SMR, of Shingled Magnetic Recording, is een verdere ontwikkeling van Perpendicular Magnetic Recording (PMR). Bij deze opslagmethode worden gegevens op de magnetische schijven van de harde schijf geschreven. Anders dan bij de PMR-methode worden bij de SMR-technologie de afzonderlijke gegevenssporen enigszins overlappend geschreven en niet van elkaar gescheiden. Hierdoor is het mogelijk meer gegevens op een gebied van dezelfde grootte op te slaan. Deze methode verhoogt dus zowel de gegevenscapaciteit als de gegevensdichtheid. Tegenover deze voordelen staan echter ook nadelen, zoals het verlies van gegevens.

De lees-schrijfkop is kleiner dan de schrijfeenheid, zodat de gegevens ondanks het gedeeltelijk overschrijven toch kunnen worden gelezen. Door de overlappende beschrijving is het echter noodzakelijk dat bij een schrijfoperatie ook de aangrenzende sporen worden herschreven.

Gegevensherstel van harde schijven met SMR-technologie gaat echter gepaard met meer inspanning vanwege de speciale technologie. Het volgende artikel laat zien waarom dit het geval is en waarin de SMR-technologie zich onderscheidt.

De toepassingsgebieden van SMR

De SMR-technologie wordt vooral gebruikt voor gegevensdragers met een zeer grote opslagcapaciteit. Recentelijk zijn de fabrikanten Seagate en Western Digital de methode echter ook gaan gebruiken voor veel kleinere media.

De reden hiervoor is dat de fabricagekosten tegenwoordig relatief laag zijn, en hetzelfde geldt voor het materiaalverbruik. Er is echter geen speciale markering om aan te geven of de harde schijf SMR of PMR gebruikt, waardoor er problemen kunnen ontstaan met betrekking tot de verschillende opslagmethoden. Vooral gebruikers van externe harde schijven weten vaak niet welke methode wordt gebruikt, maar dit zal waarschijnlijk niet lang zo blijven. Want in de VS lopen al eerste rechtszaken, onder andere tegen de fabrikant Western Digital, omdat deze tragere SMR-harde schijven in NAS-servers installeerde zonder de consument daarop te wijzen.

De voordelen van SMR

De SMR-technologie biedt verschillende voordelen. Deze omvatten bijvoorbeeld dat het ongeveer 25 procent meer opslagcapaciteit en een hogere opslagdichtheid creëert. Bovendien zijn de productiekosten laag. De methode is bijzonder geschikt voor lange sequentiële schrijfbewerkingen.

De schrijfsnelheid is echter lager omdat tijdens het schrijfproces ook steeds opnieuw naar de aangrenzende sporen moet worden geschreven. Als er dus vooral veel willekeurige en korte schrijfsessies plaatsvinden, is SMR minder geschikt.

Hoe de SMR-techniek werkt

Zoals reeds beschreven moeten tijdens het schrijfproces ook de naburige sporen worden herschreven. Om te voorkomen dat dit proces zich uitbreidt tot de gehele magnetische schijf, is de schijf verdeeld in verschillende zones, elk met een bepaald aantal sporen. Bovendien bevindt zich op de harde schijf een cache waarin de herschreven gegevens tijdelijk worden opgeslagen.

De harde schijf is dus te vergelijken met een magazijn waarin zich verschillende grote pakketten bevinden. Deze pakketten vormen de zones op de harde schijf. Een groot pakket bevat op zijn beurt 20 kleinere pakketten die overeenkomen met de overlappende sporen. De gegevens zijn dan kleine objecten die in de respectieve pakketten zijn verdeeld.

Wanneer pakketten, pakketjes en inhoud worden uitgewisseld….

Als een bepaald voorwerp uit een van deze pakketten moet worden uitgewisseld, moet het met behulp van een machine die overeenkomt met de lees-schrijfkop op de harde schijf uit het grote pakket worden gehaald en in een andere ruimte, de cache, worden uitgepakt.

