शिंगल्ड मैग्नेटिक रिकॉर्डिंग

शिंगल्ड मैग्नेटिक रिकॉर्डिंग (एसएमआर) मुख्य रूप से चुंबकीय भंडारण  डेटा रिकॉर्डिंग तकनीक है जिसका उपयोग हार्ड डिस्क ड्राइव (HDDs) में  भंडारण घनत्व  और समग्र प्रति-ड्राइव स्टोरेज क्षमता बढ़ाने के लिए किया जाता है। इस पारंपरिक हार्ड डिस्क को एक दूसरे के समानांतर गैर-अतिव्यापी चुंबकीय ट्रैक (लंबवत चुंबकीय रिकॉर्डिंग, पीएमआर) लिखकर रिकॉर्ड डेटा चलाती है, जबकि सिंगल रिकॉर्डिंग नए ट्रैक लिखती है जो पहले लिखे गए चुंबकीय ट्रैक के भाग को ओवरलैप करती है, पिछले ट्रैक को संकरा छोड़ती है और उच्च ट्रैक की अनुमति देती है। इस कारण इस घनत्व के लिए इसकी सतह के समान ट्रैक को आंशिक रूप से ओवरलैप किया जाता हैं। इस दृष्टिकोण का चयन इसलिए किया गया क्योंकि यदि राइटिंग हेड को बहुत संकीर्ण बना दिया जाता है, तो यह डिस्क की रिकॉर्डिंग परत में आवश्यक बहुत उच्च फ़ील्ड प्रदान नहीं कर सकता है।

ओवरलैपिंग-ट्रैक आर्किटेक्चर लेखन प्रक्रिया को जटिल बनाता है, क्योंकि एक ट्रैक पर लिखने से आसन्न ट्रैक भी ओवरराइट हो जाता है। यदि सन्निकट ट्रैक्स में वैध डेटा है, तो उन्हें भी फिर से लिखा जाना चाहिए। परिणामस्वरूप, एसएमआर ड्राइव को ओवरलैपिंग ट्रैक के कई संलग्न-केवल (अनुक्रमिक) क्षेत्रों में विभाजित किया जाता है, जिन्हें पूर्ण होने पर पूर्ण रूप से फिर से लिखने की आवश्यकता होती है, ठोस स्थिति को ड्राइव में फ्लैश ब्लॉक जैसा दिखता है। इस उपकरण से प्रबंधित एसएमआर उपकरण इस जटिलता को फ़र्मवेयर में प्रबंधित करके छिपाते हैं, किसी अन्य हार्ड डिस्क की तरह एक इंटरफ़ेस प्रस्तुत करते हैं। इस प्रकार अन्य एसएमआर उपकरण होस्ट-प्रबंधित हैं और ड्राइव को कैसे संभालना है, यह जानने के लिए ऑपरेटिंग सिस्टम पर निर्भर करते हैं, और केवल ड्राइव के कुछ क्षेत्रों में क्रमिक रूप से लिखते हैं। जबकि एसएमआर ड्राइव डायनेमिक रैंडम-एक्सेस मेमोरी, फ्लैश मेमोरी, और यहां तक ​​कि अपने स्वयं के हार्ड डिस्क ड्राइव प्लैटर के एक हिस्से को एसएमआर के बजाय पीएमआर के साथ उपयोग करने के लिए आरक्षित कर सकते हैं, लेखन प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए कैश (कंप्यूटिंग) के रूप में, बड़ी मात्रा में डेटा का निरंतर लेखन पीएमआर ड्राइव की तुलना में काफी धीमा है।

