Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Datenspeicherung, im Besonderen ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erhöhung der Datensicherheit bei Speichervorrichtungen mit überlappenden Datenspuren.The invention relates to the field of data storage, in particular to a method and apparatus for increasing data security in storage devices with overlapping data tracks.
Stand der TechnikState of the art
Eine Festplatte ist eine Speichervorrichtung, welche aus Platten besteht, deren Plattenoberflächen mit einer magnetischen Schicht beschichtet sind. Diese Platten rotieren um eine Achse, auch Spindel genannt, auf der die einzelnen Platten übereinander in einem Plattenstapel montiert sind. Jede Plattenoberfläche wird als Datenträgeroberfläche von einem beweglichen Schreib- und Leseelement in kreisförmigen, konzentrischen Spuren beschrieben und ausgelesen. Als Technologie für das Schreiben und Lesen ist Perpendicular Magnetic Recording (PMR) üblich. Bewegt werden die Schreib- und Leseelemente, welche auch als Schreibleseköpfe (Heads) bezeichnet werden, von einem Actuator, so dass die Köpfe jede Spur im beschreibbaren Bereich der Plattenoberflächen ansteuern können. Der Actuator wird von einem Festplattencontroller gesteuert, welcher sich als interne Logik auch um die Optimierung der Schreib- und Lesezugriffe kümmert. Ebenfalls zu den Aufgaben des Festplattencontrollers gehört es, die einzelnen Spuren und Plattenoberflächen in einer geeigneten Reihenfolge zu beschreiben.A hard disk is a storage device consisting of disks whose disk surfaces are coated with a magnetic layer. These plates rotate about an axis, also called spindle, on which the individual plates are mounted one above the other in a plate stack. Each disk surface is written and read as a disk surface by a movable writing and reading element in circular, concentric tracks. Perpendicular Magnetic Recording (PMR) is common as a technology for writing and reading. The write and read elements, which are also referred to as write heads (heads), are moved by an actuator so that the heads can drive each track in the recordable area of the disk surfaces. The Actuator is controlled by a hard disk controller, which also takes care of the optimization of the read and write accesses as internal logic. Another task of the hard disk controller is to describe the individual tracks and disk surfaces in a suitable order.
Alle konzentrischen Spuren, die übereinander im Plattenstapel liegen, werden Zylinder genannt. Die Begriffe Spur und Zylinder werden häufig synonym verwendet. Jede Spur auf den Plattenoberflächen wird in Form von Spurabschnitten in logische Einheiten unterteilt, in die sogenannten Sektoren. Diese Sektoren bilden Daten-Einheiten auf den einzelnen Spuren und werden häufig auch als Blöcke oder Datenblöcke bezeichnet und dürfen nicht mit dem geometrischen Sektor, dem Kreisausschnitt, verwechselt werden. Im folgenden wird ein Sektor, der sich auf einer Spur befindet, in Kurzform als Sektor bezeichnet.All concentric tracks that lie one above the other in the disk stack are called cylinders. The terms track and cylinder are often used interchangeably. Each track on the disk surfaces is subdivided into logical units in the form of track sections, the so-called sectors. These sectors form data units on the individual tracks and are often referred to as blocks or data blocks and must not be confused with the geometric sector, the circular section. In the following, a sector that is on a track is referred to as a sector in short form.
Ein Sektor enthält traditionell 512 Byte, mittlerweile häufig 4 KB. Mittels Kontrollinformationen bzw. Fehlerkorrekturinformationen wird sichergestellt, dass die eingelesenen Daten des Sektors valide sind. Ein Sektor ist die kleinste adressierbare Daten-Einheit eines Dateisystems. Der Zugriff auf den Adressbereich der einzelnen Sektoren erfolgt seitens des Betriebssystems per Logical Block Adressing. Die Plattenoberflächen werden in Zonen aufgeteilt, wobei innerhalb einer Zone alle Spuren die gleiche Anzahl an Sektoren haben (Zone bit recording). Von außen nach innen reduziert sich die Anzahl der Sektoren von Zone zu Zone.A sector traditionally contains 512 bytes, nowadays often 4 KB. By means of control information or error correction information it is ensured that the read-in data of the sector are valid. A sector is the smallest addressable data unit of a file system. Access to the address area of each sector is done by the operating system via Logical Block Addressing. The disk surfaces are divided into zones, where within a zone all tracks have the same number of sectors (zone bit recording). From outside to inside, the number of sectors reduces from zone to zone.
Eingelesene Sektoren werden einer so genannten Vorwärts-Fehlerkorrektur (forward error correction) unterzogen. Dazu sind im Sektor zusätzliche Fehlerkorrektur-Informationen (error-correcting code) enthalten. Dennoch können die Sektoren so schlecht lesbar sein, dass z. B. mehrere Leseversuche notwendig sind, und/oder die Fehlerkorrektur kritisch ist. Ist der Sektor nicht mehr lesbar, so wird ein CRC-Fehler gemeldet.Read-in sectors are subjected to a so-called forward error correction. For this purpose, additional error correction information (error-correcting code) is contained in the sector. Nevertheless, the sectors can be so poorly readable that z. B. several reading attempts are necessary, and / or the error correction is critical. If the sector becomes unreadable, a CRC error is reported.
Mittels Verwaltungsdaten „reparieren” moderne Festplatten defekte Sektoren selbständig im regulären Betrieb. Der Festplattencontroller kann defekte oder schlecht lesbare Sektoren ausblenden und in einen Reservebereich (Sector Spare Area) einblenden. Die defekten Sektoren werden remappt, d. h. an einer anderen Stelle gespeichert. Der Verweis auf die Ersatz-Sektoren wird in einer G-Liste (Grown Defects List) gespeichert. Für den Computer erscheinen die Sektoren weiterhin fehlerfrei. Jedoch können Sektoren, die sich in der G-Liste befinden, die Zugriffszeiten der Festplatte nachteilig beeinflussen, und wenn die G-Liste vollständig gefüllt ist, ist es Zeit, die Festplatte auszutauschen. Per S.M.A.R.T. wird dieser Vorgang protokolliert.By means of administrative data, modern hard disks "repair" defective sectors independently in regular operation. The hard disk controller can hide defective or hard to read sectors and display them in a spare area. The defective sectors will be remapped, d. H. stored in another location. The reference to the replacement sectors is stored in a G list (Grown Defects List). For the computer, the sectors still appear error free. However, sectors that are in the G-list may adversely affect hard drive access times, and when the G-list is completely filled, it is time to swap the hard drive. By S.M.A.R.T. this process is logged.
In der zum Prioritätsdatum der vorliegenden Patentschrift noch unveröffentlichten Offenlegungsschrift DE 10 2013 022 051 A1 wird ein Verfahren beschrieben, wie defekte Sektoren lokal, d. h. ortsnahe ausgetauscht werden können. Somit ergibt sich eine Alternative zur Verwendung eines dezidierten Reservebereichs (Sector Spare Area).In the unpublished on the priority date of the present patent publication DE 10 2013 022 051 A1 A method is described how defective sectors can be exchanged locally, ie locally. This results in an alternative to the use of a dedicated spare area.
