A Seagate Technology körülbelül két éve kezdte meg a zsindelyes mágneses rögzítő (SMR) merevlemezek szállítását. Ez alatt az időszak alatt a cég hozzávetőleg négymillió alkalmas meghajtót adott el, ami az ezalatt szállított összes HDD-nek alig egy százaléka. Ennek ellenére a Seagate pozitívan áll hozzá ezekhez az eszközökhöz, és nagy reményeket fűz az SMR-hez.

A mágneses rögzítés csempézett technológiája mintegy 25%-kal növeli a lemezeken a rögzítési sűrűséget a sávok egymással való részleges átfedése miatt. Az egymást átfedő sávok lelassítják a rögzítési folyamatot, mert egy sáv rögzítése során a közelben (pontosabban a bandának nevezett sávcsoportban) található műsorszámok tartalmát kell felülírni. Az SMR merevlemezek lassú írási sebességének kompenzálására a meghajtógyártóknak speciális firmware-t kell létrehozniuk, amely optimalizálja a szekvenciális írási műveleteket. Alternatív megoldásként a merevlemezeket használó operációs rendszernek és/vagy alkalmazásoknak meg kell érteniük, hogy SMR merevlemezzel van dolguk, és csak szekvenciális írási műveleteket kell végrehajtaniuk a merevlemezek bizonyos területein.

Mindenesetre a csempézett rögzítési technológiát használó HDD-k lassabbak, mint a merőleges rögzítési technológiát használó HDD-k. Mivel a maximális kapacitású merevlemezeket elsősorban az adatközpontok követelik meg, az ilyen teljesítménykorlátozások meglehetősen elfogadhatóak. Azok az adatközpontok azonban, amelyek SMR merevlemezeket kezdenek használni az adattárolás növelésére, kénytelenek saját szoftvereiket finomítani, ami lassítja az ilyen HDD-k terjedését.

Bár az SMR lemezes merevlemezek használata számos funkcióval rendelkezik, amíg a TDMR (kétdimenziós rögzítési technológia) és HAMR (termális mágneses rögzítési technológia) technológián alapuló merevlemezek piacra kerülnek, addig az SMR lemezekre épülő merevlemezek fejlődnek. A Seagate mára megtanulta elrejteni az adatközponti alkalmazások csempézett írási technológiájának hiányosságait.

"Körülbelül négymillió csempézett merevlemezt szállítottunk le" Dave Mosley, a Seagate műveletekért és technológiáért felelős ügyvezető alelnöke mondta a befektetőkkel és pénzügyi elemzőkkel folytatott megbeszélésen. „Ezt nagyon sikeres eredménynek tartjuk, mert sokat tanultunk ügyfeleink alkalmazásairól. Készek vagyunk elrejteni a csempézett rögzítési technológia hiányosságait többszintű adattároló rendszerekkel, gyorsítótárazó rendszerekkel stb.,[hogy ügyfeleinknek] ne kelljen komoly változtatásokat végrehajtaniuk a programjaikon."

A Seagate együttműködik ügyfeleivel, akik a csempézett merevlemezekre szeretnének alkalmazásokat testre szabni, de a cég folyamatosan dolgozik saját firmware-én is, amely elrejti az SMR funkciókat olyan esetekben, amikor az alkalmazásváltás nehézkes vagy lehetetlen.

„Nagyon elégedettek vagyunk az [SMR-meghajtókkal] elért előrehaladással, különféle platformokhoz szállítunk csempézett merevlemezeket, és készen állunk a termelés bővítésére 2016-ban.” Mosley úr mondta.

Az adatok archiválására szolgáló merevlemezeken (a Seagate Archive sorozat) kívül a Seagate már csempézett lemezeket használ a kliens külső és mobil meghajtóiban (Samsung és Seagate márkanév alatt árusítva), és azt tervezi, hogy SMR-t használ más merevlemezekhez. Mivel a kliens operációs rendszerek és alkalmazások nem változnak egyik napról a másikra, a cégnek olyan speciális merevlemez-architektúrát kell kifejlesztenie a személyi számítógépekhez, amely figyelembe veszi a csempézett technológia sajátosságait, és kiegyenlíti a gyorsítótárazási és adatelrendezési rendszerek alacsony írási sebességét a mágnesen. tányérok.

Manapság az egy főre jutó adatforgalom exponenciálisan növekszik, és az ezekhez az adatokhoz tárolási megoldásokat kínáló cégek mindent megtesznek eszközeik rendelkezésre álló kapacitásának növelése érdekében. A Seagate Shingled Magnetic Recording (SMR) csempe mágneses rögzítési technológiája javítja a felvételi sűrűséget, 25%-kal növelve a lemez kapacitását. Ez úgy lehetséges, hogy az egyes lemezeken növeli a vágányok számát és csökkenti a köztük lévő távolságot. A pályák egymásra vannak helyezve (mint a cserepek a tetőn), ami lehetővé teszi több adat rögzítését anélkül, hogy növelné a lemez területét. Új adatok írásakor a sávok átfedik egymást, vagy „csonkolódnak”. Tekintettel arra, hogy a lemezfej olvasási eleme kisebb, mint az íróelem, még csonka sávról is képes adatokat olvasni anélkül, hogy megsértené azok integritását és megbízhatóságát.

Az SMR technológiához azonban a következő probléma társul: az információk felülírásához vagy frissítéséhez nemcsak a szükséges töredéket kell felülírni, hanem az utolsó sávokon lévő adatokat is. Mivel a felvevő szélesebb, a szomszédos sávokon rögzíti az adatokat, ezért ezeket is felül kell írni. Így az alsó sáv adatainak módosításakor a legközelebbi átfedő sávon kell javítani az adatokat, majd a következőn, és így tovább, amíg a teljes lemezt át nem írják.

Emiatt az SMR lemezen lévő műsorszámok kis csoportokba, úgynevezett szalagokba vannak csoportosítva. Egymásra helyezve csak az ugyanazon a szalagon lévő műsorszámokat. Ennek a csoportosításnak köszönhetően bizonyos adatok frissítése esetén nem a teljes lemezt kell átírni, hanem csak korlátozott számú sávot, ami nagyban leegyszerűsíti és felgyorsítja a folyamatot. Minden lemeztípushoz saját szalagos architektúra kerül kialakításra, figyelembe véve az alkalmazási kört. Minden Seagate termékcsaládot egy adott alkalmazáshoz és környezethez terveztek, és az SMR technológia megfelelő használat esetén biztosítja a legjobb eredményt.

