👨🏼‍🍳 👰🏻 🙇🏼 हार्ड ड्राइव निर्माताओं के लिए कुछ हास्यास्पद विचार 🎺 ☯️ 🐋

हार्ड ड्राइव ने हाल ही में एसएसडी के खिलाफ लड़ाई में जमीन खो दी है, जिसके पक्ष में गति और कंपन के डर की कमी है, केवल डेटा की गीगाबाइट रखने की सस्ती लागत और अधिक पुनर्लेखन चक्र के कारण खुद को बचा रहा है। आइए, इस बारे में सोचें कि क्या निम्न कुछ विचार एचडीडी के लिए सिर शुरू करने में मदद कर सकते हैं।

एक हार्ड डिस्क में एक या कई पतले डिस्क होते हैं, जो एक फेरोमैग्नेटिक सतह के साथ एक स्पिंडल पर लगे होते हैं, जो इंजन द्वारा प्रति मिनट कई हजार क्रांतियों की गति तक घूमते हैं। एक अलग हिस्सा सिर का एक ब्लॉक है जो डिस्क के त्रिज्या के साथ चलता है। यदि पहले के सिस्टम का उपयोग किया गया था जो एक सीधी रेखा में सिर के ब्लॉक को स्थानांतरित करता था (जैसे कि सीडी / डीवीडी में उपयोग की जाने वाली प्रणाली), अब घुमाव का उपयोग आमतौर पर किया जाता है। बीम के एक छोर पर सिर तय होते हैं, और एक चलती प्रणाली दूसरी तरफ स्थित होती है। सबसे पहले, सर्वो सभी आंदोलनों के लिए जिम्मेदार थे, लेकिन जब उन्होंने सीखा कि मजबूत मैग्नेट को "बहुत और सस्ते में" बनाने के बाद, चुंबक के चुंबकीय क्षेत्र और वायर कॉइल के विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों की बातचीत का तंत्र, जिसमें विद्युत प्रवाह की आपूर्ति की जाने लगी थी।

भंडारण के रूप में, एक हार्ड ड्राइव तीन आयाम प्रदान करता है:

ओलाइंडर - डिस्क के केंद्र से एक निश्चित दूरी है, जिसके साथ पढ़ने, लिखने के संचालन होते हैं, और उन्हें शुरू करने से पहले, आपको हेड ब्लॉक को एक या किसी अन्य सिलेंडर में स्थानांतरित करने की आवश्यकता होती है;
हेड - डिस्क का प्रत्येक पक्ष जिस पर डेटा रखा जा सकता है, और जिस पर क्रमशः सिर रखा जाता है, एक "ट्रैक" की अवधारणा भी है जो किसी दिए गए सिलेंडर पर एक विशिष्ट सतह पर डेटा को परिभाषित करता है;
खंड - काम कर रहे सतहों में से एक पर स्थित ट्रैक की परिधि का एक टुकड़ा जिसके साथ डेटा का एक टुकड़ा वास्तव में स्थित है।

डेटा सेगमेंट को पढ़ने के लिए, हार्ड डिस्क को हेड के ब्लॉक को वांछित सिलेंडर में ले जाना चाहिए, वांछित हेड से डेटा स्ट्रीम का चयन करें और तब तक प्रतीक्षा करें जब तक डिस्क हेड के ब्लॉक के तहत वांछित सेगमेंट में नहीं बदल जाती और केवल तब डेटा को पढ़ा या लिखा जा सकता है।
डेटा के लिए पहुंच का समय इस बात पर निर्भर करता है कि आप कितने भाग्यशाली हैं, और कई स्थितियां हैं।

केस 1: आप भाग्यशाली हैं, और पढ़ने के लिए एक आदेश प्राप्त करने के बाद, हार्ड ड्राइव ने देखा कि हेड ब्लॉक वांछित सिलेंडर पर स्थित है, डेटा पढ़ना शुरू कर देता है और पहला सेगमेंट रीड वही होता है जिसकी आपको आवश्यकता होती है। यह समझने के लिए कि आप कितने भाग्यशाली हैं, आइए उस समय की गणना करने का प्रयास करें कि इस ऑपरेशन में कितना समय लगेगा:
चर को परिभाषित करें:

t1 वह समय है जब कमांड को हार्ड ड्राइव पर भेजा गया था;
हार्ड डिस्क द्वारा t2- कमांड प्रोसेसिंग का समय;
t3- ;
t4- ;
t5- ;
t6-