Zur Erhöhung der Speicherkapazität von Festplatten wird unter anderem der Spurabstand bzw. die Spurbreite der einzelnen konzentrischen Spuren auf den Plattenoberflächen verkleinert. Damit geht eine Verkleinerung der Schreib- und Leseelemente einher. Ohne neue Speichertechniken ist jedoch mittlerweile eine Verkleinerung des Schreibelements kaum noch möglich, da anderenfalls das erzeugbare Magnetfeld zu klein für eine ausreichende Magnetisierung der einzelnen Bits auf der Plattenoberfläche ist. Die minimale Spurbreite eines aktiven Schreibvorgangs ist also limitiert.To increase the storage capacity of hard disks, among other things, the track spacing or the track width of the individual concentric tracks on the disk surfaces is reduced. This is accompanied by a reduction of the writing and reading elements. However, without new memory techniques, downsizing of the writing element is now hardly possible because otherwise the field that can be generated is too small for sufficient magnetization of the individual bits on the disk surface. The minimum track width of an active write operation is therefore limited.
Als Lösungsweg ist die Technik „Shingled Magnetic Recording” (SMR) bekannt, bei der die Datenspuren mit einem überbreiten Schreibelement überlappend geschrieben werden, vergleichbar mit Dachschindeln. Die Patente US 8223458 B2 und US 8432633 B2 beschreiben weite Details dieser Technik.As a solution, the technique "Shingled Magnetic Recording" (SMR) is known in which the data tracks are written overlapping with an over-wide writing element, similar to roof shingles. The patents US 8223458 B2 and US 8432633 B2 describe wide details of this technique.
Beim SMR werden die überlappenden Datenspuren in sogenannten Bändern gruppiert, welche jeweils durch Inter-Band Gaps oder Guard Bands von einander getrennt sind. Diese Inter-Band Gaps oder Guard Bands werden im folgenden als Distanzbereiche bezeichnet oder auch als Distanzspuren, wenn die Breite des Distanzbereichs der Spurbreite entspricht.In the SMR, the overlapping data tracks are grouped in so-called bands, which each separated by inter-band gaps or guard bands. These inter-band gaps or guard bands are referred to below as distance ranges or as distance tracks if the width of the distance range corresponds to the track width.
Wenn der Inhalt eines Sektors in einem bereits belegten Bereich der SMR-Festplatte geändert werden soll, so müssen alle nachfolgenden Spuren des betroffenen Bandes bis hin zum Distanzbereich zunächst ausgelesen und gepuffert werden und anschließend wieder zurückgeschrieben werden, da anderenfalls das breite Schreibelement die Daten der nachfolgenden Spur bzw. Spuren überschreiben würde.If the content of a sector in an already occupied area of the SMR hard disk is to be changed, then all subsequent tracks of the tape concerned must first be read and buffered to the distance range and then written back, otherwise the wide write element will be the data of the following Overwrite track or tracks.
Bereits eine kleine Änderung des Inhalts im ersten Sektor eines Bandes macht es erforderlich, dass zusätzlich der gesamte Rest das Bandes eingelesen und zwischengespeichert wird, und dass nach der Aktualisierung des Inhalts im ersten Sektor das gesamte restliche Band wieder zurückgeschrieben wird. Aufgrund der sequenziellen und überlappenden Natur von SMR resultiert mithin aus einer kleinen Änderung in den zu speichernden Daten ein um Größenordnungen größerer Aufwand, der das Einlesen und erneute Schreiben eines ganzen Bandes umfassen kann und zu signifikanten Verzögerungen führen kann.Even a small change of content in the first sector of a tape requires that all the rest of the tape be additionally read and cached, and that after updating the content in the first sector, all the rest of the tape is written back. Thus, due to the sequential and overlapping nature of SMR, a small change in the data to be stored results in orders of magnitude greater effort, which may include reading and rewriting an entire band, and may result in significant delays.
Der beschriebene Effekt wird als Read-Modify-Write oder als Write-Amplification bezeichnet und tritt insbesondere bei verteilten Schreibzugriffen zu tage, wie sie z. B. in einer Datenbank vorkommen können, bei der häufig kleine Datenblöcke aktualisiert werden müssen.The described effect is referred to as read-modify-write or as write-amplification and occurs in particular in distributed write accesses to days, as z. B. may occur in a database in which often small blocks of data must be updated.
Die Offenlegungsschrift US 2007/0174582 A1 mit dem Titel „Mutable association of a set of logical block addresses to a band of physical storage blocks” beschreibt, wie die Write-Amplification mittels einer variablen Zuordnung zwischen logischen Blockadressen (LBAs) und physikalischen Sektoren reduziert werden kann. Im Wesentlichen werden die Daten in den Bändern in einer „fragmentierten” Weise gespeichert und das Verwaltungsschema sieht vor, dass für Schreibzugriffe geeignete, freie Stellen („holes”) in den Bändern ermittelt werden, an denen ohne Read-Modify-Write geschrieben werden kann.The publication US 2007/0174582 A1 entitled "Mutable association of a set of logical block addresses to a band of physical storage blocks" describes how write amplification can be reduced by means of a variable association between logical block addresses (LBAs) and physical sectors. In essence, the data is stored in the bands in a "fragmented" manner, and the management scheme provides for write accesses to find suitable "holes" in the bands that can be written to without read-modify-write ,
Die Offenlegungsschrift US 2007/0183071 A1 mit dem Titel „Track allocation method of disk drive” beschreibt einen Datenträger mit mindestens einem Bereich mit überlappenden Spuren („shingled tracks”, ST) und mindestens einem Bereich mit konventionellen, nicht überlappenden Spuren („tiled tracks”, TT). Speicherplatz, der aufgrund defekter Spuren fehlt, wird kompensiert, indem die Bereiche mit überlappenden Spuren („shingled tracks”, ST) um zusätzliche überlappende Spuren ergänzt werden. Beim Schreiben der Bänder werden defekte Spuren übersprungen, d. h. ausgelassen.The publication US 2007/0183071 A1 entitled "Track allocation method of disk drive" describes a data carrier having at least one area with overlapping tracks ("ST") and at least one area with conventional, non-overlapping tracks ("tiled tracks", TT). Memory space that is missing due to defective tracks is compensated by supplementing the areas with overlapping tracks ("shingled tracks", ST) with additional overlapping tracks. When writing the tapes, defective tracks are skipped, ie left out.
Die Offenlegungsschrift US 2013/0170061 A1 mit dem Titel „System, method and apparatus for shingled magnetic recording in disk drives” behandelt das gezielte Überschreiben bzw. Löschen von Nutzdaten auf einer Spur, die sich per Shingled Magnetic Recording mit benachbarten Spuren überlappt.The publication US 2013/0170061 A1 entitled "System, Method and Apparatus for Shingled Magnetic Recording in Disk Drives" deals with the deliberate overwriting or erasing of user data on a track which overlaps with neighboring tracks by Shingled Magnetic Recording.
In der zum Prioritätsdatum der vorliegenden Patentschrift noch unveröffentlichten Offenlegungsschrift JP 2015-049915 A , auch veröffentlicht unter US 2015/0062739 A1 mit dem Titel „Information recording device and data recovery method”, wird beschrieben, wie sich die Stelle (Spur, Sektor) auf einem Datenträger wiederfinden lässt, an der ein aktiver Schreibvorgang außerplanmäßig unterbrochen wurde, beispielsweise durch einen Stromausfall oder eine Stromabschaltung.In the unpublished on the priority date of the present patent publication JP 2015-049915 A , also published under US 2015/0062739 A1 entitled "Information recording device and data recovery method", describes how the location (track, sector) can be found on a disk on which an active write was unscheduled interrupted, for example by a power failure or a power cut.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zu schaffen, welches es ermöglicht, Festplatten mit Shingled Magnetic Recording so zu betreiben, dass das Risiko eines Datenverlusts reduziert wird.The present invention is based on the object to provide a method which makes it possible to operate hard drives with Shingled Magnetic Recording so that the risk of data loss is reduced.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen aus den unabhängigen Ansprüchen 1 und 9 gelöst, welche ein Verfahren und eine Vorrichtung definieren. Vorteilhafte Ausgestaltungen, mögliche Alternativen und optionale Funktionalitäten sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is achieved with the features of the independent claims 1 and 9, which define a method and a device. Advantageous embodiments, possible alternatives and optional functionalities are specified in the subclaims.
