Home>>บทความ How-to>>ฮาร์ดดิสก์แบบ CMR และ SMR กับผลกระทบด้านประสิทธิภาพต่อ QNAP NAS
ฮาร์ดดิสก์ที่ถูกถอดฝาปิดออก เผยให้เห็นถึงจานแม่เหล็ก
บทความ How-to​ฮาร์ดแวร์แบ่งปันความรู้QNAP User Guide

ฮาร์ดดิสก์แบบ CMR และ SMR กับผลกระทบด้านประสิทธิภาพต่อ QNAP NAS

เผอิญไปเห็นคำถามในกลุ่มต่างประเทศ เกี่ยวกับเรื่องฮาร์ดดิสก์แบบจานแม่เหล็ก ที่เดี๋ยวนี้มีเทคโนโลยีแตกออกเป็นสองกลุ่มอีก คือ CMR (Conventional Magnetic Recording) ที่เป็นเทคโนโลยีแบบเดิม กับ SMR (Shingled Magnetic Recording) ที่เป็นเทคโนโลยีแบบใหม่ แล้วมันมีการพูดถึงผลกระทบด้านประสิทธิภาพชอง Random access I/O ซึ่งปกติฮาร์ดดิสก์แบบจานแม่เหล็กก็ทำได้ไม่ค่อยดีอยู่แล้ว แต่ฮาร์ดดิสก์แบบ SMR เขาว่ามันจะแย่กว่านั้นอีก มันเป็นยังไง? แล้วจะมีผลกระทบต่อ QNAP NAS ไหม ผมเลยขอถือโอกาสนี้เขียนถึงประเด็นนี้ให้อ่านกันหน่อยครับ

ฮาร์ดดิสก์แบบ CMR กับ SMR นี่มันคือยังไง?

เรื่องฮาร์ดดิสก์แบบ CMR และ SMR เหมือนจะเป็นประเด็นกันไปเมื่อเดือนเมษายน 2563 ที่ผ่านมา คือ ฮาร์ดดิสก์รุ่นเก่าๆ เขาจะใช้เทคโนโลยีในการบันทึกข้อมูลลงจานแม่เหล็กที่เรียกว่า CMR ย่อมาจาก Conventional Magnetic Recording คือ จะทำการเขียนข้อมูลลงไปในแทร็กข้อมูลที่ถูกจัดเรียงแบบวางต่างๆ กันไป โดยที่มันจะมีการเว้นระยะห่างระหว่างแต่ละแทร็กเอาไว้ ดังนั้นเวลาที่จะมีการเขียนข้อมูลลงไปในแทร็ก มันจะไม่กระทบอะไรกับแทร็กข้างเคียง เพราะมันไม่ได้อยู่ติดกัน

กราฟิกเปรียบเทียบการทำงานของการเขียนข้อมูลแบบ Conventional Magnetic Recording กับ Shingled Magnetic Recording

แต่เทคโนโลยีนี้มันก็มีข้อเสีย เวลาว่าไอ้ช่องว่างที่เว้นเอาไว้ มันส่งผลให้กินพื้นที่บนจานแม่เหล็กไปพอสมควร ทำให้บั่นทอนความหนาแน่นของแทร็กข้อมูลบนจานแม่เหล็ก ใช้พื้นที่ไม่คุ้มค่า ว่างั้น และก็อย่างที่เราๆ ท่านๆ รู้กันดีว่า ความต้องการพื้นที่ความจุของฮาร์ดดิสก์มันก็เยอะขึ้นทุกวันๆ เพราะมนุษย์ผลิตข้อมูลออกมาจำนวนเยอะขึ้นมากๆ กว่าเดิมเยอะมาก

เขาก็เลยคิดเทคโนโลยีในการเขียนข้อมูลขึ้นมาใหม่ โดยอาศัยข้อเท็จจริงที่ว่า แทร็กในการอ่านข้อมูลอ่ะ มันกว้างกว่าแทร็กในการเขียนข้อมูล (ดูรูปด้านบนประกอบ) งั้นทำไมเราไม่จัดเรียงแทร็กให้มันซ้อนๆ กัน (เหมือนการปูกระเบื้องมุงหลังคา ที่จะให้มันซ้อนๆ กัน ซึ่งฝรั่งเขาเรียกว่า Shingle roof และเป็นที่มาของชื่อเทคโนโลยีนี้) โดยเทคโนโลยีนี้ จะช่วยกำจัดช่องว่างระหว่างแทร็กออกไปได้ ส่งผลให้ความหนาแน่นของแทร็กข้อมูลเพิ่มขึ้นมาก และเราจะสามารถสร้างฮาร์ดดิสก์ขนาดใหญ่ๆ ขึ้นได้ จากพื้นที่จานแม่เหล็กเท่าเดิม