A Seagate SMR az a technológia, amely kielégíti az egyre növekvő kapacitásigényt. Ma aktívan fejlesztik, és más innovatív módszerekkel kombinálva a következő generációs merevlemezek rögzítési sűrűségének növelésére használható.

De mindenekelőtt meg kell érteni az alkalmazás néhány árnyalatát.

Háromféle eszköz létezik, amelyek támogatják a csempézett rögzítést:

Autonóm (meghajtó által kezelt)

Az ezekkel az eszközökkel való munkavégzés nem igényli a gazdagép szoftverének módosítását. Az összes írási/olvasási logikát maga az eszköz szervezi. Ez azt jelenti, hogy egyszerűen telepíthetjük őket, és pihenhetünk? Nem.

A Drive Managed írási technológiát megvalósító meghajtók általában nagy mennyiségű visszaírási gyorsítótárral rendelkeznek (lemezenként 128 MB-tól). Ebben az esetben a szekvenciális kérések feldolgozása körülírási módban történik. Az ezen a rögzítési technológián alapuló eszközök és tárolórendszerek fejlesztői előtt álló fő nehézségek a következők:

1. A gyorsítótár mérete korlátozott, és ahogy megtelik, kiszámíthatatlan eszközteljesítményt kaphatunk.
2. A gyorsítótár erőteljes öblítésekor néha jelentős késleltetési szintek lépnek fel.
3. A szekvenciák meghatározása nem mindig triviális feladat, bonyolult esetekben teljesítményromlással számolhatunk.

Ennek a megközelítésnek a fő előnye az eszközök teljes visszamenőleges kompatibilitása a meglévő operációs rendszerekkel és alkalmazásokkal. Ha jól ismeri feladatát, vásárolhat Drive Managed eszközöket, és élvezheti a technológia előnyeit. A cikk további részében látni fogja az ilyen eszközök tesztelésének eredményeit, és el tudja dönteni, hogyan felelnek meg Önnek.

Gazda kezelve

Ezek az eszközök az ATA- és SCSI-kiterjesztéseket használják a lemezekkel való interakcióhoz. Ez egy más típusú eszköz (14 óra), amely jelentős változtatásokat igényel a teljes Storage Stack-en, és nem kompatibilis a klasszikus technológiákkal, vagyis az alkalmazások és operációs rendszerek speciális adaptációja nélkül nem fogja tudni használni ezeket a meghajtókat. A gazdagépnek szigorúan egymás után kell írnia az eszközökre. Ugyanakkor az eszköz teljesítménye 100%-ban kiszámítható. De a magasabb szintű szoftverek megfelelő működése szükséges ahhoz, hogy a tároló alrendszer teljesítménye valóban kiszámítható legyen.

Host Aware

Ezek hibrid megoldások, amelyek egyesítik az eszközfelügyelt és a gazdagép által kezelt technológiák előnyeit. Az ilyen meghajtók vásárlásával visszafelé kompatibilitási támogatást kapunk azzal a lehetőséggel, hogy speciális ATA és SCSI bővítményeket használhatunk az SMR eszközökkel való optimális munkavégzés érdekében. Vagyis mindketten egyszerűen írhatunk eszközökre, ahogy korábban is tettük, és ezt a legoptimálisabb módon tehetjük.

A Host Managed és Host Aware eszközökkel való munkavégzés érdekében néhány új szabványt fejlesztenek ki: a ZBC és a ZAC, amelyeket a T10 / T13 tartalmaz. A ZBC az SCSI kiterjesztése, és a T10 ratifikálta. Szabványok kidolgozása folyamatban van az SMR meghajtókra, de a jövőben más eszközökre is alkalmazhatók lehetnek.

A ZBC/ZAC egy logikai eszközmodellt határoz meg, ahol a fő elem egy zóna, amely LBA tartományként van leképezve.

A szabványok háromféle logikai zónát határoznak meg, amelyekre az eszközök fel vannak osztva:

1. Hagyományos zóna - olyan zóna, amellyel hagyományos módon dolgozhatunk, mint a hagyományos merevlemezekkel. Azaz írhatunk szekvenciálisan és véletlenszerűen.

2. Kétféle írási mutatózóna:

2.1. Szekvenciális írás preferált - a fő zónatípus a Host Aware eszközöknél, a szekvenciális írás előnyben részesített. Az eszközökre történő véletlenszerű írások kezelése az eszközfelügyelt eszközökhöz hasonlóan történik, és teljesítménycsökkenést okozhat.

2.2. Csak szekvenciális írás – a fő zónatípus a Host Manged eszközökhöz, csak a szekvenciális írás lehetséges. A véletlenszerű írás nem megengedett, és az erre irányuló kísérletek hibát adnak vissza.

Minden zónának megvan a saját írási mutatója és saját állapota. A HM írási típust támogató összes eszköz esetében a következő írási parancs első LBA-jának meg kell egyeznie az írásmutató pozíciójával. A HA eszközök esetében a Write Pointer tájékoztató jellegű, és a lemezkezelés optimalizálására szolgál.

Az új logikai struktúra mellett új parancsok jelennek meg a szabványokban:

A REPORT_ZONES a fő módszer, amelyen keresztül információkat kaphat az eszköz meglévő zónáiról és azok állapotáról. Erre a parancsra válaszul a lemez jelenti a meglévő zónákat, azok típusait (hagyományos, szekvenciális írás szükséges, szekvenciális írás preferált), zóna állapotát, méretét, az írási mutató helyére vonatkozó információkat.

A RESET_WRITE_POINTER a ZBC-eszközök TRIM parancsának utódja. Amikor hívják, a zóna törlődik, és az írási mutató a zóna elejére kerül.

Három választható parancs használható a zóna állapotának kezelésére:

OPEN_ZONE
CLOSE_ZONE
FINISH_ZONE

Új információk kerültek a VPD oldalakra, beleértve a nyitott zónák maximális számát a jobb teljesítmény érdekében és a jobb teljesítményű véletlenszerű írásokhoz elérhető zónák maximális számát.

A tárológyártóknak gondoskodniuk kell a HA/HM eszközök támogatásáról a verem minden szintjén végrehajtott változtatásokkal: könyvtárak, ütemezők, RAID-motor, logikai kötetek, fájlrendszerek.

Ezenkívül kétféle interfészt kell biztosítania az alkalmazások működéséhez: egy hagyományos interfészt, egy tömb megszervezését eszközzel kezelt eszközként és egy virtuális kötet megvalósítását HOST AWARE eszközként. Erre azért van szükség, mert az alkalmazásoknak közvetlenül a HM/HA eszközökkel kell működniük.

