A
International Disk Drive Equipment and Materials Association trabalha
para padronizar as unidades de disco e os muitos componentes
encontrados nelas. Há quem diga que as unidades de disco de
armazenamento rotativo já estão "de saída", mas o
fato é que 650 milhões de unidades foram vendidas no ano passado
(um recorde), e a ideia é vender um bilhão em 2015. Essa indústria
não vai morrer tão cedo. E quem conduz os rumos dessa indústria?
Segundo Michael, quatro empresas: Dell, Microsoft, HP e EMC. Três
dessas empresas vendem Linux, mas o Linux não está representado no
planejamento da indústria.
A
primeira mudança expressiva se chama "formato avançado",
termo pomposo cunhando para as unidades com setores de 4 KB.
Christoph Hellwig aproveitou a oportunidade para dizer que queria
conversar com o marketeiro que bolou esse nome. Estamos todos
torcendo para que a conversa se dê em uma lista pública, para que
possamos acompanhar. O motivador da mudança para setores de 4 KB é
a maior eficiência do código de correção de erros, ou ECC. Usando
o ECC para proteger setores maiores, os fabricantes podem obter um
ganho de 20% em capacidade.
O
desenvolvedor que encabeça o suporte aos discos de 4 KB no Linux,
Martin Petersen, se queixou do fato de ser quase impossível
trabalhar em novas tecnologias com a indústria. Os protótipos dos
fabricantes funcionaram no Linux, mas a primeira unidade de produção
não. Mesmo com seu "chapéu Oracle de uma tonelada" ele
pena para conseguir respostas dos fabricantes. "Bem-vindo ao
ramo dos discos rígidos", Michael respondeu bem-humorado. Ele
disse que é preciso haver um programa de certificação Linux para
hardware, provavelmente orientado pela Red Hat para poder ser levado
a sério pela indústria. Outros concordaram com a ideia,
acrescentando que para o programa ser realmente eficaz, fabricantes
como Dell e HP teriam que começar a exigir certificação Linux de
seus fornecedores.
Unidades
com setores de 4 KB apresentam uma série de desafios interessantes
além do tamanho aumentado dos setores. O Windows 2000 não consegue
alinhar partições corretamente nessas unidades, então alguns
fabricantes criaram unidades de alinhamento especiais para compensar.
Outros ainda trabalham com alinhamento normal, e nem sempre é fácil
diferenciar os dois tipos. Enquanto isso, em resposta às
solicitações da Microsoft e da Dell, os fabricantes estão
começando a produzir unidades de 4 KB que não emulam setores de 512
bytes. Logo, há uma ampla variedade de hardware para suportar. Há
um kit de avaliação disponível para os desenvolvedores dispostos a
trabalhar com as novas unidades.
A
próxima etapa seria formada pelas "unidades híbridas",
que combinam armazenamento rotativo e flash no mesmo pacote. A
primeira geração dessas unidades não se saiu muito bem no mercado.
É evidente que o Windows assumiu o controle da parte Flash da
unidade, arruinando seu propósito original, fazendo com que ninguém
perceba ganhos de desempenho reais. Há uma segunda geração a
caminho que pode se sair melhor: ela conta com mais armazenamento
flash (de 8 a 64 GB) e não permite que o sistema operacional se meta
com ela, o que deve melhorar o desempenho.
Ted
Ts'o expressou a preocupação de que essas unidades possam ser
otimizadas para sistemas de arquivos como VFAT ou NTFS. Essas
otimizações não costumam funcionar bem com outros sistemas de
arquivos. Michael respondeu que isso é parte de um problema maior:
os sistemas de arquivos do Linux não têm visibilidade entre os
fabricantes. Se os fabricantes tivessem motivos para dar suporte ao
ext4 ou ao btrfs, eles o fariam. Afinal, é relativamente fácil para
a unidade de disco consultar a tabela de partições e descobrir com
qual tipo de sistema de arquivos está lidando. Acontece que os
fornecedores não fazem ideia do tamanho da demanda para sistemas de
arquivos do Linux, então parece que o suporte não vai pintar tão
cedo.
Indo
um pouco além, temos o "SMR", uma tecnologia que elimina o
espaço normal entre faixas adjacentes no disco, levando a mais um
ganho de 20% de capacidade. Mas esse espaço não existe à toa: ele
permite que uma faixa seja gravada sem corromper a faixa adjacente.
Logo, uma unidade SMR não pode reescrever uma faixa; tem que
reescrever todas as faixas naquela região. De acordo com Michael,
isso significa que grandes escritas sequenciais devem ter um
desempenho razoável, mas que as pequenas e aleatórias podem se sair
muito mal.