ฟังเหมือนดูดี แต่เทคโนโลยีนี้มันมีข้อจำกัดด้านประสิทธิภาพอยู่ครับ นั่นคือ ด้วยความที่แต่ละแทร็กมันอยู่ติดกันมาก การเขียนข้อมูลลงบนแทร็ก มันจะไปส่งผลกระทบต่อแทร็กข้างๆ ไปด้วย พูดง่ายๆ คือ มันต้องเขียนข้อมูลใหม่ไล่ทับไปตามแทร็กต่างๆ ที่ได้รับผลกระทบเป็นทอดๆ ประสิทธิภาพในการเขียนจะลดลงไปเยอะมาก ซึ่งเขามีการแก้ปัญหาด้วยการกันพื้นที่ส่วนหนึ่งบนจานแม่เหล็ก ให้เป็นพื้นที่เขียนข้อมูลชั่วคราวเอาไว้ก่อน และเมื่อไม่มีการใช้งานฮาร์ดดิสก์ หรือเรียกว่า Idle time ก็จะมีการเอาข้อมูลในพื้นที่ชั่วคราวอะ มาเขียนลงบนแทร็กจริงๆ แต่ปัญหามันก็ยังมีอยู่ คือ ถ้าเกิดว่ามีการใช้งานฮาร์ดดิสก์แบบรัวๆ จนไม่มี Idle time เลย ปัญหาด้าน Random access I/O ของฮาร์ดดิสก์แบบ SMR ก็จะโผล่มาแบบชัดเจนนั่นเอง

ผู้ผลิตฮาร์ดดิสก์ เขาก็เอาเทคโนโลยี SMR มาใช้แล้ว

ปัญหาที่เกิดขึ้นคือ ผู้ผลิตฮาร์ดดิสก์เขามีการเอาเทคโนโลยี SMR มาใช้กับฮาร์ดดิสก์ของตัวเองครับ หลายยี่ห้อด้วย และที่น่าแปลกใจคือ ดันมีแบบที่ไม่ได้เอามาใช้กับฮาร์ดดิสก์ขนาดใหญ่ๆ ด้วยนะ แต่เอามาใช้กับขนาดเล็กๆ ถึงขนาดกลางๆ และหลังจากที่โดนกระแสถล่มไปเมื่อปีก่อน เขาก็มีการแจกแจงรายชื่อรุ่นของฮาร์ดดิสก์ที่ใช้เทคโนโลยี SMR ให้ทราบดังนี้ครับ

Western Digital หรือ WD

รายชื่อเลข SKU ของฮาร์ดดิสก์รุ่นต่างๆ ของ WD ที่ใช้เทคโนโลยี SMR

สำหรับผู้ใช้งาน QNAP NAS แต่ใช้ฮาร์ดดิสก์ WD Red ความจุ 1TB ลงไป หรือ 8TB ขึ้นไป หรือ WD Red Pro ไม่ต้องห่วงนะครับ คุณยังได้ใช้ฮาร์ดดิสก์แบบ CMR อยู่ แต่ถ้าเลือกใช้ฮาร์ดดิสก์ความจุ 2TB-6TB ละก็ ให้ดูเลข SKU ครับ หากเป็น WDxxEFRX ก็จะเป็นฮาร์ดดิสก์แบบ CMR ครับ แต่ถ้าเป็น WDxxEFAX ก็จะเป็นฮาร์ดดิสก์แบบ SMR (แต่ถ้าเป็น WDxxEFAX ที่ความจุ 8TB ขึ้นไป จะเป็น CMR นะครับ)

Seagate

รายชื่อรุ่นและความจุต่างๆ ของฮาร์ดดิสก์ของ Seagate ที่เป็นเทคโนโลยี CMR และ SMR

ส่วนของ Seagate นั้น จะเห็นว่าที่โดนใช้ SMR จะเป็นรุ่น BaraCuda ความจุ 2TB-8TB ครับ แล้วก็มีรุ่น Archive 8TB กับ SkyHawk Lite/Mini 1TB-2TB ด้วย ส่วนตระกูล IronWolf และ IronWolf Pro นั้น ยังเป็นเทคโนโลยี CMR ทั้งหมด

ฮาร์ดดิสก์แบบ SMR มีผลกระทบต่อการใช้งาน QNAP NAS จริงเหรอ?

