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분류 기술,IT
HDD 기록방식: LMR, PMR, CMR, SMR, HAMR, MAMR

※ 플래터에 기록되는 자기장의 방향에 따라

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LMR, PMR (출처: Wikipedia)


○ 수평자기기록(Longitudinal Magnetic Recording, LMR)

플래터에 평면적으로 기록되는 방식. 1비트를 저장하기 위한 플래터 사용 면적이 (상대적으로) 넓다.

○ 수직자기기록(Perpendicular Magnetic Recording, PMR)

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PMR(출처: IEEE)



플래터에 수직적으로 기록되는 방식. 1비트를 저장하기 위한 플래터 사용 면적이 (상대적으로) 좁다. 따라서 같은 너비를 가진 플래터에 더 많은 정보를 담을 수 있다.

-> 최초의 하드디스크는 수직자기기록 방식이지만, 곧 수평 자기기록 방식으로 변경되었다. 당시 기술로는 헤드 내구성, 플래터 신뢰성 문제가 있었기 때문이었다. 그러다가 헤드 제작기술과 플래터 제작 기술이 발전해서 수직자기기록방식으로 해도 데이터 안정성에 문제가 없자, 2005년경부터 수직자기기록 방식으로 바뀌게 된다. 이때 플래터당 용량이 확 늘어나게 된다.

※ 트랙 구성 방법에 따라

○ 재래식자기기록(Conventional Magnetic Recording, CMR)

1개의 비트를 쓰는데 트랙 1개를 소비해 저장

○ 기와식자기기록(Shingled Magnetic Recording, SMR)

1개의 비트를 쓰는데 트랙 0.x 개를 소비해 저장. 결론적으로 다른 비트와 겹쳐서 저장된다는 의미다. 자세한 설명은 https://windy.luru.net/1636 을 읽어보자.

-> SMR은 2013년 시게이트가 발표한 기술이다. 요즘엔 SMR 을 사용하는 하드 디스크만 나온다. 읽기 성능은 크게 문제 없지만 쓰기 성능이 디스크의 버퍼 한계를 넘어가면 급격히 느려지는 현상이 있다. 이를 해결하기 위해 디스크 버퍼를 늘이는 등의 다양한 방법이 시도되고 있지만 아직은 완벽하지 않다. 내가 보기엔 OS에서 디스크 스케줄링을 SMR에 맞춰 해주지 않는한 해결 안될것 같다.

-> SMR이 성능이 너무 낮으니 이슈가 되고 있는것 같다. 다행인지는 몰라도 난 예전에 사둔 시게이트 7200.12 하드디스크가 여러대 있다. 현재 주 하드디스크는 이걸 사용하는 중.

-> 랜덤액세스가 매우 느린 HDD 를 제대로 사용하려면, 디스크 스케줄링을 해서 랜덤액세스를 시퀀셜 액세스로 변환하는 작업을 잘 해줘야 한다. 버퍼 늘이고, NCQ를 사용하고하는 작업도 그런 일환이고 왠만한 작업에는 예전같은 속도 저하는 없다. 하지만 SMR 나오면서 고려해야할 사항이 늘어나면서 이 스케줄링이 더 어려워진거 같은 느낌.
    CMR 방식의 HDD는 Block Device 로 처리했는데, SMR 방식의 HDD 는 Zoned-Block Device 로 분류해 Zone 관련된 특별한 명령어를 SCSI 나 SATA 프로토콜에 넣고 OS에서 스케줄링 해줘야 한다. (이미 블록장치에서 Zone 의 개념은 SSD 쓸때 나왔다. SSD에 사용되는 MLC, TLC, QLC 같은 개념 때문이다) 현재 윈도에서는 지원 안된다.

※ 기타

○ 열보조자기기록(Heat-Assisted Magnetic Recording, HAMR)

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HAMR(출처: IEEE)


시게이트가 개발한 기록 방식. 플래터를 레이저로 가열해 1트를 쓰는 방식. 올해 말에나 제품이 나올것으로 예상된다. 트랙밀도를 비약적으로 향상시킬 수 있다고 한다.

○ 마이크로파보조자기기록(Microwave-Assisted Magnetic Recording, MAMR)

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MAMR(출처: IEEE)



웨스턴디지탈 사가 개발한 기록 방식. 레이저대신 마이크로파를 사용한다.

-> HAMR, MAMR 은 추가적인 에너지를 보조해 기록하는 방식으로, 에너지 보조 자기 기록(Energy-Assisted Magnetic Recording, EAMR)이라고 부른다.

○ 헬륨 충전

HDD 는 밀봉되어있지 않다. 플래터가 있는 곳과 바깥이 에어필터를 통해 공기가 드나들 수 있다. 하드디스크를 자세히 보면 어딘가 구멍이 뚫려 있다. 물론 필터 성능이 매우 좋기 때문에 사용하는 동안 먼지가 들어가 HDD 가 망가질 걱정은 안해도 된다. 이런 플래터 공간을 헬륨으로 충전하고 밀봉하는게 헬륨 충전이다. 밀봉되어있기 때문에 더 조용해지고, 공기보다 가벼운 헬륨을 사용했기 때문에  공기저항도 낮아져서 플래터를 회전하는데 소모되는 전력도 낮출 수 있다. 그만큼 조용해지고 발열도 적다.

일반적인 HDD  보다 30% 정도 더 비싸지긴 하는데, 헬륨충전된 HDD 는 고용량 제품에만 적용되기 때문에 나같은 일반인에겐 그림의 떡.