A
indústria ainda está tentando descobrir como fazer o SMR funcionar
bem. Uma possibilidade seria criar algumas regiões mais espaçadas
na unidade. As escritas seguiriam primeiro para essas regiões, para
depois serem transferidas para as regiões compactas em segundo
plano. Isso exigiria a inclusão de uma tabela de mapeamento para que
a verdadeira localização de cada bloco fosse descoberta. Essa ideia
causou uma certa preocupação no público. Como os padrões de E/S
podem ser otimizados se as conexões entre os endereços de blocos
lógicos e a localização no disco não existe mais?
A
resposta parece ser a de que, conforme a unidade reescreve os dados,
ela vá colocando-os em algo que lembre sua ordem natural e faça a
desfragmentação. O processo todo depende da unidade ter tempo
ocioso suficiente para cuidar do trabalho de reescrita; dizem que a
maioria das unidades fica ociosa 90% do tempo, então isso não seria
um problema. A computação em nuvem e a virtualização podem tornar
isso mais complicado, já que seu propósito é o de maximizar a
utilização do hardware. Mas os fabricantes de hardware parecem
acreditar que vai dar certo.
Michael
apresentou quatro opções diferentes para programar interfaces para
unidades SMR. A primeira é a tradicional emulação de disco rígido
com remapeamento que já foi descrita acima; essas unidades
funcionarão em todos os sistemas, mas podem ter problemas de
desempenho. Outra possibilidade é o "SMR de bloco grande",
uma unidade que faça todas as transferências em blocos grandes (com
32 MB de cada vez, por exemplo). Essas unidades não seriam adequadas
a todos os fins, mas poderiam funcionar bem em gravadores de vídeo
digital ou em backups. A terceira opção é "emulação com
dicas", onde o sistema operacional poderia indicar quais blocos
deveriam ser armazenados juntos na mídia física. Finalmente, há a
abordagem de armazenamento total de objeto, onde a unidade tem
conhecimento dos objetos lógicos (arquivos) e tenta armazená-los de
forma contígua.
E
essas unidades vão funcionar bem no Linux? É difícil dizer, já
que o Linux não tem representação no comitê técnico do SMR.
Essas unidades chegarão ao mercado em 2012 ou 2013, então essa é a
hora de tentar ter alguma influência em seu desenvolvimento. Dizem
que o comitê é relativamente aberto, com listas de discussão
abertas, sem contratos de sigilo e sem a exigência de licenciamento
das opressivas patentes. Não deve ser difícil para os
desenvolvedores do Linux tomarem parte nisso.
Além
do SMR, existe o conceito de RAM não volátil (NV-RAM). Um
dispositivo NV-RAM é uma matriz de RAM dinâmica tradicional
combinada a uma A
International Disk Drive Equipment and Materials Association trabalha
para padronizar as unidades de disco e os muitos componentes
encontrados nelas. Há quem diga que as unidades de disco de
armazenamento rotativo já estão "de saída", mas o
fato é que 650 milhões de unidades foram vendidas no ano passado
(um recorde), e a ideia é vender um bilhão em 2015. Essa indústria
não vai morrer tão cedo. E quem conduz os rumos dessa indústria?
Segundo Michael, quatro empresas: Dell, Microsoft, HP e EMC. Três
dessas empresas vendem Linux, mas o Linux não está representado no
planejamento da indústria.
A
primeira mudança expressiva se chama "formato avançado",
termo pomposo cunhando para as unidades com setores de 4 KB.
Christoph Hellwig aproveitou a oportunidade para dizer que queria
conversar com o marketeiro que bolou esse nome. Estamos todos
torcendo para que a conversa se dê em uma lista pública, para que
possamos acompanhar. O motivador da mudança para setores de 4 KB é
a maior eficiência do código de correção de erros, ou ECC. Usando
o ECC para proteger setores maiores, os fabricantes podem obter um
ganho de 20% em capacidade.
O
desenvolvedor que encabeça o suporte aos discos de 4 KB no Linux,
Martin Petersen, se queixou do fato de ser quase impossível
trabalhar em novas tecnologias com a indústria. Os protótipos dos
fabricantes funcionaram no Linux, mas a primeira unidade de produção
não. Mesmo com seu "chapéu Oracle de uma tonelada" ele
pena para conseguir respostas dos fabricantes. "Bem-vindo ao
ramo dos discos rígidos", Michael respondeu bem-humorado. Ele
disse que é preciso haver um programa de certificação Linux para
hardware, provavelmente orientado pela Red Hat para poder ser levado
a sério pela indústria. Outros concordaram com a ideia,
acrescentando que para o programa ser realmente eficaz, fabricantes
como Dell e HP teriam que começar a exigir certificação Linux de
seus fornecedores.