Általában a HA-eszközökkel végzett munka algoritmusa a következő:

1. Határozza meg az eszközkonfigurációt a REPORT_ZONES használatával
2. Határozza meg a véletlenszerű felvételi területeket
2.1. A mennyiséget a készülék képességei korlátozzák
2.2. Ezekben a zónákban nincs szükség a Write Pointer pozíciójának nyomon követésére
3. Használja a többi zónát a szekvenciális íráshoz, és használja a Write-Pointer pozícióinformációit, és csak szekvenciális írást végez.
4. Szabályozza a nyitott zónák számát
5. Használja a szemétgyűjtést a zónakészlet felosztásához

Egyes írási technikák alkalmazhatók a meglévő, teljesen flash tárolórendszerekből, amelyeknél megoldódott a prosztata szekvenciális írás és a szemétgyűjtés problémája.

A RAIDIX laboratóriumában tesztelte a Seagate SMR meghajtókat, és néhány javaslatot ad a használatukra. Ezek a meghajtók abban különböznek egymástól, hogy eszközkezelésűek, és nem igényelnek jelentős változtatásokat az alkalmazáson.

A tesztelés során megpróbáltuk tesztelni az ilyen meghajtókkal szembeni teljesítményelvárásokat, és megérteni, mire használhatjuk őket.

A tesztek két Seagate Archive HDD-t érintettek, amelyek kapacitása 8000 GB.
A tesztelést a Debian 8.1-es verziójú operációs rendszeren végeztük
CPU Intel i7 c 2,67 MHz
16 GB RAM
A meghajtók SATA 3 interfésszel rendelkeznek, a vezérlőt AHCI módba kapcsoltuk.

Kezdetben egy Érdeklődés lekérdezés futtatásával adunk tájékoztatást az eszközökről.

Ehhez az sg3-utils segédprogramkészletet használtuk.

sg_inq /dev/sdb
szabványos ÉRDEKLŐDÉS:
PQual=0 Device_type=0 RMB=0 version=0x05
NormACA=0 HiSUP=0 Resp_data_format=2
SCCS=0 ACC=0 TPGS=0 3PC=0 Védelem=0 BQue=0
EncServ=0 MultiP=0 Addr16=0
WBus16=0 Sync=0 Linked=0 CmdQue=0
hossz=96 (0x60) Periféria típusa: lemez
Eladó azonosítója: ATA
Termékazonosító: ST8000AS0002-1NA
Termék felülvizsgálati szint: AR13
Egység sorozatszáma: Z84011LQ

A 83. oldalon a VPD.

sg_inq /dev/sdb -p 0x83
VPD ÉRDEKLŐDÉS: Eszközazonosító oldal
Az 1-es számú megnevezési leíró, a leíró hossza: 24
kijelölő_típus: szállítóspecifikus , kódkészlet: ASCII

gyártóspecifikus: Z84011LQ
2. számú megnevezési leíró, leíró hossza: 72
jelölőtípus: T10 szállítóazonosító, kódkészlet: ASCII
a megcímzett logikai egységhez kapcsolódik
gyártó azonosítója: ATA
gyártóspecifikus: ST8000AS0002-1NA17Z Z84011LQ

Semmi különöset nem láttunk. A zónainformációk olvasására tett kísérletek kudarcot vallottak.

A RAIDIX különféle iparágakban működő tárolórendszerekhez készít szoftvereket, és igyekeztünk nem speciális vagy fizetős benchmarkokat használni.

Kezdjük azzal, hogy ellenőrizzük a lemezek streaming teljesítményét a belső és külső sávokon. A teszteredmények az eszköz elvárt maximális teljesítményét adják, és elsősorban az olyan feladatokkal összhangban állnak, mint az adatarchiválás.

A blokk alrendszer beállításaihoz nem nyúltunk. A tesztelést úgy végezzük, hogy az adatokat lemezekre írjuk 1 megabájtos blokkokban. Ehhez a fio v.2.1.11 benchmarkot használjuk.

A jobok csak az eszköz elejétől való eltolásukban térnek el egymástól, és egymás után indulnak el. A libaio van kiválasztva I/O könyvtárnak.

Az eredmények jól néznek ki:

A teljesítmény a külső és belső pályákon közel 2-szeres eltérést mutat.
Időszakos teljesítménycsökkenést látunk. Az archiváláshoz nem kritikusak, de más feladatoknál problémát jelenthetnek. A tárolórendszer visszaírási gyorsítótárának megfelelő működése esetén feltételezzük, hogy nem fogunk ilyen helyzetet megfigyelni. Hasonló élményben volt részünk, mindkét meghajtóból RAID 0 tömböt hoztunk létre, 2 GB RAM gyorsítótárat különítettünk el minden meghajtóhoz, és nem tapasztaltunk teljesítménycsökkenést.

Olvasáskor a hibák nem láthatók. A későbbi tesztek azt mutatják, hogy az SMR lemezek teljesítménye nem különbözik a hagyományos lemezektől.

Most érdekesebb teszteket fogunk végezni. Fussunk le egyszerre 10 szálat különböző eltolásokkal. Ezt azért tesszük, hogy ellenőrizzük a pufferelés helyességét, és megnézzük, hogyan működnek a lemezek CCTV, Video Ingest és hasonló feladatok esetén.
A grafikonok az összes munka teljes termelékenységét mutatják:

A lemez jól bírta a terhelést!

A teljesítmény 90 MB/s marad, egyenletesen elosztva a szálak között, és nincsenek jelentősebb esések. Az olvasás ütemezése teljesen hasonló, csak 20 MB-tal megemelve. Videótartalom tárolására és terjesztésére, nagy fájlok cseréjére a teljesítmény megfelelő, és gyakorlatilag nem különbözik a hagyományos lemezek teljesítményétől.

Ahogy az várható volt, a lemezek jól teljesítettek a streaming olvasásban és írásban, és a többszálas működés kellemes meglepetés volt számunkra.

Térjünk át a "véletlenszerű" olvasásra és írásra. Nézzük meg, hogyan viselkednek a lemezek a klasszikus vállalati feladatokban: DBMS-fájlok tárolása, virtualizáció stb. Ezen kívül a metaadatokkal való gyakori munka és például egy tömbön engedélyezett deduplikáció "véletlenszerű" műveletek közé tartozik.