इतिहास
सीगेट प्रौद्योगिकी ने सितंबर 2013 में उपकरण-प्रबंधित एसएमआर हार्ड ड्राइव की शिपिंग शुरू की, जिसमें नॉन-शिंगल्ड स्टोरेज की तुलना में लगभग 25% की समग्र क्षमता में वृद्धि हुई। सितंबर 2014 में, एचजीएसटी ने हीलियम से भरी 10 टीबी ड्राइव की घोषणा की जो होस्ट-प्रबंधित शिंगल चुंबकीय रिकॉर्डिंग का उपयोग करती है, चूंकि दिसंबर 2015 में इसने 10 टीबी हीलियम से भरे ड्राइव के साथ इसका पालन किया जो पारंपरिक गैर-शिंगल लंबवत रिकॉर्डिंग का उपयोग करता है। पश्चिमी डिजिटल,  तोशीबा  और सीगेट टेक्नोलॉजी ने एसएमआर ड्राइव को बिना लेबल किए बेच दिया है, जिससे एक बड़ा विवाद पैदा हो गया है, क्योंकि एसएमआर ड्राइव लंबवत रिकॉर्डिंग ड्राइव की तुलना में कुछ परिस्थितियों (जैसे यादृच्छिक लेखन) में अधिक धीरे-धीरे व्यवहार करते हैं। कुछ ने यह भी दावा किया है कि इससे डेटा हानि हो सकती है। इन गलत लेबलिंग प्रथाओं का उपयोग सर्वर, नेटवर्क से जुड़े स्टोरेज, आरएआईडी और कोल्ड डेटा के लिए उपभोक्ता-केंद्रित और समर्पित डेटा स्टोरेज HDDs दोनों में किया गया था।

इस प्रकार पश्चिमी डिजिटल के विरूद्ध संयुक्त राज्य अमेरिका का क्लास-एक्शन सूट, जिसमें आरोप लगाया गया है कि तकनीक घटिया है, 27 अगस्त, 2021 को या उससे पहले तय किया गया था। उपभोक्ता पेचदार स्कैन वीडियो कैसेट रिकॉर्डर (VCRs) में पहले भी भारी ओवरलैप्ड (शिंगल्ड) ट्रैक दिखाई देते थे जो 1980 और 1990 के दशक में लोकप्रिय थे। विस्तारित प्ले (ईपी या एसएलपी) मोड में, वीएचएस और बेटामैक्स दोनों ने ट्रैक पिच को तीन के कारक से कम कर दिया हैं। इस कारण तिरछी दिगंश रिकॉर्डिंग के उपयोग से आसन्न पटरियों से गंभीर हस्तक्षेप को आंशिक रूप से कम किया गया था।

डेटा प्रबंधन
एसएमआर ड्राइव पर डेटा को तीन अलग-अलग तरीकों से प्रबंधित किया जा सकता है: उपकरण-प्रबंधित, होस्ट-प्रबंधित और होस्ट-जागरूक।

उपकरण-प्रबंधित
एक उपकरण-प्रबंधित या ड्राइव-प्रबंधित ड्राइव होस्ट को गैर-शिंगल ड्राइव के समान दिखाई देती है। मेजबान के लिए किसी विशेष प्रोटोकॉल का पालन करना जरूरी नहीं है। डेटा की सभी हैंडलिंग, क्योंकि यह भंडारण की छितरी हुई प्रकृति से संबंधित है, उपकरण द्वारा प्रबंधित की जाती है। अनुक्रमिक लेखन अधिक कुशल हैं। इसके अतिरिक्त, मेजबान इस बात से अनजान है कि भंडारण छिल गया है।

उपकरण-प्रबंधित ड्राइव में डिस्क नियंत्रक  आंतरिक रूप से किसी भी री-राइटिंग को शिंगल्ड ड्राइव की विशेष विशेषताओं के लिए आवश्यक रूप से संभालता है, उसी तरह जैसे  फ्लैश मेमोरी नियंत्रक  आंतरिक रूप से फ्लैश मीडिया की विशेष विशेषताओं के लिए आवश्यक री-राइटिंग को हैंडल करता है।