Unidades
com setores de 4 KB apresentam uma série de desafios interessantes
além do tamanho aumentado dos setores. O Windows 2000 não consegue
alinhar partições corretamente nessas unidades, então alguns
fabricantes criaram unidades de alinhamento especiais para compensar.
Outros ainda trabalham com alinhamento normal, e nem sempre é fácil
diferenciar os dois tipos. Enquanto isso, em resposta às
solicitações da Microsoft e da Dell, os fabricantes estão
começando a produzir unidades de 4 KB que não emulam setores de 512
bytes. Logo, há uma ampla variedade de hardware para suportar. Há
um kit de avaliação disponível para os desenvolvedores dispostos a
trabalhar com as novas unidades.
A
próxima etapa seria formada pelas "unidades híbridas",
que combinam armazenamento rotativo e flash no mesmo pacote. A
primeira geração dessas unidades não se saiu muito bem no mercado.
É evidente que o Windows assumiu o controle da parte Flash da
unidade, arruinando seu propósito original, fazendo com que ninguém
perceba ganhos de desempenho reais. Há uma segunda geração a
caminho que pode se sair melhor: ela conta com mais armazenamento
flash (de 8 a 64 GB) e não permite que o sistema operacional se meta
com ela, o que deve melhorar o desempenho.
Ted
Ts'o expressou a preocupação de que essas unidades possam ser
otimizadas para sistemas de arquivos como VFAT ou NTFS. Essas
otimizações não costumam funcionar bem com outros sistemas de
arquivos. Michael respondeu que isso é parte de um problema maior:
os sistemas de arquivos do Linux não têm visibilidade entre os
fabricantes. Se os fabricantes tivessem motivos para dar suporte ao
ext4 ou ao btrfs, eles o fariam. Afinal, é relativamente fácil para
a unidade de disco consultar a tabela de partições e descobrir com
qual tipo de sistema de arquivos está lidando. Acontece que os
fornecedores não fazem ideia do tamanho da demanda para sistemas de
arquivos do Linux, então parece que o suporte não vai pintar tão
cedo.
Indo
um pouco além, temos o "SMR", uma tecnologia que elimina o
espaço normal entre faixas adjacentes no disco, levando a mais um
ganho de 20% de capacidade. Mas esse espaço não existe à toa: ele
permite que uma faixa seja gravada sem corromper a faixa adjacente.
Logo, uma unidade SMR não pode reescrever uma faixa; tem que
reescrever todas as faixas naquela região. De acordo com Michael,
isso significa que grandes escritas sequenciais devem ter um
desempenho razoável, mas que as pequenas e aleatórias podem se sair
muito mal.
A
indústria ainda está tentando descobrir como fazer o SMR funcionar
bem. Uma possibilidade seria criar algumas regiões mais espaçadas
na unidade. As escritas seguiriam primeiro para essas regiões, para
depois serem transferidas para as regiões compactas em segundo
plano. Isso exigiria a inclusão de uma tabela de mapeamento para que
a verdadeira localização de cada bloco fosse descoberta. Essa ideia
causou uma certa preocupação no público. Como os padrões de E/S
podem ser otimizados se as conexões entre os endereços de blocos
lógicos e a localização no disco não existe mais?
A
resposta parece ser a de que, conforme a unidade reescreve os dados,
ela vá colocando-os em algo que lembre sua ordem natural e faça a
desfragmentação. O processo todo depende da unidade ter tempo
ocioso suficiente para cuidar do trabalho de reescrita; dizem que a
maioria das unidades fica ociosa 90% do tempo, então isso não seria
um problema. A computação em nuvem e a virtualização podem tornar
isso mais complicado, já que seu propósito é o de maximizar a
utilização do hardware. Mas os fabricantes de hardware parecem
acreditar que vai dar certo.
Michael
apresentou quatro opções diferentes para programar interfaces para
unidades SMR. A primeira é a tradicional emulação de disco rígido
com remapeamento que já foi descrita acima; essas unidades
funcionarão em todos os sistemas, mas podem ter problemas de
desempenho. Outra possibilidade é o "SMR de bloco grande",
uma unidade que faça todas as transferências em blocos grandes (com
32 MB de cada vez, por exemplo). Essas unidades não seriam adequadas
a todos os fins, mas poderiam funcionar bem em gravadores de vídeo
digital ou em backups. A terceira opção é "emulação com
dicas", onde o sistema operacional poderia indicar quais blocos
deveriam ser armazenados juntos na mídia física. Finalmente, há a
abordagem de armazenamento total de objeto, onde a unidade tem
conhecimento dos objetos lógicos (arquivos) e tenta armazená-los de
forma contígua.