16 kilobájtos blokkokban tesztelünk, és továbbra is helyesek vagyunk.
A tesztben több feladatot is beállítottunk különböző sormélységgel, de nem adjuk meg a teljes eredményt. Csak a teszt eleje tájékoztató jellegű.

Az első 70,5 másodpercben irreális 2500 IOps-t látunk merevlemezen. Ez gyakori meghibásodásokat okoz. Úgy tűnik, ebben a pillanatban a puffer meg van írva, és időszakonként visszaállítja. Ezután éles csökkenés következik be 3 IOps-ra, ami a teszt végéig tart.

Ha vár néhány percet, a gyorsítótár visszaállítása után a helyzet megismétlődik.

Várható, hogy kis számú véletlenszerű művelettel a lemez jól fog viselkedni. De ha intenzív terhelésre számítunk a készüléken, akkor jobb, ha tartózkodunk az SMR lemezek használatától. A RAIDIX azt javasolja, hogy amikor csak lehetséges, helyezzen át minden metaadatokat tartalmazó munkát külső eszközökre.

Mi a helyzet a véletlenszerű olvasással?
Ebben a tesztben a válaszidőt 50 ms-ra korlátoztuk. A készülékeink jól működnek.

A leolvasás 144-165 IOP tartományba esik. A számok önmagukban nem rosszak, de a 20 IOP terjedése kissé ijesztő. Összpontosítson az alsó sorra. Az eredmény nem rossz, a klasszikus korongok szintjén.

Változtassunk egy kicsit a szemléletünkön. Vessünk még egy pillantást a nagyszámú fájllal való munkavégzésre.
Az SGI frametest segédprogramja segít ebben. Ez a referenciaérték arra szolgál, hogy tesztelje a tárolórendszer teljesítményét tömörítetlen videó szerkesztésekor. Minden keret külön fájl.

Létrehoztunk egy xfs fájlrendszert, és a következő opciókkal csatoltuk:
-o noatime,nodiratime,logbufs=8,logbsize=256k,largeio,inode64,swalloc,allocsize=131072k,nobarrier

Futtassa a kerettesztet a következő paraméterekkel:

./frametest -w hd -n 2000 /test1/

A benchmark 2000 8 MB-os fájlt hoz létre.

A teszt eleje jól sikerült:

Átlagos részletek:

Utolsó 1 másodperc: 0,028 ms 79,40 ms 79,43 ms 100,37 MB/s 12,6 fps
5s: 0,156 ms 83,37 ms 83,53 ms 95,44 MB/s 12,0 fps

De 1500 képkocka rögzítése után a helyzet jelentősen romlik:

Átlagos részletek:
Nyissa meg az I/O képkocka adatátviteli sebességet
Utolsó 1 másodperc: 0,035 ms 121,88 ms 121,92 ms 65,39 MB/s 8,2 fps
5s: 0,036 ms 120,78 ms 120,83 ms 65,98 MB/s 8,3 fps

Átlagos részletek:
Nyissa meg az I/O képkocka adatátviteli sebességet
Utolsó 1 másodperc: 0,036 ms 438,90 ms 438,94 ms 18,16 MB/s 2,3 fps
5s: 0,035 ms 393,50 ms 393,55 ms 20,26 MB/s 2,5 fps

Csináljunk egy olvasási tesztet:

./frametest -r hd -n 2000 /test1/

A teszt során a teljesítmény kiváló:

Átlagos részletek:
Utolsó 1 másodperc: 0,004 ms 41,09 ms 41,10 ms 193,98 MB/s 24,3 fps
5s: 0,004 ms 41,09 ms 41,10 ms 193,98 MB/s 24,3 fps

Jelenleg az SMR lemezekhez speciális fájlrendszereken dolgoznak.
A Seagate egy ext4-alapú SMR_FS-EXT4-et fejleszt. Több, kifejezetten Device Managed SMR meghajtókhoz tervezett naplószerkezetű fájlrendszert is lehet találni, de egyik sem nevezhető kiforrott, implementációra ajánlott terméknek. A Seagate az SMR meghajtó Host Aware változatát is fejleszti, amelynek még az év vége előtt el kell készülnie.

Milyen következtetéseket vonhatunk le a teljesítménymérések eredményeiből?
A Device Managed eszközök biztonságosan használhatók olyan feladatokhoz, amelyek nem különböznek egymástól az intenzív rögzítésben. Nagyon jól megbirkóznak az egyszálas és többszálas rögzítés feladataival. Kiválóan alkalmasak az adatok olvasására. A metaadat-frissítésekre vonatkozó időszakos "véletlenszerű" lemezkéréseket egy nagy gyorsítótár veszi fel.

Az intenzív „véletlenszerű” rögzítéssel vagy nagyszámú fájl frissítésével jellemezhető problémák megoldására az ilyen eszközök nem nagyon alkalmasak, legalábbis további technikai eszközök használata nélkül.

A tesztelt meghajtók MTBF paramétere 800 000 óra, ami másfélszer alacsonyabb, mint például a NAS meghajtóké. A lemezek nagy mennyisége jelentősen megnöveli a helyreállítási időt, és szinte lehetetlenné teszi a rendszeres adathordozó-ellenőrzést. Javasoljuk, hogy az ilyen meghajtókkal való tárolás tervezésekor támaszkodjon 2-nél nagyobb paritású RAID-re és/vagy olyan megközelítésekre, amelyek csökkentik az újraépítési időt (pl. Parity Declustering).

A Seagate szakemberei által kifejlesztett Shingled Magnetic Recording (SMR) technológia hamarosan lehetővé teszi a merevlemezes lemezek adatsűrűségének 25%-os növelését az alapvetően új sávelrendezésnek köszönhetően. Jövőre beindul a 3,5 hüvelykes, 5 TB kapacitású merevlemezek tömeggyártása, 2020-ra pedig az ilyen meghajtók maximális mennyisége eléri a 20 TB-ot.

információrobbanás

Szakértők szerint a világ mintegy 7 milliárd fős lakossága jelenleg évente összesen 2,7 zettabájtnyi adatot generál. És nem kell informatikai szakértőnek lenni ahhoz, hogy megértse, ez a szám minden következő évben csak növekedni fog. Ennek egyik tényezője az internethez vezetékes vonalon és a nyilvános vezeték nélküli hozzáférési területeken és mobilhálózatokon keresztül történő csatlakozáshoz használt csatornák sávszélességének növekedése. Évről évre növekszik a felhőtárhelyre feltöltött, illetve az otthoni PC-k merevlemezein és a NAS-meghajtókon tárolt adatok (és mindenekelőtt a médiafájlok) mennyisége. És ez teljesen természetes. Először is, nő a háztartási fotó- és videokamerák felbontása, és ennek következtében a tárolt képek és videofelvételek mennyisége, azonos számú felvétellel és videóidőzítéssel. Másodszor, az internetelérési csatornák sávszélességének növekedése miatt sokkal jobb minőségű médiatartalmak streamelése vált lehetővé. Természetesen a nagy felbontású videók (különösen sztereoszkópikus formátumban) sokkal több tárhelyet igényelnek, mint a normál felbontású fájlok.