Den Ansprüchen entsprechend handelt es sich um eine Speichervorrichtung und um ein Verfahren zum Speichern von Daten auf einer Datenträgeroberfläche unter Verwendung eines Leseelements und eines Schreibelements, wobei die Breite der vom Schreibelement geschriebenen Datenspur um eine Überbreite größer ist als die reguläre Spurbreite des Leseelements.The claims are related to a memory device and a method for storing data on a disk surface using a read element and a write element, wherein the width of the data track written by the write element is one width greater than the regular track width of the read element.
Mindestens eine Teilmenge der Spuren auf der Datenträgeroberfläche ist in Bändern gruppiert. Je nach Ausführungsform befindet sich in der Nähe der Mitte eines Bandes oder bei den Bandgrenzen jeweils ein Distanzbereich, welcher zwischen den angrenzenden Spuren für einen Mindestabstand sorgt.At least a subset of the tracks on the disk surface are grouped in bands. Depending on the embodiment, a distance range is located near the center of a band or at the band boundaries, which provides a minimum distance between the adjacent tracks.
Falls beim Lesen einer Spur ein Lesefehler durch einen defekten Sektor oder einen defekten Spurabschnitt auftritt, wird mittels Verwaltungsdaten oder durch einen Ähnlichkeitsvergleich geprüft, ob eine Nachbarspur oder eine weitere in der Nähe liegende Spur existiert, welche aufgrund der Überbreite des Schreibelements mit identischen Sektordaten beschrieben ist.If, when reading a track, a reading error occurs due to a defective sector or a defective track section, it is checked by means of management data or a similarity comparison whether a neighboring track or another nearby There is no trace present, which is described due to the excess width of the write element with identical sector data.
Optional kann ein Austausch eines defekten Sektors oder eines defekten Spurabschnitts erfolgen, indem der Distanzbereich auf die physikalische Position des defekten Sektors oder des defekten Spurabschnitts verschoben wird, und indem der frei gewordene, vormalige Distanzbereich ersatzweise zur Speicherung von Daten verwendet wird.Optionally, replacement of a defective sector or a defective track section may be effected by shifting the distance range to the physical position of the defective sector or track portion and substituting the vacated former distance range for storage of data.
Die genannten und viele weitere Gesichtspunkte der Erfindung werden dem Fachmann nach dem Lesen der detaillierten Beschreibung zu den Ausführungsformen offenkundig.The above and many other aspects of the invention will become apparent to those skilled in the art after reading the detailed description of the embodiments.
Beschreibung der ZeichnungenDescription of the drawings
Zusätzliche Details zu den Ausführungsformen sowie beispielhafte Abläufe und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den bildlich dargestellten Merkmalen in den Zeichnungen.Additional details about the embodiments and exemplary sequences and advantages of the invention will become apparent from the illustrated features in the drawings.
1 zeigt ein exemplarisches Festplattenlaufwerk. 1 shows an exemplary hard disk drive.
2 illustriert einen Plattenstapel in der Seitenansicht. 2 illustrates a plate stack in side view.
3 veranschaulicht die konventionelle Aufteilung der Spuren in Bänder. 3 illustrates the conventional division of tracks into bands.
4 zeigt ein konventionelles Band mit überlappenden Spuren. 4 shows a conventional band with overlapping tracks.
5 zeigt ein symmetrisches Band mit einem Distanzbereich in der Mitte. 5 shows a symmetrical band with a distance in the middle.
6 veranschaulicht das Lesen einer Spur mittels Leseelement. 6 illustrates the reading of a track by means of a read element.
7 zeigt ein symmetrisches Band mit Distanzspuren an den Bandgrenzen. 7 shows a symmetrical band with distance tracks at the band boundaries.
8 zeigt die Befüllung einer SMR-Festplatte; erste Phase; Füllstand 50%. 8th shows the filling of an SMR hard disk; first phase; Level 50%.
9 zeigt die Befüllung einer SMR-Festplatte; zweite Phase; vollständig belegt. 9 shows the filling of an SMR hard disk; second phase; completely occupied.
10 veranschaulicht die Befüllung einer SMR-Festplatte, wobei das Schreibelement die 3-fache Breite des Leseelements hat. 10 illustrates the loading of an SMR hard disk, where the write element is 3 times the width of the read element.
11 zeigt konventionelle SMR-Bänder, wobei das Schreibelement die 3-fache Breite des Leseelements hat. 11 shows conventional SMR tapes, wherein the write element has 3 times the width of the read element.
12 stellt eine Ausführungsform mit „Config.”- und „Status”-Informationen dar. Der Inhalt aller dargestellten defekten Sektoren lässt sich mittels einer benachbarten Spur wiederherstellen. 12 illustrates an embodiment with "Config." and "Status" information. The content of all the illustrated defective sectors can be restored by means of an adjacent track.
13 zeigt Bänder mit defekten Sektoren, die repariert werden können. 13 shows bands with broken sectors that can be repaired.
14 zeigt rekonfigurierte Bänder, in denen die defekten Sektoren repariert sind. 14 shows reconfigured bands in which the defective sectors are repaired.
15 veranschaulicht in einem Flussdiagramm die Rückgewinnung von Daten, die durch defekte Sektoren verloren gegangen sind, sowie die Reparatur defekter Sektoren. 15 illustrates in a flow chart the recovery of data lost due to bad sectors as well as the repair of bad sectors.
Ausführung der ErfindungEmbodiment of the invention
1 und 2 zeigen ein SMR-Festplattenlaufwerk 1 als Beispiel für eine Speichervorrichtung. Die Platten mit magnetischen Schichten auf den Plattenoberflächen 2 drehen um die Drehachse der Spindel 7, an der die einzelnen Platten als Plattenstapel 13 befestigt sind. Die Spuren 3 auf den Plattenoberflächen 2 sind in Form von Spurabschnitten in Sektoren 6 unterteilt. 1 and 2 show an SMR hard drive 1 as an example of a storage device. The plates with magnetic layers on the plate surfaces 2 rotate around the axis of rotation of the spindle 7 at which the individual plates as a plate stack 13 are attached. The traces 3 on the plate surfaces 2 are in the form of track sections in sectors 6 divided.
Zum Schreiben und Lesen von Spuren 3 werden die Schreibleseköpfe 8 des Plattenstapels 13 vom Actuator 9 auf die gewünschte Zylinderposition 12 bewegt, und zwar innerhalb des beschreibbaren Bereichs zwischen der äußersten Spur 4 und der innersten Spur 5. Der Actuator 9 wird vom Festplattencontroller 10 gesteuert. Der Festplattencontroller 10 verfügt über einen Speicher 11, welcher unter anderem die Nutzdaten von Sektoren 6 oder Spuren 3 puffert.For writing and reading tracks 3 become the read-write heads 8th of the disk stack 13 from the actuator 9 to the desired cylinder position 12 moves, within the recordable area between the outermost track 4 and the innermost track 5 , The Actuator 9 is from the hard disk controller 10 controlled. The hard disk controller 10 has a memory 11 , which among other things, the user data of sectors 6 or traces 3 buffers.
