter yuzasi shikastlanib, data yo‘qolishi mumkin.

Track va sector

Platter yuzasi concentric tracklarga bo‘linadi.

Tracklar sectorlardan iborat.

Zamonaviy disklar logical block addressing orqali sectorlarni ketma-ket raqam sifatida ko‘rsatadi. Fizik geometriya controller tomonidan yashiriladi.

Sector hajmi

Keng tarqalgan logical va physical sector formatlari:

512n;
512e;
4Kn.

512e disk fizik 4096 bayt sector ishlatib, hostga 512 bayt logical sector ko‘rsatadi.

Partition alignment noto‘g‘ri bo‘lsa bitta logical write ikki fizik sectorga tegib, performance pasayadi.

Seek time

Actuator headni kerakli trackga olib borish vaqti seek time.

HDD random I/Oda har so‘rov uchun headni ko‘chirishga majbur bo‘lishi mumkin.

SSDda mexanik seek yo‘q.

Rotational latency

Kerakli sector head ostiga kelguncha platter aylanishini kutish kerak.

O‘rtacha rotational latency aylanish davrining yarmiga teng.

7200 RPM diskda bir to‘liq aylanish taxminan 8,33 ms, o‘rtacha rotational kutish taxminan 4,17 ms.

Seek bilan birga random access millisekundlar talab qiladi.

Sequential I/O

Ketma-ket joylashgan data’ni o‘qishda head kam harakat qiladi.

HDD:

katta video;
backup;
archive;
sequential log

uchun yaxshi throughput bera oladi.

Diskning tashqi tracklari ko‘proq sector saqlashi sabab tezroq bo‘lishi mumkin.

Random I/O

Kichik random read/write HDD uchun qiyin workload.

Har so‘rov seek va rotational latency talab qiladi.

Database va virtual mashina workload’ida IOPS SSDdan ancha past bo‘ladi.

Cache

HDD controllerida DRAM cache mavjud.

read-ahead;
write buffering;
command reordering;
metadata

uchun ishlatiladi.

Write cache power loss protection bo‘lmasa, tasdiqlangan data hali platterga yozilmagan bo‘lishi mumkin.

NCQ

Native Command Queuing SATA diskka bir nechta commandni navbatda saqlab, head harakatini optimallashtirish imkonini beradi.

Random workload’da samarali.

Queue juda katta bo‘lsa latency oshishi mumkin.

CMR

Conventional Magnetic Recording tracklarni alohida, bir-birini qoplamaydigan holda yozadi.

Random write va RAID rebuild uchun odatda barqaror xatti-harakat beradi.

SMR

Shingled Magnetic Recording tracklarni tom plitkalari kabi qisman ustma-ust yozib, zichlikni oshiradi.

Bir trackni o‘zgartirish yonidagi tracklarni qayta yozishni talab qilishi mumkin.

Turlari:

drive-managed;
host-managed;
host-aware.

Drive-managed SMR uzun random write’da keskin sekinlashishi mumkin.

RAID va NAS uchun disk recording texnologiyasi tekshiriladi.

Helium disk

Yuqori sig‘imli HDD korpusi helium bilan to‘ldirilishi mumkin.

Helium havo qarshiligini kamaytiradi va ko‘proq platter, kamroq quvvat hamda vibration imkonini beradi.

Korpus germetik saqlanadi.

SATA va SAS

SATA

Desktop, NAS va arzon serverlarda keng tarqalgan.

SAS

Enterprise muhitda:

dual-port;
yuqori queue;
enterprise error handling;
multipath;
yuqori reliability

imkoniyatlarini beradi.

SAS controller ayrim holatda SATA diskni qo‘llaydi, lekin aksincha emas.

SMART

Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology disk ichki ko‘rsatkichlarini beradi.

Kuzatiladigan atributlar:

reallocated sector;
pending sector;
uncorrectable error;
temperature;
power-on hours;
spin retry;
interface CRC error.

SMART “PASSED” holati diskning albatta sog‘lomligini kafolatlamaydi.

Bad sector

O‘qib yoki yozib bo‘lmaydigan fizik sector bad sector hisoblanadi.

Disk spare sectorga remap qilishi mumkin.

Pending sector keyingi yozuv yoki muvaffaqiyatli o‘qishdan keyin aniqlashtiriladi.

Bad sector sonining o‘sishi disk degradation belgisidir.

Vibration

Ko‘p diskli chassisda vibration head positioningga ta’sir qiladi.

NAS va enterprise disklar rotational vibration sensor va mos firmwarega ega bo‘lishi mumkin.

Desktop diskni ko‘p bayli arrayda ishlatish barqarorlikka ta’sir qilishi mumkin.

Power-on va spin-up

Spindle ishga tushishda katta current talab qiladi.

Ko‘p disk bir vaqtda spin-up qilsa PSUga katta yuk tushadi.

Server controller staggered spin-up ishlatishi mumkin.

Disk failure

HDD failure turlari:

head;
motor;
bearing;
controller board;
media degradation;
firmware;
connector;
shock.

G‘alati click ovozi mexanik muammo belgisi bo‘lishi mumkin. Diskni qayta-qayta ishga tushirish zarar darajasini oshirishi mumkin.

Data recovery

Muhim disk fizik buzilganda professional recovery laboratoriyasi talab qilinishi mumkin.

Controller boardni oddiy almashtirish har doim ishlamaydi, chunki diskka xos calibration ma’lumoti board yoki ROMda saqlanishi mumkin.

Backup recovery xizmatidan ancha arzon va ishonchli.

HDD va SSD

Jihat	HDD	SSD
Mexanik qism	Bor	Yo‘q
Random access	Sekin	Tez
Sig‘im narxi	Arzonroq	Qimmatroq
Shovqin	Bor	Yo‘q
Shockga chidamlilik	Pastroq	Yuqoriroq
Arxiv	Qulay	Qo‘llanishga bog‘liq

Diagnostika

HDD muammosida:

SMART;
system log;
interface CRC;
kabel;
power;
temperature;
bad sector;
read latency;
vibration;
filesystem;
backup

tekshiriladi.

Muhim data mavjud diskda write-intensive test va repair amalidan oldin image yoki backup olinadi.

Bog‘liq tushunchalar

Magnetic storage, Platter, Sector, Seek time, Rotational latency, CMR, SMR, SATA, SAS, SMART, RAID