E
essas unidades vão funcionar bem no Linux? É difícil dizer, já
que o Linux não tem representação no comitê técnico do SMR.
Essas unidades chegarão ao mercado em 2012 ou 2013, então essa é a
hora de tentar ter alguma influência em seu desenvolvimento. Dizem
que o comitê é relativamente aberto, com listas de discussão
abertas, sem contratos de sigilo e sem a exigência de licenciamento
das opressivas patentes. Não deve ser difícil para os
desenvolvedores do Linux tomarem parte nisso.
Além
do SMR, existe o conceito de RAM não volátil (NV-RAM). Um
dispositivo NV-RAM é uma matriz de RAM dinâmica tradicional
combinada a uma matriz flash de mesmo tamanho e a uma placa cheia de
capacitores. Ela opera como RAM normal, mas quando falta energia, a
carga dos capacitores é usada para copiar os dados da RAM para a
memória flash; esses dados são restaurados quando a energia volta.
Sistemas de armazenamento de alta tecnologia usam NV-RAM há algum
tempo, mas agora ela está sendo direcionada a um mercado mais amplo.
No
momento, os dispositivos NV-RAM se apresentam em três formas. A
primeira lembra uma unidade de disco tradicional; a segunda é uma
placa PCI-Express com um driver de bloco especial; a terceira é a
"NV-DIMM", que se conecta diretamente ao barramento de
memória do sistema. A NV-DIMM tem muito potencial, mas é a mais
difícil para se oferecer suporte. Ela exige, por exemplo, um BIOS
que entenda o dispositivo, e que não destrua seu conteúdo com o
teste de memória na inicialização. Não dá para embutir isso em
qualquer computador.
Indo
mais além no futuro, em 2015 deve aparecer a memória realmente não
volátil. Como vamos interagir com ela, perguntou Michael, e como
vamos garantir que a arquitetura esteja certa? A Dell e a Microsoft
pediram unidades de disco com setores de 4 KB, e conseguiram. O que
Michael quer saber é, o que a comunidade Linux quer? Ele recomenda
que a comunidade do kernel forme um comitê de cinco pessoas para
conversar com a indústria de unidades de disco rígido. É preciso
haver uma lista de desenvolvedores que irão receber amostras de
hardware. E o mais importante, precisamos ter uma ideia bem
estabelecida do que queremos. Com tudo isso, a indústria pode muito
bem começar a ouvir a comunidade Linux, o que seria ótimo.
Fonte:
Clube do Hardwarematriz flash de mesmo tamanho e a uma placa cheia de
capacitores. Ela opera como RAM normal, mas quando falta energia, a
carga dos capacitores é usada para copiar os dados da RAM para a
memória flash; esses dados são restaurados quando a energia volta.
Sistemas de armazenamento de alta tecnologia usam NV-RAM há algum
tempo, mas agora ela está sendo direcionada a um mercado mais amplo.
No
momento, os dispositivos NV-RAM se apresentam em três formas. A
primeira lembra uma unidade de disco tradicional; a segunda é uma
placa PCI-Express com um driver de bloco especial; a terceira é a
"NV-DIMM", que se conecta diretamente ao barramento de
memória do sistema. A NV-DIMM tem muito potencial, mas é a mais
difícil para se oferecer suporte. Ela exige, por exemplo, um BIOS
que entenda o dispositivo, e que não destrua seu conteúdo com o
teste de memória na inicialização. Não dá para embutir isso em
qualquer computador.
Indo
mais além no futuro, em 2015 deve aparecer a memória realmente não
volátil. Como vamos interagir com ela, perguntou Michael, e como
vamos garantir que a arquitetura esteja certa? A Dell e a Microsoft
pediram unidades de disco com setores de 4 KB, e conseguiram. O que
Michael quer saber é, o que a comunidade Linux quer? Ele recomenda
que a comunidade do kernel forme um comitê de cinco pessoas para
conversar com a indústria de unidades de disco rígido. É preciso
haver uma lista de desenvolvedores que irão receber amostras de
hardware. E o mais importante, precisamos ter uma ideia bem
estabelecida do que queremos. Com tudo isso, a indústria pode muito
bem começar a ouvir a comunidade Linux, o que seria ótimo.
Fonte:
Clube do Hardware