2 zeigt den Plattenstapel 13 in der Seitenansicht, welcher in diesem Beispiel aus drei Platten besteht. Jede Platte hat mit der Ober- und Unterseite zwei magnetische Schichten. Mithin gibt es im Beispiel sechs Plattenoberflächen 2. Der Zylinder 12 umfasst alle konzentrischen Spuren 3, die übereinander im Plattenstapel 13 liegen. 2 shows the plate stack 13 in the side view, which in this example consists of three plates. Each plate has two magnetic layers, top and bottom. Thus, in the example, there are six plate surfaces 2 , The cylinder 12 includes all concentric tracks 3 , one above the other in the plate stack 13 lie.
Die Spuren 3 sind in Form einer Zylindernummer durchnummeriert, gemäß 3 von Null bis m. Des weiteren werden die Spuren 3 für das Shingled Magnetic Recording in Bänder 15 gruppiert. Dementsprechend beginnt das 1. Band bei der äußersten Spur 4 und das n. Band endet bei der innersten Spur 5.The traces 3 are numbered in the form of a cylinder number, according to 3 from zero to m. Furthermore, the tracks 3 for shingled magnetic recording in tapes 15 grouped. Accordingly, the 1st volume begins at the outermost track 4 and the n. band ends at the innermost track 5 ,
Im Beispiel gemäß 3 bestehen die Bänder 15 aus je acht Spuren 3, die zur Speicherung von Daten verwendet werden. Die jeweils neunte Spur fungiert als Distanzbereich 14, auch bekannt als Inter-Band Gap oder Guard Band. Die Begriffe Inter-Band Gap oder Guard Band legen eine Eigenständigkeit nahe im Sinne eines separaten Platzhalters, welcher zwischen den einzelnen Bändern 15 für Distanz sorgt. Jedoch werden in dieser Patentschrift, je nach Ausführungsform, die Distanzbereiche 14 aus strukturellen Gründen als integraler Bestandteil der Bänder definiert.In the example according to 3 the bands exist 15 out of eight tracks each 3 that are used to store data. The ninth track acts as a distance range 14 Also known as Inter-Band Gap or Guard Band. The terms inter-band gap or guard band create one Autonomy close in the sense of a separate placeholder, which between the individual bands 15 provides for distance. However, in this specification, depending on the embodiment, the distance ranges 14 for structural reasons, defined as an integral part of the bands.
4 zeigt ein einzelnes Band 15, und zwar als stark vergrößerter Ausschnitt von physikalischen Spuren 3. Auf den Spuren 3 der Zylinder (Cyl.) 101 bis 108 sind Datenspuren 20 geschrieben, die Sektordaten enthalten. Die punktiert dargestellte Spur 3 auf Zylinder 109 ist der Distanzbereich 14. Der Pfeil am Schreiblesekopf 8 gibt die relative Bewegungsrichtung an. Das Schreibelement 16 im Schreiblesekopf 8 ist um eine Überbreite 18 breiter als das Leseelement 17. In diesem Beispiel schreibt das Schreibelement 16 Datenspuren 20, die doppelt so breit sind, wie die Spurbreite 19, für die das Leseelement 17 ausgelegt ist. Um wie dargestellt, die Spur 3 auf Zylinder 108 mit Sektordaten zu beschreiben, muss das breite Schreibelement 16 auf den Spuren 3 des Zylinderpaars (108, 109) positioniert werden. 4 shows a single band 15 , as a greatly enlarged section of physical tracks 3 , On the trail 3 the cylinder (Cyl.) 101 to 108 are data tracks 20 written containing sector data. The dotted track shown 3 on cylinder 109 is the distance range 14 , The arrow on the read-write head 8th indicates the relative direction of movement. The writing element 16 in the read-write head 8th is an extra width 18 wider than the read element 17 , In this example, the write element writes 16 data tracks 20 that are twice as wide as the track width 19 for which the reading element 17 is designed. As shown, the track 3 on cylinder 108 with sector data, the wide write element must be 16 on the trail 3 of the cylinder pair (108, 109) are positioned.
In den Zeichnungen werden zwei verschiedene Muster verwendet, um die vom Schreibelement 16 geschriebenen Datenspuren 20 auf den einzelnen Spuren 3 besser kenntlich zu machen. Außerdem sind die kurzen Ausschnitte aus den Datenspuren 20 entlang der Schreibrichtung leicht versetzt dargestellt, damit die Überlappungen sichtbar werden. Die realen Sektoren 6, welche per Datenspur 20 geschrieben werden, setzen sich in beide Richtungen entlang der Spuren 3 fort.In the drawings, two different patterns are used, that of the writing element 16 written data tracks 20 on the individual tracks 3 better to identify. In addition, the short sections are from the data tracks 20 Slightly offset along the writing direction, so that the overlaps are visible. The real sectors 6 , which by data track 20 be written, sit in both directions along the tracks 3 continued.
Die dargestellten Überlappungen verdeutlichen die Reihenfolge, in der die einzelnen Datenspuren 20 vom breiten Schreibelement 16 beschrieben werden. Durch das Überlappen halbiert sich in diesem Fall die resultierende Spurbreite 19. Der Distanzbereich 14 wird benötigt, um das Band 15 abzugrenzen, so dass das breite Schreibelement 16 keine Spuren 3 eines nachfolgenden Bandes 15 überschreibt. In der dargestellten Konfiguration belegt der Distanzbereich 14 eine einzelne Spur 3 und wird in diesem Fall als Distanzspur 14 bezeichnet. In anderen Ausführungsformen kann je nach Beschaffenheit des Schreiblesekopfes 8 die Breite des Distanzbereichs 14 auch größer sein, beispielsweise ein Vielfaches der Spurbreite 19.The overlaps shown illustrate the order in which the individual data tracks 20 from the wide writing element 16 to be discribed. Due to the overlapping, the resulting track width is halved in this case 19 , The distance range 14 is needed to the tape 15 demarcate, leaving the wide writing element 16 no traces 3 a subsequent volume 15 overrides. In the illustrated configuration, the distance range occupies 14 a single track 3 and in this case becomes a distance track 14 designated. In other embodiments, depending on the nature of the read-write head 8th the width of the distance range 14 be larger, for example, a multiple of the track width 19 ,
Aus dem Beispiel gemäß 4 ist ersichtlich, dass falls die Sektordaten auf der ersten Spur (Cyl. 101) geändert bzw. neu geschrieben werden sollen, die Daten aller nachfolgenden Spuren 3 bis zur Distanzspur 14 zunächst ausgelesen werden müssen, in einem Speicher 11 gepuffert werden müssen und anschießend zurückgeschrieben werden müssen, da bei Schreibvorgängen der Inhalt der jeweils nachfolgenden Spur 3 zerstört wird. Hierdurch entsteht eine Write-Amplification.From the example according to 4 It can be seen that if the sector data on the first track (Cyl.101) is to be changed or rewritten, the data of all subsequent tracks 3 to the distance track 14 first have to be read in a memory 11 must be buffered and anschießend must be written back, as in writing the content of each successive track 3 gets destroyed. This creates a write amplification.