वर्णित मामले के लिए t3 और t4 शून्य हो जाते हैं और हम उन्हें अनदेखा करेंगे, साथ ही कमांड t1 के संचरण समय (कमांड के 10-12 बाइट्स के लिए यह डेटा का 1/100 हिस्सा होगा) और कमांड t2 का प्रसंस्करण समय (गणना और गति की जटिलता पर निर्भर करता है) प्रोसेसर, लेकिन हम मानते हैं कि यह इस अवधि को अनदेखा करने के लिए पर्याप्त तेज़ है)।

इन मूल्यों की गणना करने के लिए t5 और t6 बने रहते हैं, हम डिस्क से रीडिंग और स्ट्रीम पढ़ने की विशेषताओं को लेते हैं (एक ट्रैक से एक पंक्ति में कुछ निश्चित खंडों को पढ़ने की गति)। गणना की सादगी के लिए, हम परिभाषित करते हैं कि 1000 बाइट्स का एक सेगमेंट (वास्तव में यह 512 या 4096 बाइट्स डेटा के साथ-साथ सेवा डेटा की एक निश्चित राशि है), और धारा 50 एमबी / एस के रूप में रीडिंग (वहाँ अधिक है, कम है)।

t5 - 1000 बाइट्स * (1 / 50,000,000 बाइट्स / s) = एक खंड
t6 के पढ़ने / लिखने के लिए 20 μs - डेटा ट्रांसफर गति पर निर्भर करता है, आइए इसे विभिन्न इंटरफेस के लिए गणना करें:

IDE

DMA33 - 33 Mb / s = 1000 * (1/33 000 000) = 30 μs (पढ़ने में लगने वाले समय से अधिक)
डीएमए 66 - 66 एमबी / एस = 1000 * (1/66 000 000) = 15 μs
डीएमए 100 - 100 एमबी / एस = 1000 * (1/100 000 000) = 10 μs

SATA

SATA I -1500 Gbit / s = 150 Mb / s = 1000 * (1/150 000 000) = 6.6 μs
SATA II / SAS -3000 Gbit / s = 300 Mb / s = 1000 * (1/300 000 000) = 3.3 μs
एसएटीए III / एसएएस 2-6000 जीबी / एस = 600 एमबी / एस = 1000 * (1/600 000 000) = 1.6 μs

मैंने बाइट 8 बिट होने के बावजूद SATA की गति को 10 से क्यों विभाजित किया? तथ्य यह है कि ट्रांसमिशन सीरियल मोड में होता है और डेटा को विश्वसनीय रूप से स्थानांतरित करने के लिए, या तो सिंक्रोनाइज़ेशन सिग्नल (स्टार्ट और स्टॉप बिट्स, हैलो COM पोर्ट ) का उपयोग किया जाता है या आउटपुट में संतृप्त चैनल नहीं प्राप्त करने के लिए डेटा को इनकोड किया जाता है, एन्कोडिंग का उपयोग इस तरह किया जाता है कि बावजूद मूल बाइट स्ट्रीम (सभी 0 या 255) के मूल्य के परिणामस्वरूप, हमें एक समान संख्या में शून्य और वाले मिलते हैं, सिग्नल की ट्रांसकोडिंग के कारण सिग्नल आवृत्ति भी घट जाती है (हाँ, आवृत्ति कम है और गति अधिक है)।

कुल में, हम पाते हैं कि यदि आप भाग्यशाली हैं, तो आप 21.6 - 50 μs में अपना डेटा प्राप्त करेंगे, और इस मामले की गणना से आप समझते हैं कि निर्माता नए उच्च गति वाले इंटरफेस क्यों बनाते हैं, इस तथ्य के बावजूद कि डिस्क से पढ़ने की गति बहुत धीमी है (संचार इंटरफ़ेस जितना तेज़ होगा) तेजी से, आपका डेटा उस क्षण से स्थानांतरित किया जा सकता है जब यह प्रेषक और प्राप्तकर्ता के बीच तैयार है)।

केस 2: आप इतने भाग्यशाली नहीं हैं, और आपको हेड ब्लॉक को दूसरे सिलेंडर में ले जाने की जरूरत है, और वांछित सिलेंडर मिलने के बाद, आपको तब तक इंतजार करना होगा जब तक डिस्क वांछित सेगमेंट तक पहुंचने के लिए 180 डिग्री तक घूम न जाए।