คำตอบสั้นๆ คือ “จริงครับ แต่…” สังเกตว่ามันมีคำว่า “แต่” ด้วยนะ คือปัญหาของการใช้เทคโนโลยีแบบ SMR มันจะเกิดขึ้นเมื่อมีการใช้งานฮาร์ดดิสก์เพื่อเขียนข้อมูลแบบต่อเนื่อง จนไม่มีเวลาให้ฮาร์ดดิสก์พัก และเมื่อไม่มี Idle time ให้ฮาร์ดดิสก์แบบ SMR มันมาไล่เขียนข้อมูล มันก็จะกระทบต่อประสิทธิภาพความเร็วของการทำงานของฮาร์ดดิสก์ในที่สุด

ดังนั้นพวกฮาร์ดดิสก์สำหรับระบบเซิร์ฟเวอร์ใหญ่ๆ ที่มีการเขียนข้อมูลเกือบจะตลอดเวลา ซึ่งก็คือฮาร์ดดิสก์รุ่นโปรอย่าง WD Red Pro หรือ IronWolf Pro มันก็เลยยังเป็นเทคโนโลยี CMR เหมือนเดิม ไม่ได้รับผลกระทบใดๆ แต่ความแตกต่างมันจะเห็นชัดระหว่างสองยี่ห้อ WD กับ Seagate คือ ของ Seagate มันจะเป็น CMR หมด เลยไม่ต้องเลือกเยอะ แต่ถ้าเป็นของ WD นั้น ต้องเลือกหน่อยครับ ว่าจะใช้รุ่นไหน เพราะมันมีทั้ง SMR และ CMR ปนๆ กันอยู่ ซึ่งกรณีของ WD นั้น ผมแนะนำ (อ้างอิงตามคำแนะนำของ WD) แบบนี้ครับ

• ถ้าเป็นผู้ใช้งานตามบ้านทั่วไป หรือแม้แต่ในภาคธุรกิจขนาดเล็ก ที่ใช้ QNAP NAS เพื่อสำรองข้อมูล หรือเน้นการอ่านข้อมูลเป็นหลัก ก็จะไม่ได้รับผลกระทบจากฮาร์ดดิสก์ที่เป็นเทคโนโลยี SMR มาก เพราะยังพอจะมี Idle time ให้ฮาร์ดดิสก์มันเขียนข้อมูลอยู่
• ถ้าเป็นผู้ใช้งานระดับองค์กรขนาดกลางหรือขนาดใหญ่ หรือมั่นใจว่าจะมีการเขียนข้อมูลตลอดเวลา ควรพิจารณาเลือกฮาร์ดดิสก์ขนาด 8TB ขึ้นไปเลย หรือไม่ก็ใช้ WD Red Pro จะได้มั่นใจว่าได้ฮาร์ดดิสก์ที่เป็นเทคโนโลยี CMR แน่ๆ

ผู้ใช้งานทั่วไปอย่าเพิ่งตกใจนะ

อย่างที่บอกไปตอนต้นครับ หากเป็นผู้ใช้งานตามบ้าน (แบบผม) หรือผู้ใช้งานธุรกิจขนาดเล็ก ที่มันก็มีการอ่านและเขียนข้อมูลสลับๆ กันไป ไม่ได้ใช้งานตลอดเวลา และไม่ได้ต้องเขียนไฟล์ขนาดใหญ่มากๆ บ่อยๆ มันก็จะมี Idle time ให้กับฮาร์ดดิสก์ได้มากพอที่จะใช้งานฮาร์ดดิสก์แบบ SMR ได้โดยไม่ทันได้รู้สึกถึงความแตกต่างครับ เราไม่ต้องกังวลไปถึงขนาดนั้น

ส่วนใครที่ยังนอยด์ และยังไงซะก็อยากได้ฮาร์ดดิสก์แบบ CMR ณ ตอนนี้ทางเลือกสำหรับสองค่ายดังอย่าง WD และ Seagate ก็คงมีแต่ค่าย Seagate เท่านั้นละครับ ที่ยังคงใช้ฮาร์ดดิสก์แบบ CMR กับฮาร์ดดิสก์รุ่นสำหรับ NAS ทั้งหมดครับ


ภาประกอบปกบล็อก: Image by bohed from Pixabay

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.