5 zeigt ein neuartiges symmetrisches Band 21. Auch in diesem Beispiel wird ein Schreiblesekopf 8 verwendet, dessen Schreibelement 16 um eine Überbreite 18 breiter ist als das Leseelement 17. Das Schreibelement 16 erzeugt effektive Datenspuren 20, die doppelt so breit sind wie die zugrunde gelegte Spurbreite 19. Die Anzahl an Spuren 3 pro Band 21, die zur Speicherung von Daten verwendet werden können, entspricht ebenfalls dem Beispiel aus 4. Hingegen unterscheidet sich das neuartige symmetrische Band 21 von konventionellen Bändern 15 durch die Position des Distanzbereichs bzw. der Distanzspur 14, welche sich nunmehr in der Mitte des Bandes 21 befindet und zwar in diesem Beispiel auf Zylinder 105. Somit ist die Distanzspur 14 ein integraler Bestandteil des Bandes 21. Mehrere symmetrische Bänder 21 können aneinander gereiht werden, ohne dass ein weiterer, separater Distanzbereich 14 an den Grenzen der Bänder 21 für Abstand sorgt. 5 shows a novel symmetrical band 21 , Also in this example becomes a read-write head 8th used, whose writing element 16 by an extra width 18 wider than the read element 17 , The writing element 16 generates effective data tracks 20 which are twice as wide as the underlying track width 19 , The number of tracks 3 per band 21 , which can be used to store data, also corresponds to the example 4 , On the other hand, the novel symmetrical band differs 21 from conventional tapes 15 by the position of the distance range or the distance track 14 , which are now in the middle of the tape 21 is located in this example on cylinder 105. Thus, the distance track 14 an integral part of the volume 21 , Several symmetrical bands 21 can be strung together without having another, separate distance range 14 at the borders of the bands 21 ensures distance.
Die überlappenden Datenspuren 20 werden innerhalb eines Bandes 21 von außen nach innen beschrieben und zwar von beiden Seiten. Es ergibt sich eine Überlappung in zwei Richtungen, symmetrisch zur Distanzspur 14. In 5 zeigen die gemustert dargestellten Datenspuren 20, in welcher Reihenfolge die einzelnen Spuren 3 des Bandes 21 beschrieben werden müssen: Beispielsweise zuerst die Spur 3 des Zylinders 101 an der oberen Grenze des Bands 21; dann Zylinder 109 an der unteren Grenze des Bands 21; anschließend mit Zylinder 102 wieder eine Spur 3 aus der oberen Hälfte usw.The overlapping data tracks 20 be within a band 21 described from outside to inside, and from both sides. This results in an overlap in two directions, symmetrical to the distance track 14 , In 5 show the patterned data tracks 20 in which order the individual tracks 3 of the band 21 need to be described: For example, first the track 3 of the cylinder 101 at the upper limit of the band 21 ; then cylinder 109 at the lower limit of the band 21 ; then with cylinder 102 again a track 3 from the top half, etc.
Die Überbreite 18 des Schreibelements 16 ist dabei immer zur Mitte hin auszurichten, damit die äußeren, bereits beschriebenen Spuren 3 nicht wieder überschrieben werden. Entscheidend ist, dass beim Beschreiben der beiden innersten Spuren 3 (Cyl. 104 und Cyl. 106), das Schreibelement 16 in beiden Fällen so positioniert wird, dass die Überbreite 18 des Schreibelements 16 von der Distanzspur 14 aufgefangen wird. Im Gegensatz zu der Anordnung aus 4 wird die Distanzspur 14 also gleichermaßen für zwei Spuren 3 des Bandes 21 als Ausweichbereich genutzt.The overwidth 18 of the writing element 16 always align with the center, so that the outer, already described tracks 3 not be overwritten again. What matters is that when describing the two innermost tracks 3 (Cyl 104 and Cyl 106), the writing element 16 in both cases is positioned so that the oversize 18 of the writing element 16 from the distance track 14 is caught. In contrast to the arrangement 4 becomes the distance track 14 So equally for two tracks 3 of the band 21 used as an alternative area.
Da der Inhalt der Distanzspur 14 irrelevant ist, kann der zuvor von der oberen Spur (Cyl. 104) geschriebene Inhalt mit der unteren Spur (Cyl. 106) überschrieben werden. Dieser Zustand entspricht der Darstellung in 5: Das aktive Schreibelement 16 schreibt mittels einer Datenspur 20 Sektordaten auf die letzte freie Spur (Cyl. 106) des Bandes 21. Dazu muss das Schreibelement 16 über die Spuren 3 des Zylinderpaars (105, 106) positioniert werden. Die Distanzspur 14 auf Zylinder 105 wird dabei von der Datenspur 20 mit überschrieben. Der ehemalige Inhalt auf Zylinder 105 wird jedoch nicht benötigt, da er auf Zylinder 104 verortet ist.Because the content of the distance track 14 is irrelevant, the content previously written by the upper track (Cyl.104) can be overwritten with the lower track (Cyl.106). This condition corresponds to the illustration in 5 : The active write element 16 writes by means of a data track 20 Sector data on the last free track (Cyl 106) of the volume 21 , For this the writing element must 16 over the tracks 3 of the cylinder pair (105, 106) are positioned. The distance track 14 on cylinder 105 is thereby from the data track 20 overwritten with. The former However, content on cylinder 105 is not needed because it is located on cylinder 104.
Im Vergleich zur konventionellen Anordnung der Spuren 3 im Band 15 gemäß 4 reduziert sich bei der neuen symmetrischen Anordnung die maximale Write-Amplification um mehr als die Hälfte: Wenn Sektordaten auf der ersten Spur (Cyl. 101) geändert werden sollen, müssen nur noch Daten von maximal drei statt zuvor maximal sieben Spuren 3 zusätzlich eingelesen und erneut geschrieben werden. Die benötigte Zeit für das Update eines Sektors 6 im voll belegten Band 21 reduziert sich signifikant und in diesem Maße erhöht sich folglich die durchschnittliche Übertragungsrate bei verteilten Schreibzugriffen.Compared to the conventional arrangement of tracks 3 in the band 15 according to 4 With the new symmetrical arrangement, the maximum write amplification is reduced by more than half: If sector data is to be changed on the first track (Cyl. 101), only data from a maximum of three instead of the previous maximum of seven tracks has to be changed 3 additionally read in and rewritten. The time needed to update a sector 6 in full band 21 Reduces significantly and thus increases the average transfer rate for distributed write accesses.
In 6 ist dargestellt, wie aus dem vollständig belegten symmetrischen Band 21 die Spur 3 auf Zylinder 102 ausgelesen wird. Der Schreiblesekopf 8 wird dazu so positioniert, dass das aktive Leseelement 17 den Zylinder 102 auslesen kann. Die relative Bewegungsrichtung ist mit dem Pfeil am Schreiblesekopf 8 angegeben. Das Leseelement 17 ist für die Spurbreite 19 der Spuren 3 ausgelegt bzw. optimiert.In 6 is shown as from the fully occupied symmetric band 21 the track 3 is read on cylinder 102. The read-write head 8th is positioned so that the active read element 17 can read the cylinder 102. The relative direction of movement is with the arrow on the read-write head 8th specified. The read element 17 is for the track width 19 of the tracks 3 designed and optimized.