हाल ही तक, इस प्रकार की एसएमआर ड्राइव को अधिकांशतः निर्माता द्वारा लेबल नहीं किया जाता था। इसके फर्मवेयर-नियंत्रित शिंगल ट्रांसलेशन लेयर ऑपरेशन की तुलना सॉलिड-स्टेट ड्राइव से की जा सकती है, क्योंकि एलबीए एड्रेस ज्यादा सहसंबंधित नहीं होते हैं, इस प्रकार ऑन-डिस्क संरचना के लिए। रैंडम राइटिंग के लिए एपेंड-ओनली ज़ोन बहुत धीमे हैं, इसलिए राइट्स को पहले पीएमआर कैश में भेजा जाता है, और निष्क्रिय होने पर डिस्क इन डेटा को एसएमआर भागों में ले जाती है। आरएआईडी पुनर्जीवन कैश को अधिभारित करता है, एसएमआर ड्राइव को मिनट-लंबे विरामों में भेजना होता हैं। दोषपूर्ण फ़र्मवेयर (जैसे WD40EFAX) भी कभी न लिखे गए पते को पढ़ने के लिए कहे जाने पर त्रुटि दे सकता है। दोनों व्यवहारों को आरएआईडी नियंत्रक द्वारा ड्राइव विफलता के रूप में व्याख्यायित किया जाता है। एसएमआर की ज़ोन्ड प्रकृति का अर्थ यह भी है कि कचरा संग्रह (कंप्यूटर विज्ञान) के समय डिस्क लेखन प्रवर्धन से ग्रस्त है। चूंकि हार्ड ड्राइव के लिए राइट्स के साथ मुख्य समस्या लंबे समय तक चलने के बजाय गति है। कुछ एसएमआर हार्ड ड्राइव इस कारण से Trim_(computing) कमांड का उपयोग करते हैं।

होस्ट-प्रबंधित
होस्ट-प्रबंधित उपकरण को होस्ट द्वारा एक विशेष प्रोटोकॉल के सख्त पालन की आवश्यकता होती है। चूंकि होस्ट स्टोरेज की शिंगल्ड प्रकृति का प्रबंधन करता है, इसलिए इसे क्रमिक रूप से लिखना आवश्यक है जिससे कि उपस्थिता डेटा को नष्ट न किया जा सके। ड्राइव उन आदेशों को निष्पादित करने से इंकार कर देगी जो इस प्रोटोकॉल का उल्लंघन करते हैं।

मेजबान-जागरूक
होस्ट-अवेयर ड्राइव-प्रबंधित और होस्ट-प्रबंधित का संयोजन है। ड्राइव स्टोरेज की शिंगल्ड प्रकृति को प्रबंधित करने में सक्षम है और होस्ट द्वारा दिए गए किसी भी कमांड को निष्पादित करेगा, चाहे वह अनुक्रमिक हो या नहीं होती हैं। चूंकि, होस्ट जानता है कि ड्राइव शिंगल है, और भरण स्तरों के लिए ड्राइव को क्वेरी करने में सक्षम है। यह मेजबान को शिंगल प्रकृति के लिए लिखने का अनुकूलन करने की अनुमति देता है, जबकि ड्राइव को लचीला और पीछे-संगत होने के लिए अनुमति देती है।

प्रोटोकॉल
एसएमआर उपकरण को ज़ोन्ड उपकरण माना जाता है, क्योंकि स्टोरेज को सामान्यतः 256 MiB आकार के ज़ोन में बांटा जाता है। इन विशेष आदेशों के दो सेट, SATA के लिए SCSI और जेडएसी (ज़ोनड ATA कमांड, ANSI INCITS 537) के लिए जेडबीसी (ज़ोनड ब्लॉक कमांड, ANSI INCITS 536) एसएमआर उपकरणों के लिए उपलब्ध हैं। वे मेजबान को बताते हैं कि क्या प्रत्येक क्षेत्र पीएमआर या एसएमआर है और उन्हें इन क्षेत्रों को सीधे संबोधित करने की अनुमति देते हैं। जब तक विशेष रूप से उल्लेख नहीं किया जाता है, आदेश केवल होस्ट-जागरूक/-प्रबंधित उपकरणों पर उपलब्ध होते हैं। विशिष्ट आदेश हैं:
 * रिपोर्ट ज़ोन, डिस्क लेआउट और ज़ोन की स्थिति के बारे में जानकारी के लिए (जैसे कि राइट पॉइंटर, एक अनुक्रमिक ज़ोन में अंतिम-लिखित स्थिति)
 * एसएमआर या समान क्षेत्र होस्ट-प्रबंधित ड्राइव पर अनुक्रमिक आवश्यक हैं, लेकिन होस्ट-जागरूक वाले पर अनुक्रमिक पसंद करते हैं।
 * राइट पॉइंटर को रीसेट करें, राइट पॉइंटर को रिवाइंड करने के लिए जिससे कि अनुक्रमिक क्षेत्र खाली हो जाए
 * खुला क्षेत्र, स्पष्ट रूप से एक क्षेत्र तक पहुंच की घोषणा करने और संबंधित फर्मवेयर संसाधनों को लॉक करने के लिए
 * बंद क्षेत्र, एक खुले क्षेत्र को अनलॉक करने के लिए किया जाता हैं।
 * फ़िनिश ज़ोन, एक ज़ोन को भरें और इसे पढ़ने योग्य बनाएं जाते हैं।