In de eerste stap moeten alle kleine pakketten uit het grote pakket worden verwijderd totdat het gewenste pakket is gevonden. Dan kan het gewenste item uit het pakket worden gehaald. Vervolgens moeten de pakjes weer in de grote verpakking worden gestopt en met behulp van de machine naar het magazijn worden teruggebracht.

Uiteraard vergt deze procedure meer geheugen en tijd dan de methode waarbij een artikel onmiddellijk uit de verpakking in het schap wordt gehaald. Daarom is de schrijfsnelheid veel lager.

Belangrijk gevolg: Formatteren verloopt ook anders dan bij de PMR-methode. Als gegevens worden gewist of een harde schijf wordt geformatteerd, vindt het wissen altijd direct en definitief plaats. Bij een onbedoelde formattering van de SMR harde schijf moet daarom onmiddellijk de stroomvoorziening worden onderbroken, anders kunnen de gegevens onherroepelijk verloren gaan.

Gegevensherstel van SMR harde schijven

Bij de SMR-techniek worden de gegevens in verschillende pakketten verdeeld. Deze moeten steeds weer worden uitgepakt, veranderd en bij verandering weer ingepakt.

Omdat de pakketten gebundeld zijn – d.w.z. de sporen overlappen – is de tot nu toe gebruikelijke standaardmethode voor gegevensherstel nauwelijks mogelijk. Er moeten dus effectievere en innovatieve procedures worden ontwikkeld en getest. In vergelijking met gegevensherstel met een PMR-techniek zijn de ontwikkeling en de benodigde tijd aanzienlijk hoger.

Bij nieuwere schijven is gegevensherstel ook een grotere uitdaging omdat er geen eigen servicegebied is. Daarom is verwerking niet direct mogelijk.

Waarom is dit een probleem?

Voor gegevensherstel is het nodig toegang te krijgen tot het servicegebied en dit dienovereenkomstig te manipuleren. De toegang tot het servicegebied is echter ter bescherming tegen toegang van buitenaf geblokkeerd. Dit maakt gegevensherstel bijna onmogelijk.

De oplossing: De enige manier om toegang te krijgen tot de gegevens is via datamining. De structuur van de mappen gaat echter verloren. Dit probleem doet zich momenteel voor bij de fabrikant Western Digital, maar de andere fabrikanten zullen spoedig volgen. Het toekomstige doel is dan ook om samen met de fabrikanten een oplossing te vinden voor efficiënt gegevensherstel zonder verlies.

Datamining

In de context van het voorbeeldmagazijn kan de dienstruimte worden vergeleken met een computer die alle informatie bevat over welke artikelen op welke plaats zijn opgeslagen. Als de toegang tot deze computer wordt geblokkeerd, moeten de afzonderlijke artikelen zonder hulp zelf worden opgezocht.

Dit betekent dat elk afzonderlijk pakket moet worden uitgepakt, de 20 pakketten moeten worden leeggehaald en het desbetreffende artikel daarin moet worden gezocht. Hoewel het mogelijk is alle artikelen op een gegeven moment te vinden, liggen de pakketten en pakjes ongesorteerd en verspreid over het magazijn en heerst er chaos.

Waarom is het servicegebied geblokkeerd?

De fabrikanten gebruiken de blokkering van het servicegebied in de eerste plaats om de precieze functie van hun harde schijf geheim te houden. Er is immers veel concurrentiedruk in de industrie.

De SMR-techniek – een conclusie

In principe biedt het gebruik van de SMR-techniek veel voordelen, vooral met betrekking tot de opslagcapaciteit. De methode houdt echter een groot risico in voor het herstel van gegevens, mocht de harde schijf ooit defect raken.

Data recovery is bij standaardprocedures uiterst moeilijk en kan alleen met zeer hoge kosten voor ontwikkeling en tijd worden gerealiseerd.