Die symmetrische Überlappung der geschriebenen Datenspuren 20 lässt sich auch in entgegengesetzter Richtung anordnen. Dies ist in 7 dargestellt. Anstelle eines Distanzbereichs 14 in der Mitte des Bandes 21 laufen die Überlappungen der Datenspuren 20 in dieser Variante zwischen den Zylindern 104 und 105 auseinander. Die Distanzspuren 14 befinden sich stattdessen an der oberen und an der unteren Grenze des Bandes 22. Die Distanzspuren 14 sind in diesem Fall separat und nicht als integraler Bestandteil der Bänder 22 definiert und werden sowohl vom vorhergehenden Band 22 als auch vom nachfolgenden Band 22 verwendet.The symmetric overlap of the written data tracks 20 can also be arranged in the opposite direction. This is in 7 shown. Instead of a distance range 14 in the middle of the tape 21 run the overlaps of the data tracks 20 in this variant between the cylinders 104 and 105 apart. The distance tracks 14 instead are located at the top and bottom of the band 22 , The distance tracks 14 are separate in this case and not as an integral part of the tapes 22 defined and are both from the previous band 22 as well as the following band 22 used.
In 7 zeigen die gemustert dargestellten Datenspuren 20, in welcher Reihenfolge die einzelnen Spuren 3 des Bandes 22 beschrieben werden müssen, um die gewünschten Überlappungen zu erreichen, beispielsweise zuerst Zylinder 104 und Zylinder 105, dann Zylinder 103, dann Zylinder 106 usw. Die Übertragungsrate bei verteilten Schreibzugriffen entspricht den Werten des zuvor beschriebenen Bandes 21 gemäß 5.In 7 show the patterned data tracks 20 in which order the individual tracks 3 of the band 22 must be described in order to achieve the desired overlaps, for example first cylinder 104 and cylinder 105, then cylinder 103, then cylinder 106, etc. The distributed write access transfer rate is the same as that of the previously described tape 21 according to 5 ,
Sektoren 6 sind Abschnitte einer Spur 3. Die Begriffe „Sektor” und „Spur” sind daher technisch eng verwandt und je nach gewünschter Ausführungsform oft gleichermaßen zutreffend. Häufig steht der Überbegriff „Spur” auch stellvertretend für einen Spurabschnitt aus der betrachteten Spur 3. Immer wenn von einer Spur 3 die Rede ist, kann sich dies auch nur auf einen darauf befindlichen Sektor 6 beziehen. Umgekehrt, wenn von einem Sektor 6 oder einem Spurabschnitt die Rede ist, kann die betreffende Operation alternativ auch auf die gesamte Spur 3 angewendet werden.sectors 6 are sections of a track 3 , The terms "sector" and "track" are therefore technically closely related and, depending on the desired embodiment, often equally applicable. Frequently, the generic term "track" is also representative of a track section from the track under consideration 3 , Whenever from a track 3 it is only possible to refer to a sector on that topic 6 Respectively. Conversely, if from one sector 6 or a track section is discussed, the operation in question can alternatively also on the entire track 3 be applied.
Die Begriffe „Zylinder” (bzw. Zylindernummer) und „Spur” (bzw. Spurnummer) sind ebenfalls technisch eng verwandt. Immer wenn eine Zylindernummer erwähnt wird, so betrifft dies implizit mindestens eine der Spuren 3 auf diesem Zylinder 12.The terms "cylinder" (or cylinder number) and "track" (or track number) are also technically closely related. Whenever a cylinder number is mentioned, this implicitly affects at least one of the tracks 3 on this cylinder 12 ,
Wenn davon die Rede ist, dass eine Spur 3, ein Band 15, 21, 22 oder Sektordaten „weiter oben”, „oberhalb” oder „vorherig” sind bzw. „weiter unten”, „unterhalb” oder „nachfolgend”, so ist damit gemeint, dass sich diese Spur 3, dieses Band 15, 21, 22 oder diese Sektordaten weiter außen oder weiter innen auf den konzentrischen Spuren 3 der Plattenoberfläche 2 befinden und/oder, je nach Richtung der Nummerierung, eine größere oder kleinere Zylindernummer haben.If there is talk about that, a trace 3 , a band 15 . 21 . 22 or sector data "above", "above" or "previous" or "further down", "below" or "below", it means that this track 3 , this band 15 . 21 . 22 or this sector data farther out or further in on the concentric tracks 3 the plate surface 2 and / or, depending on the direction of the numbering, have a larger or smaller cylinder number.
Die in dieser Patentschrift verwendete Definition der Spurbreite 19 bei Shingled Magnetic Recording beruht auf der Breite der verbleibenden lesbaren Datenspur 20 nach dem Überlappen durch die benachbarte Datenspur 20. Diese verbleibende lesbare Datenspur 20 ergibt die Spur 3, für die das Leseelement 17 ausgelegt bzw. optimiert ist.The definition of the track width used in this patent 19 Shingled Magnetic Recording relies on the width of the remaining readable data track 20 after overlapping by the adjacent data track 20 , This remaining readable data track 20 gives the track 3 for which the reading element 17 is designed or optimized.
8 und 9 zeigen als Beispiel, wie eine Plattenoberfläche 2 mit Daten gefüllt wird. Wie in den vorangegangenen Beispielen wird ein Schreiblesekopf 8 verwendet, dessen Schreibelement 16 im Vergleich zum Leseelement 17 für das Schreiben von doppelt so breiten Datenspuren 20 ausgelegt ist. 8th and 9 show as an example how a disk surface 2 filled with data. As in the previous examples, a read-write head becomes 8th used, whose writing element 16 in comparison to the reading element 17 for writing twice as wide data tracks 20 is designed.
Der Übersichtlichkeit halber und um die Größe der dargestellten Zahlen in den Zeichnungen überschaubar zu halten, enthält eine Plattenoberfläche 2 in dieser Ausführungsform nur 995 Spuren, gezählt von Zylinder 000 bis Zylinder 994. Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass andere reale Ausführungsformen auch eine Spuranzahl von beispielsweise mehreren Hunderttausend Spuren haben können und dass alle in dieser Patentschrift beschriebenen Verfahren mit beliebig großen Spuranzahlen ausführbar sind.For the sake of clarity and to keep the size of the numbers shown in the drawings manageable, contains a disk surface 2 In this embodiment, only 995 tracks counted from cylinder 000 to cylinder 994. It should be expressly understood that other real embodiments may also have a track count of, for example, several hundred thousand tracks, and that all methods described in this patent are executable with arbitrarily large track numbers.
Des weiteren sei darauf hingewiesen, dass die Zeichnungen lediglich eine Plattenoberfläche 2 repräsentieren. Weitere Plattenoberflächen 2 werden in gleicher Weise befüllt. Für den Sonderfall, dass die SMR-Festplatte 1 nur aus einer Plattenoberfläche 2 besteht, veranschaulichen die Zeichnungen somit alle Spuren 3 dieser SMR-Festplatte 1.It should also be noted that the drawings are merely a disk surface 2 represent. Further plate surfaces 2 are filled in the same way. For the special case that the SMR hard drive 1 only from a plate surface 2 Thus, the drawings illustrate all tracks 3 this SMR hard drive 1 ,
Die Spuren 3 werden in symmetrische Bänder 21 (analog zu 5) gruppiert, die in diesem Fall pro Band 21 aus vier nutzbaren Datenspuren 3 und einer in der Mitte liegenden Distanzspur 14 bestehen. Aufgrund der insgesamt 995 Spuren pro Plattenoberfläche 2 gibt es in dieser Ausführungsform 199 Bänder.The traces 3 become symmetrical bands 21 (analogous to 5 ), in this case per band 21 from four usable data tracks 3 and a middle distance track 14 consist. Due to the total of 995 tracks per disk surface 2 In this embodiment, there are 199 bands.