दुर्भाग्यवश, मुझे सिर हिलाने और पोजिशन करने के समय के बारे में नहीं पता है, लेकिन आप गणना कर सकते हैं कि किसी सेगमेंट को किसी सर्कल में ले जाने में कितना समय लगता है, और पोजिशनिंग समय को डिस्क के घूमने के समय के आधे हिस्से के बराबर समय लगता है, और यह मान ज्ञात है, और इसलिए, हम डिस्क के घूमने के समय (पोजिशनिंग के लिए आधा) पर विचार करते हैं , रीड डिस्क का आधा मोड़)।

गणना करने के लिए, आपको यह पता लगाना होगा कि प्रति सेकंड कितने क्रांतियां होती हैं, और फिर क्रांतियों की संख्या से 1 को विभाजित करके अवधि

ज्ञात करें : 5400 आरपीएम - 1 (5400/60) = 11ms
5900 आरपीएम - टी - 10 एमएस
7200 आरपीएम - टी = 8 एमएस
10,000 आरपीएम - टी = 6 एमएस
15,000 आरपीएम - टी = 4 एमएस

क्या आप कोई परिचित अर्थ पाते हैं? सही! डिस्क के लिए औसत डेटा एक्सेस समय डिस्क रोटेशन अवधि के बराबर या उसके बराबर है, औसत क्यों है? क्योंकि वहाँ है:

केस 3: आप भाग्य से बाहर हैं, हेड ब्लॉक पहले सिलेंडर पर है, और सेगमेंट आखिरी पर है, हेड ब्लॉक चलती समय लगभग या जितना डिस्क रोटेशन अवधि वांछित सिलेंडर पर हेड ब्लॉक को पोस्ट करने के बाद लिया गया है, और डेटा पढ़ना शुरू हुआ, यह पता चला कि हमें वांछित के बाद अगला खंड मिला, और इसे पढ़ने के लिए, आपको तब तक इंतजार करना होगा जब तक कि डिस्क एक और क्रांति न कर दे, जबकि मैं केस 4 के बारे में कुछ नहीं कहता हूं : जब डेटा पहले (और संभवतः बाद में) समय से नहीं होता है पीआर थे पढ़ें (गिनें कि यह कितना आसान है, मिनियम * टी 2 वॉल्यूम।)।

इस स्तर पर क्या निष्कर्ष निकाला जा सकता है? "यूरेका: आपको 100500 क्रांतियों तक स्पिंडल को स्पिन करने की आवश्यकता है!"। लेकिन सब कुछ इतना सरल नहीं है, अगर आप हिंडोला पर घूम रहे थे, तो आपको पता होना चाहिए कि अगर हिंडोला बहुत तेजी से नहीं घूम रहा है, तो किसी भी हिस्से में उस पर रहना आसान है, अगर हिंडोला जल्दी से अनवांटेड नहीं है, तो रहने का एकमात्र तरीका केंद्र के करीब रहना और कसकर पकड़ना है। डिस्क्स का क्या होगा यदि उन्हें दृढ़ता से अनसुना किया जाता है: सबसे पहले, डिस्क के किनारों को केन्द्रापसारक बलों के कारण अलग-अलग दिशाओं में फैलाना शुरू हो जाएगा, और डिस्क का विस्तार पहली बार अलग-अलग दिशाओं में बढ़ाना शुरू हो जाएगा, और चूंकि रोटेशन की गति कम नहीं होती है, और डिस्क का आकार बढ़ता है, केन्द्रापसारक वाले भी बढ़ते हैं बलों, जो आणविक बांडों के विनाश की ओर ले जाती हैं और हमें "बिगबैडबम", और डिस्क से कई टुकड़े मिलते हैं।यह केन्द्रापसारक बलों की कार्रवाई के कारण है, उच्च गति डिस्क एक छोटा व्यास बनाते हैं ताकि वे आंसू न करें।

यहां पहला हास्यास्पद विचार प्रकट होता है : क्यों एक के बजाय एक दूसरे के विपरीत स्थित सिर के दो ब्लॉकों को बनाना असंभव है (और अगर यह दो के साथ काम करता है, तो 3, 4 की कोशिश कर सकते हैं 5, 6 भी)। यह हमें क्या देता है:

1) भागों की संख्या में वृद्धि के साथ, सिस्टम की विश्वसनीयता "घट जाती है", लेकिन चूंकि हमें एक बैकअप सिस्टम मिलता है, इसलिए हम "विश्वसनीयता बढ़ाते हैं"।