Komoly tényező, amely további terhelést jelent az adattároló rendszereken, a mobileszközök – elsősorban az okostelefonok és táblagépek – flottájának rohamos növekedése. Mivel az ilyen kütyük általában viszonylag kis mennyiségű belső memóriával vannak felszerelve, tulajdonosaiknak gyakran külső meghajtókat kell használniuk mind a saját maguk által generált, mind a kívülről letöltött médiatartalom tárolására.

John Rydning, az IDC piackutató cég merevlemezek piackutatási részlegének alelnöke szerint a merevlemez-ipar jelenleg jelentős növekedési időszakot él át. A szállított meghajtók teljes kapacitását petabájtban mérik, és ennek a mutatónak az éves növekedése körülbelül 30%. Ugyanakkor a fejlesztőknek évente kevesebb mint 20%-kal sikerül növelniük a mágneses rögzítés fajlagos sűrűségét.

Így a merevlemezeknél alkalmazott technológiák folyamatos fejlesztése ellenére ezen alkatrészek gyártói nem tudnak lépést tartani a rohamosan növekvő piaci igényekkel. A fejlesztőket azonban aligha lehet ezért hibáztatni, akik már most fáradhatatlanul keresik a mágneses rögzítési sűrűség növelésének újabb és újabb módjait.

A Seagate például 2007-ben úttörő szerepet játszott a merőleges mágneses rögzítés (PMR) technológiában a kereskedelmi merevlemezeken. A mágneses domének a lemez síkjával nem párhuzamos, hanem arra merőleges orientációja miatt lehetővé vált a sáv méretének csökkentése, és ezáltal egy lemez kapacitásának 250 GB-ig történő növelése.

Öt évvel később ennek a technológiának a szisztematikus fejlesztésének köszönhetően sikerült négyszeresére növelni a mágneses rögzítés fajlagos sűrűségét, és egy lemezre 1 TB adatot illeszteni. Ez az eredmény 3,5 hüvelykes, 4 TB kapacitású merevlemezek tömeggyártásához vezetett. A jelenlegi körülmények között azonban ez már nem elég.

A felhasználói igények és a merevlemez-meghajtó teljesítménye közötti növekvő szakadék áthidalásának egyik módja a Seagate által kifejlesztett Shingled Magnetic Recording (SMR) technológia bevezetése. Lássuk, mi ennek a megoldásnak a lényege.

Zsindely elve

A legtöbb olvasó valószínűleg tudja, hogy a merevlemez-tányérok felületén lévő adatok az úgynevezett sávokon vannak rögzítve, amelyeket koncentrikus körök halmazaként lehet leegyszerűsíteni (1. ábra). Minél kisebb a sávok szélessége és a köztük lévő intervallumok, annál nagyobb a fajlagos rögzítési sűrűség, és ennélfogva a meghajtó kapacitása azonos formai tényezővel és tányérszámmal.

Rizs. 1. A pálya elrendezése
a mágneses lemez felületén

A mágneses rögzítés hagyományos módszerénél a minimális sávszélességet a merevlemezfej rögzítőelemének fizikai méretei határozzák meg (2. ábra). Mára a mágneses fejelemek miniatürizálásának határát már elértük, méretük további csökkentése a meglévő technológiák segítségével lehetetlen.

Rizs. 2. A pályák hagyományos elrendezésével azok minimális szélessége
korlátozza a meghajtó mágneses fejének rögzítőelemének mérete

Az SMR technológia lehetővé teszi ennek a korlátozásnak a megkerülését és a fajlagos rögzítési sűrűség növelését a sávok sűrűbb elrendezése miatt, amelyek részben egymásra helyezkednek, mint egy cseréptető elemei (3. ábra). Az új adatok írásakor a korábban mentett adatokat tartalmazó sávok levágásra kerülnek, mintha. Mivel a mágneses fej leolvasó elemének szélessége kisebb, mint a rögzítőelem szélessége, a lemezen lévő összes adat továbbra is leolvasható a vágott sávokról anélkül, hogy ez veszélyeztetné ezen információk integritását és biztonságát.

Rizs. 3. Az SMR technológia alkalmazásakor a pályák szorosabban vannak elrendezve,
átfedve egymást

Miközben minden egyszerű és világos. Ha azonban új adatokat kell írnia a meglévők fölé, akkor probléma adódik. Végül is ebben az esetben nem csak közvetlenül ezt a töredéket kell felülírnia, hanem a következő sávokon lévő adatblokkokat is. Mivel a mágneses fej rögzítőeleme szélesebb, mint az olvasóelem, a felülírási folyamat megsemmisíti a szomszédos sávok szomszédos területein korábban tárolt adatokat (4. ábra). Így a korábban rögzített információk integritásának biztosítása érdekében ezeket a blokkokat először pufferelni kell, majd vissza kell írni a megfelelő sávra. Ezenkívül ezt a műveletet egymás után meg kell ismételni az összes következő sávnál - amíg el nem éri a mágneses lemez munkaterületének határát.

Rizs. 4. Adatok felülírása folyamatban az egyiken
vágányok közül a szomszédos vágány egy szakasza érintett lesz

Ezt a funkciót szem előtt tartva az SMR technológiás merevlemezek sávjait kis csoportokra - úgynevezett csomagokra - osztják (5. ábra). Ez a megközelítés rugalmasabb vezérlést biztosít az adatok hozzáadásának és felülírásának folyamata felett, és ami a legfontosabb, lehetővé teszi a további felülírási ciklusok számának csökkentését, és ezáltal a meghajtó teljesítményének növelését. Még ha a csomag már megtelt, egy adatblokk cseréjekor csak korlátozott számú sáv szakaszait kell átírni (a csomag határáig).

Rizs. 5. A pályák elrendezése a csomagban

A meghajtón lévő csomagok szerkezete az adott modell hatókörétől függően eltérő lehet. Így minden merevlemez-családhoz egyedi csomagstruktúra hozható létre, amely e meghajtók konkrét felhasználására van optimalizálva.