प्रत्येक ज़ोन में इससे जुड़े लॉजिकल ब्लॉक एड्रेसिंग एड्रेस की एक श्रृंखला होती है, और सभी एलबीए-आधारित कमांड का उपयोग तब तक किया जा सकता है जब तक कि होस्ट-प्रबंधित ड्राइव पर अनुक्रमिक आवश्यकता का पालन किया जाता है।

एसएमआर उपकरण निम्नलिखित के अनुसार स्वयं की पहचान करते हैं:


 * होस्ट-अवेयर या उपकरण-प्रबंधित ड्राइव को सामान्य ब्लॉक उपकरण (SCSI परिधीय उपकरण प्रकार 00h) के रूप में चिह्नित किया जाता है, इसलिए उन्हें सामान्य हार्ड ड्राइव के रूप में पहचाना जा सकता है।
 * एक ज़ोनड फ़ील्ड दिखाता है कि ड्राइव उपकरण-प्रबंधित है, होस्ट-जागरूक है, या नहीं। यह SCSI ब्लॉक उपकरण विशेषताएँ VPD पृष्ठ और ATA क्षमता लॉग पृष्ठ में पाया जाता है।
 * होस्ट-प्रबंधित ड्राइव एक नए उपकरण प्रकार (SCSI 14h) का उपयोग करते हैं। केवल जेडएसी/जेडबीसी-जागरूक कंप्यूटर ही उनका पता लगा सकते हैं और उनका उपयोग कर सकते हैं।

सहोदर मानकों का एक नया संस्करण, जेडएसी-2/जेडबीसी-2 विकास के अधीन है। नया संस्करण एक नए प्रकार के डोमेन और रियलम्स ज़ोन ब्लॉक उपकरण पेश करता है जो गैर-सन्निहित एलबीए के लिए अनुमति देता है। ज़ोनड फ़ील्ड को वेस्टर्न डिजिटल के एक प्रस्ताव के बाद समाप्त कर दिया गया है। ज़ोन्ड इंटरफ़ेस फ़्लैश भंडारण  के लिए भी उपयोगी है। जेडएनएस युक्ति एनवीएम एक्सप्रेस संगठन द्वारा जारी की गई है।

सॉफ्टवेयर और एप्लीकेशन
एसएमआर ड्राइव का उच्च घनत्व, इसके रैंडम-रीड नेचर के साथ मिलकर, अनुक्रमिक-एक्सेस टेप भंडारण  और रैंडम-एक्सेस पारंपरिक हार्ड ड्राइव स्टोरेज के बीच एक जगह भरता है। वे डेटा संग्रहीत करने के लिए उपयुक्त हैं जिन्हें संशोधित करने की संभावना नहीं है, लेकिन किसी भी बिंदु से कुशलतापूर्वक पढ़ने की आवश्यकता है। यह मुख्य रूप से उपयोग के स्थिति का एक उदाहरण ड्रॉपबॉक्स (सेवा) का मैजिक स्टोरेज सिस्टम है, जो ऑन-डिस्क विस्तार को केवल-परिशिष्ट तरीके से चलाता है। इस संपत्ति के कारण उपकरण-प्रबंधित एसएमआर डिस्क को आर्काइव एचडीडी के रूप में भी विपणन किया गया है।