Mit der Spezifikation „ATA-2” ist die Adressierungsmethode „Logical Block Adressing” (LBA) definiert. Der Computer adressiert einen bestimmten Sektor 6 über eine fortlaufende Nummer, beginnend mit Null. Die Umrechnung zwischen dieser LBA-Nummer eines Sektors 6 und der physikalischen Zylinder/Kopf/Sektor-Postion auf der SMR-Festplatte 1 erfolgt durch den Festplattencontroller 10. Je nach vorhandener Festplattengeometrie muss bei der Umrechnung unter anderem auch die Aufteilung der Plattenoberflächen 2 in Zonen (Zone bit recording) berücksichtigt werden. Weitere Details, insbesondere eine variable Zuordnung der LBA-Nummern zu den physikalischen Sektor-Positionen, werden in der bereits genannten Offenlegungsschrift US 2007/0174582 A1 beschrieben.The specification "ATA-2" defines the addressing method "Logical Block Addressing" (LBA). The computer addresses a specific sector 6 over a consecutive number, starting with zero. The conversion between this LBA number of a sector 6 and the physical cylinder / head / sector position on the SMR hard disk 1 done by the hard disk controller 10 , Depending on the existing hard disk geometry, the conversion of the disk surfaces, among other things, also has to be done 2 in zones (zone bit recording). Further details, in particular a variable assignment of the LBA numbers to the physical sector positions, are disclosed in the already mentioned published patent application US 2007/0174582 A1 described.
8 und 9 veranschaulichen, wie die Spuren 3 einer SMR-Festplatte 1, basierend auf einer Index-Funktion f(i), schrittweise gefüllt werden. Die Funktionswerte der Index-Funktion f(i) können den Spalten „logic Cyl. idx. i” und „phys. Cyl. c” der Tabellen in 8 und 9 entnommen werden. Der Eingabewert „logic Cyl. idx. i” ist ein logischer Zylinderindex i und der Funktionswert „phys. Cyl. c” ist der physikalische Zylinder c. 8th and 9 illustrate how the tracks 3 an SMR hard drive 1 , are filled step by step based on an index function f (i). The function values of the index function f (i) can be assigned to the columns "logic Cyl. idx. i "and" phys. Cyl. c "of the tables in 8th and 9 be removed. The input value "logic Cyl. idx. i "is a logical cylinder index i and the function value" phys. Cyl. c "is the physical cylinder c.
8 zeigt die Belegung der Spuren 3 auf einer Plattenoberfläche 2 bei einem Füllstand von 50%, d. h. die Hälfte aller verfügbaren Spuren 3 sind belegt. Verfügt die SMR-Festplatte 1 über weitere Plattenoberflächen 2, so sind deren Spuren 3 auf die gleiche Weise belegt. 8th shows the assignment of the tracks 3 on a plate surface 2 at a level of 50%, ie half of all available tracks 3 are occupied. Has the SMR hard disk 1 over further plate surfaces 2 so are their traces 3 occupied in the same way.
Beim Beschreiben der Plattenoberfläche 2 werden die ersten Sektoren 6 entsprechend der Index-Funktion f(i) und mit i = 0 in die Spur 3 des physikalischen Zylinders 000 geschrieben. Das Schreibelement 16 mit Überbreite 18 wird dazu auf dem Zylinderpaar (000, 001) positioniert. Im Anschluss wird mit dem logischen Zylinderindex i = 1 die Spur 3 des Zylinders 004 gefüllt, indem das Schreibelement 16 eine Datenspur 20 auf den Spuren 3 des Zylinderpaars (003, 004) schreibt.When describing the plate surface 2 become the first sectors 6 according to the index function f (i) and with i = 0 in the track 3 of the physical cylinder 000 written. The writing element 16 with overwidth 18 is positioned on the cylinder pair (000, 001). Subsequently, with the logical cylinder index i = 1, the track 3 of the cylinder 004 filled by the writing element 16 a data track 20 on the trail 3 of the cylinder pair (003, 004) writes.
Sobald die beiden äußeren Spuren 3 vom 1. Band gefüllt sind, wird dieser Vorgang im 2. Band fortgesetzt: Mit Zylinderindex i = 2 werden die physikalischen Spuren der Zylinder 005 und 006 von der breiten Datenspur 20 beschrieben. Der Zylinderindex i = 3 positioniert das Schreibelement 16 auf das Zylinderpaar (008, 009) usw. Die Überbreite 18 des Schreibelements 16 wird immer nach innen zur Mitte des jeweiligen Bandes 21 ausgerichtet.Once the two outer tracks 3 With the cylinder index i = 2, the physical tracks of the cylinders 005 and 006 become of the wide data track 20 described. The cylinder index i = 3 positions the writing element 16 on the cylinder pair (008, 009) etc. The overwidth 18 of the writing element 16 always goes inward to the middle of each band 21 aligned.
Je nach Ausführungsform wird vom Festplattencontroller 10 für jeden Sektor 6 ein Flag verwaltet, welches anzeigt, ob der Sektor 6 belegt ist. Sobald ein Sektor 6 geschrieben wird, wird das zugehörige Flag gesetzt. Dies ist in der Spalte „Belegt” in der Tabelle aus 8 dargestellt: Die äußeren Spuren 3 eines jeden Bandes 21 enthalten den Wert „1” (d. h. „belegt”), die inneren Spuren 3 den Wert „0”.Depending on the embodiment, the hard disk controller 10 for each sector 6 manages a flag indicating whether the sector 6 is occupied. Once a sector 6 is written, the associated flag is set. This is in the "Busy" column in the table 8th shown: The outer tracks 3 of every band 21 contain the value "1" (ie "occupied"), the inner tracks 3 the value "0".
Optional und je nach Ausführungsform können z. B. mittels einer ATA Trim-Funktion vormals belegte Sektoren 6 vom Betriebssystem als ungültig bzw. frei markiert werden und zum direkten Überschreiben freigegeben werden. Dies wird erreicht, indem das Flag „Belegt” wieder gelöscht, d. h. auf „0” gesetzt wird.Optionally and depending on the embodiment z. B. by means of an ATA Trim function previously occupied sectors 6 be marked as invalid or free by the operating system and released for direct overwriting. This is achieved by clearing the "busy" flag, ie setting it to "0".
Beim Befüllen einer leeren SMR-Festplatte 1, welche aus mehreren Plattenoberflächen 2 besteht, werden zunächst die Spuren 3 des Zylinderpaars (000, 001) auf der ersten Plattenoberfläche 2 beschrieben. Anschießend, beim fortlaufenden Befüllen, erfolgt ein Spurwechsel zum Zylinderpaar (003, 004) und dann zum Zylinderpaar (005, 006) usw. – bis die erste Plattenoberfläche 2, wie in 8 dargestellt, zur Hälfte gefüllt ist. Erst dann erfolgt ein Umschalten des Schreiblesekopfs 8 auf die nächste, noch unbeschriebene Plattenoberfläche 2 im Plattenstapel 13. Diese zweite Plattenoberfläche 2 sowie alle nachfolgenden Plattenoberflächen 2 werden auf die gleiche Weise (beispielsweise von außen nach innen) gefüllt, bis schlussendlich die gesamte SMR-Festplatte 1 zur Hälfte gefüllt ist.When filling an empty SMR hard disk 1 , which consists of several plate surfaces 2 exists, the tracks are first 3 of the cylinder pair (000, 001) on the first disk surface 2 described. Anschießend, the continuous filling, there is a lane change to the pair of cylinders (003, 004) and then to the pair of cylinders (005, 006), etc. - to the first plate surface 2 , as in 8th shown, half filled. Only then does the read-write head switch over 8th to the next, still blank slab surface 2 in the plate stack 13 , This second plate surface 2 as well as all subsequent plate surfaces 2 are filled in the same way (for example, from outside to inside) until finally the entire SMR hard drive 1 is half full.