Fontos megjegyezni, hogy az SMR technológia bevezetése nem igényel jelentős változtatásokat a mágneses fejek kialakításában és ezen alkatrészek gyártási folyamatának átalakításában. Ezzel az új meghajtók költségei szinten maradnak, és a nagyobb kapacitás miatt még vonzóbb mutatókat érhetünk el az adattárolás egységköltségére vonatkozóan.

Következtetés

Tehát az SMR technológia egy nagyon hatékony megoldás, amely lehetővé teszi, hogy rövid időn belül és minimális költséggel kielégítse a merevlemezek maximális kapacitásának növelése iránti növekvő igényt. Az SMR technológia bevezetésének első szakaszában 25%-kal növeli az adatrögzítési sűrűséget - 1-ről 1,25 TB-ra 3,5 hüvelykes lemezenként. Így jövőre már 5 TB kapacitású merevlemezeket lehet gyártani.

Fontos megjegyezni, hogy az SMR technológia bevezetése esetén a meghajtók kapacitásának növelése a mágneses fejek és/vagy merevlemez-tányérok számának növelése nélkül valósul meg. Így a nagyobb kapacitású új merevlemezek ugyanolyan megbízhatóak lesznek, mint a korábban gyártott, azonos formájú modellek. Ráadásul, mint fentebb említettük, az SMR technológia bevezetése nem igényel jelentős változtatásokat a merevlemez kialakításában. Ez különösen lehetővé teszi ugyanazon mágneses fejek és lemezek használatát, mint a jelenlegi modellekben.

Az SMR másik előnye, hogy ezt a megoldást különféle mágneses rögzítési technológiákkal kombinálhatja. Jelenleg merőleges mágneses rögzítéssel rendelkező merevlemezeken használják, de a jövőben más megoldásokkal kombinálva is használható, amelyek még nagyobb fajlagos rögzítési sűrűséget tesznek lehetővé.

A cikk a Seagate anyagain alapul

A körülöttünk lévő világ egyre mobilabb, és az embereknek egyre nagyobb kapacitásra van szükségük azokon az eszközökön, amelyekkel digitális információkat hoznak létre és használnak. A Seagate elemzői azt jósolják, hogy 2015-re húszszorosára fog nőni azon családok száma, amelyek havonta legalább 1 TB adatot hoznak létre – rögzített és megtekintett streaming videókat, fényképeket, zenét stb.

Egy időben a Seagate volt az elsők között, amely olyan lemezt vezetett be a piacon, amely támogatja a merőleges rögzítési technológiát. Ennek a technológiának köszönhetően 2007-re a cég akár 250 GB kapacitású lemeztálcákat is ki tudott fejleszteni (® sorozat). Öt évvel később ugyanez a technológia lehetővé tette, hogy hüvelykenként rekordszámú sávot helyezzenek el a lemezen, és a felvételi sűrűséget tányéronként 1 TB-ra növeljék. De még ezt a kivételes kapacitást (1 TB tányéronként, összesen 4 TB lemezenként) már a modern felhasználók elégtelennek tartják.

A Seagate SMR technológia ismerete
A Seagate Shingled Magnetic Recording (SMR) technológiája a rögzítési sűrűség új szintjét jelenti, amely 25%-kal növeli a lemez kapacitását azáltal, hogy megnöveli a tányéronként hüvelykenkénti műsorszámok számát.

A hagyományos technológiáknál a sávok szélességét és a köztük lévő távolságot a lemezfejen lévő író-olvasó elemek mérete határozza meg (1. ábra).

Rizs. 1. A sávelosztás hagyományos módszere.

Technológiailag a modern merevlemezek olvasási és írási elemei merőleges mágneses rögzítés alapján elérték képességeik határát. A meglévő technológiák keretein belül lehetetlen tovább csökkenteni mind ezen elemek méretét, mind az írási és olvasási sávok méretét.

Az SMR technológia lehetővé teszi a felvételi sűrűség növelését a műsorszámok közötti távolság csökkentésével. A pályák úgy vannak egymásra rakva, mint a cserepek a tetőn, így több adat rögzíthető ugyanazon a helyen. Új adatok írásakor a sávok átfedik egymást, vagy „csonkolódnak”. Tekintettel arra, hogy a lemezfej olvasási eleme kisebb, mint az íróelem, még csonka sávról is képes adatokat olvasni anélkül, hogy megsértené azok integritását és megbízhatóságát. Ezenkívül a csempézett mágneses rögzítésnél jól használhatók a hagyományos típusú író- és olvasóelemek. Ennek köszönhetően egy új termék előállítása nem igényel jelentős beruházást, így nem kell drágítani az új technológiát támogató merevlemezeket.

Rizs. 2. A nyomvonalak szétválasztása SMR technológiával

Az SMR technológiához azonban a következő probléma társul: ha át kell írni vagy frissíteni kell az információk egy részét, akkor nem csak a szükséges töredéket kell átírni, hanem a következő sávokon lévő adatokat is. Mivel a rögzítőelem szélesebb, mint a sáv nem átfedő területe, ez rögzíti a szomszédos sávok adatait is, ami azt jelenti, hogy később ezeket felül kell írni (3. ábra). Így az alsó sáv adatainak módosításakor a legközelebbi átfedő sávon kell javítani az adatokat, majd a következőn, és így tovább, amíg a teljes lemezt át nem írják.

Rizs. 3. A rögzítőelem átfedi az egymást átfedő sávokat

Emiatt az SMR lemezen lévő műsorszámok kis csoportokba, úgynevezett szalagokba vannak csoportosítva. Egymásra helyezve csak az ugyanazon a szalagon lévő műsorszámokat (4. ábra). Ennek a csoportosításnak köszönhetően bizonyos adatok frissítése esetén nem a teljes lemezt kell átírni, hanem csak korlátozott számú sávot, ami nagyban leegyszerűsíti és felgyorsítja a folyamatot.

Rizs. 4. A szalag szerkezete az SMR lemezen

Minden lemeztípushoz saját szalagos architektúra kerül kialakításra, figyelembe véve az alkalmazási kört. Minden Seagate termékcsaládot egy adott alkalmazáshoz és környezethez terveztek, és az SMR technológia segít a legjobb eredmény elérésében.

Összegezve
A Seagate SMR egy hatékony technológia, amely kielégíti az egyre növekvő kapacitásigényt. Az SMR technológiát jelenleg aktívan fejlesztik, és más innovatív módszerekkel kombinálva felhasználható a következő generációs merevlemezek rögzítési sűrűségének növelésére.

