Summary of Merevlemezek (HDD): Elv és működés

## Úvod Mágneses lemezes meghajtók, közismert nevén HDD-k (Hard Disk Drive), nem felejtő tárolóeszközök hosszú távú adattárolásra. Mágneses rögzítést használnak forgó lemezeken, és még mindig széles körben használatosak alacsony gigabyte-onkénti áruk és nagy kapacitásuk miatt. ## Az adattárolás alapelve Az adatok fizikailag a HDD-n, a forgó lemezek mágneses rétegének felületén vannak tárolva. Az írást és olvasást olvasó/író fejek végzik, amelyek megváltoztatják vagy érzékelik egy kis terület mágneses orientációját a lemez felületén. > **Definíció:** A mágneses rögzítés az információk tárolása a részecskék mágneses orientációjának megváltoztatásával a médium felületén. ### Működés lépésről lépésre 1. A lemez egy percenkénti fordulatszámban (ford./perc) meghatározott sebességgel forog (pl. $5\,400$, $7\,200$, $10\,000$ ford./perc). 2. A fejkar radiálisan mozog, és a fejet a kívánt sáv (track) fölé pozícionálja. 3. Várja be a megfelelő szektort a forgó lemezen (rotációs késleltetés). 4. A fejek olvassák vagy írják a szektorok mágneses orientációját. > **Definíció:** A szektor a sávok legkisebb címezhető része a lemezen. A cilinder (henger) az egymás feletti sávok halmaza az összes lemezen. ## HDD felépítés Főbb alkatrészek: - **Lemezek** – fém vagy üveg lemezek mágneses réteggel bevonva - **Orsó (spindle)** – tartja és forgatja a lemezeket - **Olvasó/író fejek** – érintésmentesek vagy nagyon közel vannak a felülethez - **Kar (aktuátor)** – mozgatja a fejeket a lemez sugarán - **Vezérlő elektronika** – jelfeldolgozás, mozgásvezérlés, interfész A HDD hermetikusan zárt házban van elhelyezve, amely védi a belső részeket a portól és a mechanikai sérülésektől. ## Lemezadatok szervezése - **Sávok (tracks):** koncentrikus körök a lemeztányér felületén - **Szektorok:** a sávok részei, hagyományosan 512 bájt vagy 4096 bájt (4K) - **Henger:** sávok összessége különböző lemeztányérokon, ugyanazon sugár mentén - **Címzés:** modern merevlemezek LBA-t (Logical Block Addressing) használnak a blokkok közvetlen címzésére ## Adathozzáférés és hozzáférési idő A hozzáférési idő több összetevőből áll: - **Keresési idő (Seek time):** a fej megfelelő sávra mozgatásához szükséges idő - **Forgási késleltetés (Rotational latency):** az átlagos várakozási idő, amíg a megfelelő szektor a fej alá fordul (átlagosan fél fordulat) - **Átviteli idő:** a tényleges adatátvitelhez szükséges idő > **Definíció:** A hozzáférési idő a keresési idő, a forgási késleltetés és az átviteli idő összege. Gyakorlati hatás: a mechanikai mozgások azt jelentik, hogy a HDD-knek lényegesen nagyobb a késleltetése, mint az SSD-knek. ## Paraméterek és különbségek - **Kapacitás:** több száz GB-tól egészen néhány TB-ig - **Fordulatszám:** jellemzően $5\,400$, $7\,200$, $10\,000$ ford./perc - **Cache (gyorsítótár):** gyorsítja a rövid távú műveleteket - **Interfész:** SATA, SAS - **Adatátviteli sebesség:** függ az adatsűrűségtől, a fordulatszámtól és az interfésztől ## Előnyök és hátrányok Előnyök: - alacsony GB-onkénti ár - nagy kapacitás - hosszú élettartam megfelelő használat esetén Hátrányok: - lassabb adathozzáférés a mechanika miatt - rázkódásra való érzékenység és mechanikai meghibásodás - magasabb zajszint és fogyasztás az SSD-hez képest Tudtad, hogy a HDD-k megbízhatóságát MTBF-ként (Mean Time Between Failures – átlagos üzemidő meghibásodások között) fejezik ki, és hogy az átlagos üzemidő meghibásodások között szerverlemezek esetén több tízezer óra? ## Gyakorlati példák és alkalmazások - **Asztali számítógépek:** költséghatékony és nagy kapacitású tároló adatok és multimédia tárolására - **Szerverek és NAS:** nagy adatmennyiségek tárolása, adatmentés - **Adattárolók (archívumok):** hosszú távú, költséghatékony adattárolás - **Adatmentés:** külső HDD offline biztonsági mentésekhez Kombinációs példa: Egy rendszer rendelkezhet operációs rendszerrel gyors SSD-n, és adatokkal/archívumokkal HDD-n az optimális teljesítmény/ár arány eléréséhez.