2) हेड ब्लॉक्स समकालिक रूप से चलते हैं (हेड्स को हिलाने से होने वाली दलाली डेटा रीडिंग / राइटिंग के दौरान काम नहीं करते हैं), और यदि सेगमेंट बस से फिसल गया है, तो दूसरे हेड ब्लॉक को टी रेव / 2 के माध्यम से पढ़ने का मौका मिलेगा (इसके लिए, शास्त्रीय मामले में, हमें इसकी आवश्यकता है यह धुरी को दुगनी तेजी से घुमाएगा)।

3) हेड ब्लॉक अलग-अलग कार्यों पर कार्य करते हैं (हेड ब्लॉक के संचलन के आवेगों का प्रभाव पढ़ने / लिखने के संचालन के लिए आवश्यक नहीं है), नियंत्रक, यह जानते हुए कि यह या वह खंड कहां स्थित है, सिर के ब्लॉक को स्थानांतरित कर सकता है जो स्थिति में सबसे अधिक लाभकारी है, स्पिंडल रोटेशन और संख्या पर खोए हुए समय को कम करने के लिए। इनपुट / आउटपुट संचालन दोगुना हो जाएगा।

4) दो स्थितियां हैं जब हमें एक साथ बड़ी मात्रा में डेटा संसाधित करने की आवश्यकता होती है:

-कॉपी / एक बड़ी फाइल को स्थानांतरित करना (हाय ब्लू-रे);
एक फ़ाइल (डेटाबेस के लिए हैलो) को संशोधित-संशोधित-लिखें।

हार्ड डिस्क के क्लासिक संस्करण में, जब हम कॉपी करते हैं, तो हम डेटा ब्लॉक को बफर में पढ़ते हैं, सिर के ब्लॉक को दूसरे भाग में ले जाते हैं, डेटा लिखते हैं, डेटा के एक नए टुकड़े के लिए वापस आते हैं, थोड़ी मात्रा में बफर के साथ, हम बड़ी मात्रा में डेटा के साथ सिर के ब्लॉक को स्थानांतरित करने में भारी मात्रा में खो देते हैं। । एकल फ़ाइल संशोधन के मामले में, हम बफर को भरते हैं, इसे संशोधित करते हैं (इसे रीडिंग के साथ समानांतर में किया जा सकता है, जैसे ही आवश्यक कॉन्फ़िगरेशन में पहला डेटा प्राप्त होता है), और संशोधन के बाद हम लिखते हैं। एक संशोधित योजना में, हम फ़ाइल को अधिकतम गति से कॉपी कर सकते हैं, एक ब्लॉक के डेटा को पढ़ सकते हैं, और दूसरे ब्लॉक को उच्चतम संभव गति से लिख सकते हैं, जो मुख्य रूप से फ़ाइल विखंडन पर निर्भर करेगा, अब हार्ड डिस्क के लिए यह संभव है यदि दो डिस्क का उपयोग किया जाता है , एक पढ़ा,दूसरे को लिखो।

हार्ड डिस्क के संचालन का दूसरा पहलू इसकी विश्वसनीयता है, और विशेष रूप से विशिष्ट खराबी में, हम कार्यक्रम तर्क की खराबी को छोड़ देते हैं, इसे कहीं और मरम्मत करने की आवश्यकता है, मैं केवल उन खराबी की घोषणा करूंगा जो हार्ड डिस्क की डिज़ाइन सुविधाओं पर निर्भर करते हैं:

स्टार्ट-अप के दौरान स्पिंडल को जाम करना (अच्छी तरह से, बाहरी कार्रवाई के साथ स्पिंडल को स्क्रॉल करने का एक मौका है, डिस्क शुरू करें, डेटा पढ़ें और इसे आराम करने के लिए भेजें);
ऑपरेशन के दौरान धुरी का ठेला लगाना (यहाँ परिणाम पहले से ही आपके भाग्य पर निर्भर करता है);
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हर कोई जानता है कि सबसे बड़ा मूल्य हार्ड ड्राइव (हाय $ -y) की लागत नहीं है, लेकिन ध्यान से उन गीगाबाइट को "उपयोगी जानकारी" कहा जाता है। डेटा को बचाने के लिए, विभिन्न स्तरों के RAID सिस्टम का उपयोग किया जाता है, जिसके लिए कई हार्ड ड्राइव का उपयोग करना आवश्यक है। यह वह जगह है जहाँ दूसरा हास्यास्पद विचार सामने आता है : एक एकल ड्राइव के भीतर RAID तकनीक का उपयोग करना।

पूर्ण डिस्क विफलता की स्थिति में, यह निश्चित रूप से नहीं बचाएगा, लेकिन 1-2 खंडों से डेटा हानि के मामले में, यह स्थिति को सही करने में पूरी तरह से मदद करेगा।