A Seagate és partnerei továbbra is tesztelik és fejlesztik a csempézett mágneses rögzítési módszert, hogy teljes mértékben kihasználják annak előnyeit a különböző típusú meghajtók esetében. A Seagate szakértői már ma is vezetik a munkacsoportok tagjait az SMR technológia használatának legjobb módjainak szabványosítása érdekében.

A Seagate 2014-ben mutatta be következő – a világon elsőként – innovatív fejlesztését, melynek köszönhetően kapacitásuk már az első generációban 25%-kal meghaladja a hagyományos megoldások kapacitását. Az SMR technológia bevezetése lehetővé teszi a Seagate fejlesztői számára, hogy javítsák a meglévő meghajtók architektúráját, így azok beszerzése gazdasági szempontból is jövedelmezőbb lesz.

1 Seagate piackutatás, 2013. augusztus

Manapság sokan úgy gondolják, hogy a mágneses merevlemezek túl lassúak, megbízhatatlanok és műszakilag elavultak. Ugyanakkor a szilárdtestalapú meghajtók ezzel szemben dicsőségük csúcsán vannak: minden mobileszköznek van flash memóriára épülő adathordozója, és még az asztali PC-k is használnak ilyen meghajtókat. Kilátásaik azonban nagyon korlátozottak. A CHIP előrejelzése szerint az SSD-k drágulnak még egy kicsit, az adatsűrűség, így a meghajtó kapacitása valószínűleg megduplázódik, majd eljön a vége. Az 1 TB-os SSD-k mindig túl drágák lesznek. Hátterükben az azonos kapacitású merev mágneslemezek nagyon vonzónak tűnnek, így a hagyományos meghajtók korszakának hanyatlásáról még korai beszélni. Ma azonban válaszút előtt állnak. A jelenlegi technológiában rejlő lehetőségek, a perpendikuláris rögzítési mód lehetővé teszi még két éves ciklust, amelyek során újabb nagyobb kapacitású modellek jelennek meg, és akkor érik el a határt.

Ha a három nagy gyártó – a Seagate, a Western Digital és a Toshiba – át tud állni az ebben a cikkben bemutatott új technológiák valamelyikére, akkor a 60 TB-os vagy nagyobb, 3,5 hüvelykes merevlemezek (ami 20-szor nagyobb, mint a jelenlegi modellek) megszűnnek. elérhetetlen luxus legyen. Ezzel párhuzamosan az olvasási sebesség is megnő, elérve az SSD szintet, mivel ez közvetlenül függ az írandó adatok sűrűségétől: minél kisebb távolságot kell megtennie az olvasófejnek, annál gyorsabban működik a lemez. Ezért, ha az "információéhségünk" tovább növekszik, minden "baér" a kemény mágneses lemezekre kerül.

Merőleges rögzítési módszer

A merevlemezek már egy ideje a merőleges rögzítési módszert használják (függőlegesen elrendezett tartományokon), amely nagyobb adatsűrűséget biztosít. Jelenleg ez a norma. A későbbi technológiák megtartják ezt a módszert.

6 TB: majdnem elérte a határt

Két év múlva a merőleges rögzítési módszerrel rendelkező lemezek elérik az adatsűrűség határát a lemezen.

A modern, legfeljebb 4 TB kapacitású merevlemezeken a mágneses lemezek rögzítési sűrűsége nem haladja meg a 740 Gbit per négyzethüvelyk. A gyártók azt ígérik, hogy a merőleges rögzítési módszert használó meghajtók négyzethüvelykenként 1 Tbps sebességet tudnak majd biztosítani. Két év múlva jelenik meg az ilyen meghajtók utolsó generációja: a 3,5 hüvelykes modellek kapacitása eléri a 6 TB-ot, a 2,5 hüvelykes modellek pedig valamivel több, mint 2 TB lemezterületet tudnak majd biztosítani. A rögzítési sűrűség ilyen szerény ütemű növekedése azonban már nem tart lépést az egyre növekvő információéhségünkkel, amit a következő grafikonok mutatnak.

Az anyagválasztás problémája

A merőleges rögzítési móddal rendelkező merevlemezek nem képesek megfelelni az adattárolás terén egyre növekvő igényeknek, hiszen alig több mint 1 Tbit/négyzethüvelyk felvételi sűrűséggel kénytelenek megküzdeni a szuperparamágnesesség hatásával. Ez a kifejezés azt jelenti, hogy a mágneses anyagok bizonyos méretű részecskéi nem képesek hosszú ideig fenntartani a mágnesezettségi állapotot, amely a környezet hő hatására hirtelen megváltozhat. A részecskeméret, amelynél ez a hatás jelentkezik, a felhasznált anyagtól függ (lásd az alábbi táblázatot). A merőleges rögzítéssel rendelkező modern HDD-k lemezei kobalt, króm és platina (CoCrPt) ötvözetből készülnek, melynek részecskéi 8 nm átmérőjűek és 16 nm hosszúak. Egy bit rögzítéséhez a fejnek körülbelül 20 ilyen részecskét kell mágneseznie. 6 nm vagy annál kisebb átmérőjű, ennek az ötvözetnek a részecskéi nem képesek megbízhatóan fenntartani mágneses mezőjük állapotát.

Sok szó esik a merevlemez-iparban a "trilemmáról". A gyártók három fő módszert használhatnak a rögzítési sűrűség növelésére: a részecskék méretének, számának és az ötvözet típusának megváltoztatásával, amelyből készültek. De ha a CoCrPt ötvözet részecskemérete 6 nm, akkor az egyik módszer alkalmazása azt a tényt eredményezi, hogy a másik kettő haszontalan lesz: ha a részecskeméretet csökkentik, akkor elvesztik mágnesezettségüket. Ha bitenként csökkenti a számukat, a jelük "feloldódik" a szomszédos bitek környezeti zajában. Az olvasófej nem fogja tudni megmondani, hogy „0” vagy „1”-el foglalkozik. A nagyobb mágneses jellemzőkkel rendelkező ötvözet lehetővé teszi kisebb részecskék felhasználását és számuk csökkentését is, de ebben az esetben a rögzítőfej nem tudja megváltoztatni a mágnesezettséget. Ez a trilemma csak akkor oldható meg, ha a gyártók felhagynak a merőleges rögzítési módszerrel. Ehhez már több technológia is készen áll.

Akár 60 TB: új rögzítési technológiák

A jövőbeli HDD-k felvételi sűrűsége tízszeresére növelhető - mikrohullámú sütők, lézerek, SSD-vezérlők és új ötvözetek segítségével.

