Depuis plusieurs mois, Western Digital propose des disques durs Red exploitant la technologie d’écriture SMR avec un chevauchement des pistes. Le fabricant n’en fait pas mention sur ses fiches techniques, mais nous confirme la situation et nous livre quelques détails.

Comme nous l’avions expliqué dans notre dossier sur les technologies HAMR et MAMR, un HDD intègre des plateaux contenant des pistes circulaires et des têtes de lecture/écriture qui se déplacent juste au-dessus. Un fonctionnement proche du bras d'une platine vinyle, mais avec un champ magnétique pour le stockage des données.

PMR/CMR vs SMR : session de rattrapage

À leurs débuts, les disques durs utilisaient un procédé LMR (longitudinal Magnetic Recording ou enregistrement magnétique longitudinal) où la magnétisation de chaque bit était alignée horizontalement. Puis est venu le temps du PMR (Perpendicular Magnetic Recording ou enregistrement magnétique perpendiculaire) avec une rotation à 90° pour augmenter la densité. On parle aussi parfois de CMR (Classic Magnetic Recording).

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Depuis plusieurs années, la technologie SMR (Shingled Magnetic Recording) est utilisée par certains fabricants. Dans ce cas, les pistes sont en partie superposées afin d'augmenter encore plus la densité des plateaux. Si cela ne change rien pour la lecture, ce n'est pas le cas de l'écriture : il faut réinscrire les données sur les pistes se chevauchant, entraînant un phénomène d'amplification en écriture. Synology en détaille le fonctionnement par ici.

Selon les cas, les disques durs SMR peuvent être « host managed » (il faut un contrôleur compatible), « drive managed » (leur firmware s'occupe de gérer l’écriture et donc la superposition des pistes) ou bien « host aware » afin d’être gérée par le firmware ou l'hôte selon les cas.

La question s'est récemment posée de savoir si Western Digital utilisait ou non la seconde méthode sur ses disques de la gamme Red pour NAS. Un choix qui serait fait sans mention sur les fiches techniques de la marque. Celle-ci nous confirme la situation, évoquant une pratique « transparente » pour l’utilisateur. Vraiment ?

Quatre disques durs WD Red sont en SMR

« Les disques durs WD Red d’une capacité de 2 à 6 To utilisent actuellement la technologie SMR gérée par appareil [DMSMR pour Device Manages SMR, ndlr] afin de maximiser la densité », nous explique Western Digital. Au contraire des versions de 8 à 14 To se reposant sur du CMR. 

Western Digital ajoute que « le DMSMR ne doit pas être confondu avec le SMR géré par l'hôte [HMSMR pour Host Managed SMR, ndlr], qui est conçu pour les applications des datacenters » qui ont des exigences de charge de travail et d'intégration propres au monde des serveurs.

Dans le cas présent, un disque dur DMSMR est donc « vu » par le système et utilisable comme n’importe quel autre disque dur. Mais est-ce sans conséquences ?

Western Digital rappelle les « limites » des Red

Le fabricant se veut rassurant : « la charge de travail typique d’un NAS pour les particuliers ou les petites entreprises est intermittente, laissant suffisamment de temps d'inactivité aux disques DMSMR pour effectuer les tâches de gestion des données en arrière-plan selon les besoins, en proposant une expérience optimale pour les utilisateurs ».

Mais si cela ne change rien en lecture, la chanson est différente en écriture :

« Lorsque les données écrites doivent être modifiées ou écrasées, la tête d'écriture n'enregistre pas directement les données sur la piste magnétique existante, afin d'éviter d'endommager la piste magnétique adjacente. Les données modifiées sont écrites sur une zone vide du disque, tandis que la piste magnétique d'origine avec les anciennes données reste temporairement inchangée.

Lorsque le disque dur est inactif, le mécanisme de réorganisation prend le relais, où les anciens bits de données de la piste magnétique d'origine sont automatiquement effacés et sont de nouveau disponibles pour les nouvelles données ».

Les Red sont certifiés par Western Digital pour une charge de travail annualisée de 180 To, copiés depuis ou vers le NAS, et recommande à ses clients de ne pas dépasser cette limite. Pour des charges plus importantes – jusqu’à 300 To/an – le constructeur met en avant sa série Red Pro ou Ultrastar pour les datacenters.

Red 2 à 6 To : WDx0EFRX (CMR ?) et WDx0EFAX (SMR ?)

Mais il y a un problème, de taille : le constructeur ne donne aucune information sur l’utilisation de la technologie SMR sur son site et dans  sa fiche technique. On y remarque par contre que certaines références – de 2 à 6 To comme par hasard – sont doublées avec les WDx0EFRX et WDx0EFAX, le x désignant la capacité en To :

Quelques différences sont à noter entre ces séries : le cache des WDx0EFAX est de 256 Mo avec un débit maximum de 180 Mo/s quelle que soit la capacité, contre respectivement 64 Mo et 175 à 147 Mo/s pour les WDx0EFRX. La consommation électrique et le niveau de bruit varient aussi entre les deux familles.

Cette double référence n’existe pas sur la fiche technique des disques durs WD Red Pro qui seraient tous en CMR. La présence d’un cache quatre fois plus important laisse penser que les WXD0xEFAX sont des SMR, contrairement au WDx0EFRX, mais cela reste à confirmer. Nous attendons des réponses plus précises sur le sujet.

Mais sur sa page dédiée à la compatibilité des des HDD/SSD, Synology apporte de l’eau à notre moulin en indiquant clairement que les WD20EFAX et WD60EFAX sont des disques SMR. Ce sont les seuls modèles Western Digital de 3,5" à être présentés comme des SMR :

RAID : mixer des disques SMR et CMR n’est pas une bonne idée

Là encore, Western Digital se veut rassurant : « Lors de nos tests des disques WD Red, nous n'avons trouvé aucun problème de reconstruction RAID dû à la technologie DMSMR ».

Mais tous les clients et Synology ne semblent pas de cet avis. Pour rappel, le fabricant de NAS recommande à ses utilisateurs « d'établir un RAID sur tous les disques PMR ou sur tous les disques SMR. Si un RAID est établi sur les disques PMR et SMR, les performances globales de lecture/écriture peuvent être affectées par les disques SMR lors des tâches de remplacement ».

Pas d’incompatibilité stricte donc, mais une perte de performances. Malheureusement, dans le cas de ces modèles signés Western Digital, il sera difficile (voire impossible) de connaître la référence précise avant de passer commande. Nous avons demandé au fabricant depuis quand des disques durs Red utilisent la technologie SMR, si d’autres modèles allaient suivre et s’il comptait afficher clairement cette mention sur son site et ses brochures.

Nous mettrons à jour cette actualité lorsque nous aurons obtenu des réponses.