पहला दृष्टिकोण, जिसे सॉफ्टवेयर द्वारा आसानी से लागू किया जाता है, को RAID 5 तकनीक का उपयोग करके संपूर्ण सतह या केवल महत्वपूर्ण या महत्वपूर्ण डेटा (0 खंड, विभाजन तालिका, सिस्टम कॉन्फ़िगरेशन फ़ाइलें) को रखना है: A + B = Sum, तीन में से दो भाग प्राप्त करना। हम आसानी से तीसरे एक को पुनर्स्थापित कर सकते हैं, दर्पण या दोहराव काफी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, एनटीएफएस में कई मास्टर फाइल टेबल प्रविष्टियां दोहराई जाती हैं, लेकिन यह एक गंभीर विफलता के मामले में ज्यादा बचत नहीं करता है, इसके अलावा, "दर्पण" डबल मात्रा में आधा खो देता है, जबकि आंकड़े इकट्ठा करने के मामले में अपठनीय खंडों, "ए + बी + सी + डी + ई + ई + एफ + जी = I" पर डेटा प्लेसमेंट की संभावना का एहसास करना संभव है, हम मात्रा का 1/9 खो देंगे, लेकिन एक डेटा खंड के नुकसान के मामले में डेटा रिकवरी की संभावना बढ़ जाएगी।

नियंत्रक के संचालन के तर्क के संशोधन से संबंधित दूसरा दृष्टिकोण, डेटा को एक ट्रैक पर नहीं रखने के लिए चेकसम के साथ उपयोग करना है, लेकिन डिस्क की विभिन्न सतहों पर, यह कार्यान्वयन उस स्थिति को बचाएगा जब काम करने वाले प्रमुखों में से एक पूरी तरह से बंद हो जाता है, हम हमेशा पढ़ते हैं अन्य सतहों से मान प्रारंभिक डेटा प्राप्त करेंगे, लेकिन डेटा को सहेजकर हम पीड़ित व्यक्ति को केवल शांत कर सकते हैं।

वास्तव में, ~~तीसरा हास्यास्पद विचार~~ (हालांकि यह एक वर्ग के रूप में पहले से ही बाहरी ड्राइव की चिंता करता है) निम्नलिखित होगा: डिस्क आवंटन के लिए फ़ाइल आवंटन और फ़ाइल सिस्टम समर्थन के लिए प्रतिनिधि समर्थन।

धन्यवाद: ओमीओमो
पहले से ही है: स्केलेबल ऑब्जेक्ट स्टोरेज के लिए काइनेटिक हार्ड ड्राइव

यह कैसे मदद करेगा: केंद्रीय प्रोसेसर केवल फ़ाइल डिस्क्रिप्टर को स्थानांतरित करेगा, और इसे किस टुकड़े की आवश्यकता है, एफएटी श्रृंखला के निर्माण से जुड़े रुकावटों से विचलित होने से रोक रहा है, उदाहरण के लिए, और नियंत्रक गणना करेगा कि निर्दिष्ट टुकड़े कहाँ संग्रहीत हैं और नियंत्रक को केवल फ़ाइल का वांछित टुकड़ा दें।

आप इसे लागू कर सकते हैं:

कारखाना फर्मवेयर का विकास और प्रतिस्थापन (संभवतः वर्तमान हार्डवेयर पर, लेकिन बाद के संशोधनों के संदर्भ में महंगा है, और डिस्क विकल्प की संख्या, मोबाइल एप्लिकेशन डेवलपर्स के लिए हैलो);
एक फ़ाइल सिस्टम का विकास जो डिस्क निर्माताओं के फर्मवेयर का समर्थन करेगा;
फर्मवेयर में प्रोग्रामिंग भाषा का विकास और कार्यान्वयन जिसकी मदद से आप फ़ाइल सिस्टम के साथ काम का वर्णन कर सकते हैं

यहां वास्तव में तीन हास्यास्पद विचार हैं जो स्वयं का परीक्षण करना मुश्किल हैं, लेकिन वे आपको रात की अच्छी नींद नहीं देते हैं।

पुनश्च पंजीकृत ट्रेडमार्क या पेटेंट का यादृच्छिक उपयोग यादृच्छिक है। सभी मूल विचार एक चींटी पहाड़ी लाइसेंसिंग समझौते के तहत उपयोग के लिए उपलब्ध हैं ।

हार्ड ड्राइव निर्माताओं के लिए कुछ हास्यास्पद विचार

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