A legígéretesebb fejlesztés, amely 1 Tbit/négyzethüvelyk feletti rögzítési sűrűséget képes biztosítani, a mágneses rögzítés technológiája a sávok részleges átfedésével (a "csempés" rögzítési módszer - Shingled Magnetic Recording, SMR). Elve az, hogy az SMR lemez mágneses pályái részben átfedik egymást, hasonlóan a tetőcserepekhez. Ez a technológia legyőzi a merőleges rögzítési módszerben rejlő nehézségeket: a sávok szélességének további csökkentése elkerülhetetlenül az adatok rögzítésének ellehetetlenüléséhez vezet. A modern lemezek külön sávokkal rendelkeznek, amelyek szélessége 50-30 nm. A legkisebb lehetséges nyomszélesség merőleges rögzítéshez 25 nm. Az SMR technológiában a részleges átfedés miatt az olvasófej sávszélessége akár 10 nm is lehet, ami 2,5 Tbps/négyzethüvelyk rögzítési sűrűségnek felel meg. A trükk az, hogy a rögzítési sávok szélességét 70 nm-re növeljük, miközben biztosítjuk, hogy a sáv széle 100%-ban mágnesezhető legyen. Egy sáv széle nem változik, ha a következőt 10 nm-es eltolással írod. Ezenkívül a felvevőfej védőpajzsgal van felszerelve, amely megakadályozza, hogy erős mágneses tere károsítsa az alatta lévő adatokat. Ami a fejet illeti, azt már kifejlesztették
a Hitachi által. Van azonban egy másik probléma is: általában mágneslemezen történik a bitek közvetlen külön átírása, és az SMR technológia keretein belül ez csak a tányér legfelső sávján lehetséges. Az alsó sávon található bitek megváltoztatásához át kell írnia a teljes lemezt, ami csökkenti a teljesítményt.

Ígéretes utód: HAMR

Eközben a lemezmeghajtók, anyagok és berendezések nemzetközi szervezete, az IDEMA a hővel segített mágneses rögzítést (HAMR, Heat Assisted Magnetic Recording) részesíti előnyben, és ezt tartja a legvalószínűbb versenyzőnek a perpendicularis rögzítési technológia utódjaként. Mark Guinen, az IDEMA igazgatótanácsának tagja előrejelzése szerint az első HAMR lemezek 2015-ben kerülnek forgalomba.
Az SMR-rel ellentétben a HAMR technológia a mágneses részecskék csökkentésével oldja meg a trilemmát, és ehhez át kell térni egy új anyagra. A HAMR lemezeknél nagyobb anizotróp energiájú anyagot kell használni - a legígéretesebb a vas és platina ötvözet (FePt). Az anizotrópia határozza meg, hogy mennyi energiára van szükség egy anyag demagnetizálásához. A FePt-ben olyan magas, hogy csak 2,5 nm-es részecskék találkoznak a szuperparamágneses határértékkel (lásd a táblázatot a következő részben). Ez a körülmény lehetővé tenné 30 TB kapacitású, 5 Tbit/négyzethüvelyk rögzítési sűrűségű merevlemezek gyártását.

A probléma az, hogy maga az írófej nem képes megváltoztatni a FePt ötvözet részecskéinek mágneses orientációját. Ezért a HAMR lemezekbe egy lézert építenek be, amely néhány nanométeres területen pillanatnyilag körülbelül 400 °C hőmérsékletre melegíti fel a részecskéket. Ennek eredményeként a rögzítőfej kevesebb energiát igényel a részecskék mágneses terének megváltoztatásához. Az írássűrűség értékek alapján a termikusan támogatott mágneses rögzítő meghajtók nagy olvasási sebességgel (kb. 400-500 MB/s) rendelkezhetnek, ami ma már csak a SATA 3 SSD-knél érhető el.

A lézer mellett a mikrohullámokat kibocsátó Spin Torque Oscillator is képes rögzíteni FePt ötvözet lemezekre. A mikrohullámok úgy változtatják meg a részecskék mágneses mezejének jellemzőit, hogy egy gyenge rögzítőfej könnyen újramágnesezi azokat. Általában a generátor háromszorosára növeli a rögzítőfej hatékonyságát. A mikrohullámú mágneses rögzítés technológiája (Microwave Assisted Magnetic Recording, MAMR) a HAMR-rel ellentétben még fejlesztés alatt áll.

Új fémötvözet hőmasszírozó mágneses rögzítő lemezekhez

A HAMR lemezben lévő FePt ötvözet nagyobb anizotróp energiával és magasabb mágnesezési képességgel rendelkezik. A merőleges rögzítési módhoz képest itt kisebb részecskék használhatók.

Mi történik a HAMR után?

A Bit-Paterned Media (BPM) technológiát régóta tartják a legígéretesebbnek. Más megoldást nyújt a trilemmára: ebben az esetben a mágneses részecskéket szilícium-oxid szigetelő réteg választja el egymástól. A hagyományos mágneslemezekkel ellentétben a mágnesezhető régiókat litográfiával alkalmazzák, mint a chipgyártás során. Ez meglehetősen megdrágítja a BPM-hordozók gyártását. A BPM lehetővé teszi a részecskék bitenkénti számának csökkentését, és ezzel egyidejűleg elkerülheti a szomszédos részecskék zajának a jelre gyakorolt ​​hatását. Az egyetlen probléma manapság egy olyan író/olvasó fej létrehozása, amely nagy pontosságú BPM bitek vezérlését tudja biztosítani. Ezért jelenleg a BPM-et tekintik a HAMR legvalószínűbb utódjának. Ha mindkét technológiát kombinálja, 10 Tbit/négyzethüvelyk rögzítési sűrűséget érhet el, és 60 TB kapacitású lemezeket készíthet.

Új kutatási tárgy a kétdimenziós mágneses rögzítés (Two Dimensional Magnetic Recording, TDMR) technológiája, amely a jel-zaj aránnyal járó nehézség kiküszöbölésével oldja meg a trilemmát. A bitenkénti kis számú részecske esetén az olvasófej fuzzy jelet kap, mivel alacsony a teljesítménye, és elveszik a szomszédos részecskék zajában. A TDMR technológia egyik jellemzője az elveszett jel helyreállításának képessége. Ehhez több olvasófej-nyomtatásra vagy több olvasófej nyomtatására van szükség, amelyek a felület 2D-s képét alkotják. Ezen képek alapján a dekódoló visszaállítja a megfelelő biteket.