लिनक्स में कई फाइल सिस्टम एसएमआर ड्राइव के लिए ट्यून किए जा सकते हैं या किए जा सकते हैं: लाइनेक्स के अतिरिक्त, मुक्त बीएसडी में होस्ट-प्रबंधित एसएमआर ड्राइव के लिए प्रोटोकॉल-स्तर का समर्थन है।, न तो विंडोज और न ही मैकि ओएस ऐसे ड्राइव के कार्य करने के लिए आवश्यक जेडबीसी/जेडएसी कमांड का समर्थन करता है।
 * इस प्रकार F2FS, मूल रूप से फ्लैश मीडिया के लिए डिज़ाइन किया गया है, इसमें ज़ोन्ड ब्लॉक उपकरण (जेडबीडी) मोड है। इसका उपयोग मेटाडेटा के लिए पारंपरिक क्षेत्रों के साथ होस्ट-प्रबंधित ड्राइव पर किया जा सकता है।
 * इस कारण Btrfs में लाइनेक्स कर्नेल 5.12 में जेडबीडी सपोर्ट जोड़ा गया था, और यह CoW प्रकृति के कारण पहले से ही ज्यादातर क्रमिक रूप से लिखता है।
 * इस प्रकार ext4 को क्रमिक रूप से अधिक लिखने के लिए प्रयोगात्मक रूप से ट्यून किया जा सकता है। थिओडोर त्सो और अबुतालिब अघायेव ने 2017 में अपने ext4-lazy पर बात की हैं। सीगेट के पास 2015 से अधिक कट्टरपंथी एसएमआरFFS एक्सटेंशन भी है जो जेडबीसी/जेडएसी कमांड का उपयोग करता है।
 * अन्य फ़ाइल सिस्टम के लिए, लाइनेक्स उपकरण मैपर में एक dm-ज़ोन लक्ष्य होता है जो एक होस्ट-प्रबंधित ड्राइव को यादृच्छिक-लिखने योग्य ड्राइव में मैप करता है। लिनक्स कर्नेल 4.10 से डीएम के बिना इस कार्य को कर सकता है। जोनेफ्स 2019 से ज़ोन को आसान पहुंच के लिए फाइलों के रूप में उजागर करता है।

डायनेमिक हाइब्रिड एसएमआर
जबकि पारंपरिक एसएमआर मॉडल के लिए प्रत्येक ज़ोन को निर्माण समय पर एक प्रकार दिया जाता है, डायनेमिक हाइब्रिड एसएमआर ड्राइव ज़ोन प्रकार को शिंगल से पारंपरिक और ग्राहक द्वारा वापस करने की अनुमति देता है। एसएमआर/पीएमआर सेटिंग को समायोजित करने से ड्राइव को गर्म और ठंडे डेटा के वर्तमान वर्कलोड के अनुकूल बनाने में मदद मिलती है।

यह भी देखें

 * हीट-असिस्टेड मैग्नेटिक रिकॉर्डिंग (HAMR)
 * लॉग-संरचित फाइल सिस्टम, एक प्रकार का फाइल सिस्टम जो केवल-एपेंड मीडिया के लिए अनुकूलित है
 * पैटर्न वाला मीडिया
 * द्वि-आयामी चुंबकीय रिकॉर्डिंग

बाहरी संबंध

 * LSFMM: A storage technology update, LWN.net, April 23, 2013, by Jonathan Corbet
 * एसएमआर Impact on लाइनेक्स Storage Subsystem, HGST, 2014, by Jorge Campello and Adam Manzanares
 * Layout optimisation for using XFS on host-managed एसएमआर drives, March 2015
 * एसएमआर in लाइनेक्स Systems, Seagate, March 18, 2015, by Adrian Palmer
 * Host-Aware एसएमआर, Seagate, November 10, 2014, by Timothy Feldman
 * Addressing Shingled Magnetic Recording drives with Linear Tape File System, SNIA SDC 2013, by Albert Chen and Jim Malina
 * Host Managed एसएमआर, SNIA SDC 2015, by Albert Chen, Jim Malina and TK Kato

निर्दिष्टीकरण

 * जेडएसी/जेडबीसी संस्करण 1 (प्रकाशित 2016)
 * टी10, सूचना प्रौद्योगिकी - ज़ोनड ब्लॉक कमांड (जेडबीसी), 2014, मसौदा संशोधन 1
 * T13, सूचना प्रौद्योगिकी - ज़ोन्ड उपकरण ATA कमांड सेट (जेडएसी), मसौदा संशोधन 5, 2015
 * जेडएसी/जेडबीसी संस्करण 2 (2020 तक विकास के तहत)
 * T10, सूचना प्रौद्योगिकी - ज़ोनड ब्लॉक कमांड - 2 (जेडबीसी-2), 2020, मसौदा संशोधन 04a
 * T13, जेडएसी-2, PDF अनुपलब्ध