Wie aus 8 ersichtlich, entspricht die Distanz, die der Schreiblesekopf 8 bei einem Spurwechsel innerhalb einer Plattenoberfläche 2 zurücklegen muss, in etwa der Distanz, die der Schreiblesekopf 8 auch bei einer konventionellen Festplatte ohne SMR zurücklegen müsste. Lediglich bei jedem zweiten Spurwechsel (innerhalb eines Bandes 18) vergrößert sich die Distanz des Spurwechsels um die Breite der Distanzspur 14, mithin um die halbe Breite einer konventionellen Spur.How out 8th As can be seen, the distance corresponds to the read-write head 8th during a lane change within a disk surface 2 must cover, approximately the distance, which the Schreiblesekopf 8th would also have to travel on a conventional hard drive without SMR. Only every second lane change (within a band 18 ), the distance of the lane change increases by the width of the distance lane 14 , thus half the width of a conventional track.
Aus 8 ist ferner ersichtlich, dass es in der ersten Phase zu keinen Überlappungen der geschriebenen Datenspuren 20 kommt. Solange die SMR-Festplatte 1 nicht mehr als zu 50% gefüllt ist, erreicht die SMR-Festplatte 1 bei verteilten Schreibzugriffen folglich eine Performance, die in etwa einer konventionellen Festplatte ohne SMR entspricht. Alle Daten können ohne Zeitverlust (d. h. ohne Write-Amplification) direkt überschrieben werden. Ein Auslesen, Puffern und erneutes Schreiben von überlappenden Datenspuren 20 ist nicht notwendig.Out 8th It can also be seen that in the first phase there are no overlaps of the written data tracks 20 comes. As long as the SMR hard drive 1 not more than 50% full, reaches the SMR hard drive 1 Consequently, for distributed writes, the performance is similar to a conventional non-SMR hard drive. All data can be overwritten directly without loss of time (ie without write amplification). Read, buffer and rewrite overlapping data tracks 20 is not necessary.
In vielen typischen Anwendungsszenarien, beispielsweise im Home-/Office-Bereich, ist eine Festplatte lange Zeit nur teilweise belegt.In many typical application scenarios, for example in the home / office area, a hard disk is only partially occupied for a long time.
Die erste Phase ist abgeschlossen sobald die letzte Spur 3 auf der letzten verfügbaren Plattenoberfläche 2 im Plattenstapel 13 beschrieben ist: In 8 ist dies die Datenspur 20 auf dem Zylinderpaar (993, 994) aus dem 199. Band. Diese hat den Zylinderindex i = 397. Die SMR-Festplatte 1 hat nunmehr einen Füllstand von 50%. The first phase is completed as soon as the last track 3 on the last available disk surface 2 in the plate stack 13 is described: In 8th this is the data track 20 on the cylinder pair (993, 994) from the 199th volume. This has the cylinder index i = 397. The SMR hard disk 1 now has a level of 50%.
Bei fortgesetzter Befüllung der SMR-Festplatte 1 mit Daten werden von nun an die beiden inneren Spuren 3 eines jeden Bandes 21 belegt. Dies ist in 9 dargestellt. Die Überbreite 18 der Datenspur 20 des Schreibelements 16 wird von der Distanzspur 14 aufgefangen, an welche die beiden inneren Spuren 3 angrenzen. Der Inhalt auf der Distanzspur 14 wird nicht benötigt. Daher kann die Distanzspur 14 von beiden Seiten mit der Überbreite 18 des Schreibelement 16 überschrieben werden.Continuing to fill the SMR hard drive 1 with data from now on the two inner tracks 3 of every band 21 busy. This is in 9 shown. The overwidth 18 the data track 20 of the writing element 16 gets off the distance track 14 intercepted, to which the two inner tracks 3 adjoin. The content on the distance track 14 is not needed. Therefore, the distance track 14 from both sides with the overwidth 18 of the writing element 16 be overwritten.
Mit jedem neu beschriebenen Sektor 6 oder, je nach Ausführungsform, mit jeder neu geschriebenen Spur 3 ist das Flag „Belegt” zu setzen, um zu vermerken, dass der Sektor 6 oder die Spur 3 gültige Daten enthält.With each newly described sector 6 or, depending on the embodiment, with each newly written track 3 is to set the flag "Busy" to note that the sector 6 or the track 3 contains valid data.
Entsprechend der Index-Funktion f(i) wird in der zweiten Phase mit i = 398 zunächst das Zylinderpaar (001, 002) mit einer Datenspur 20 beschrieben. Anschließend wechselt das Schreibelement 16 mit i = 399 zum Zylinderpaar (002, 003), dann mit i = 400 zum Zylinderpaar (006, 007) und so weiter, bis mit i = 795 und dem Beschreiben der Spuren 3 des Zylinderpaars (992, 993) die erste Plattenoberfläche 2 vollständig belegt ist. Je nach Anzahl an Platten im Plattenstapel 13 wird dieser Vorgang auf den verbleibenden Plattenoberflächen 2 wiederholt, bis die gesamte SMR-Festplatte 1 vollständig belegt ist. Dieser Zustand ist in 9 dargestellt.According to the index function f (i), in the second phase with i = 398, first the cylinder pair (001, 002) with a data track 20 described. Then the writing element changes 16 with i = 399 to the cylinder pair (002, 003), then with i = 400 to the cylinder pair (006, 007) and so on, until with i = 795 and writing the tracks 3 of the cylinder pair (992, 993) the first disk surface 2 is fully occupied. Depending on the number of plates in the plate stack 13 this process will be on the remaining plate surfaces 2 repeated until the entire SMR hard drive 1 is fully occupied. This condition is in 9 shown.
Die beschriebene Reihenfolge sorgt dafür, dass neu geschriebene Datenspuren 20 möglichst lange in ihrer vollen Breite erhalten bleiben, bevor sie teilweise (d. h. überlappend) von der Nachbarspur überschrieben werden.The order described ensures that newly written data tracks 20 remain in full width for as long as possible before they are partially (ie overlapping) overwritten by the adjacent lane.
10 zeigt ein weiteres Beispiel. Das Verhältnis der Spurbreite 19 des Leseelements 17 zur Spurbreite des Schreibelements 16 beträgt nunmehr 1 zu 3. Dies ist aus dem in 10 dargestellten Schreiblesekopf 8 ersichtlich. Die Überbreite 18 des Schreibelements 16 ist in dieser Patentschrift immer als Differenz aus der gesamten Spurbreite des Schreibelements 16 und der Spurbreite 19 des Leseelements 17 definiert. Dementsprechend ergibt sich die Überbreite 18 aus der Summe der rechts und links überstehenden Teilbereiche des Schreibelements 16, die in 10 mit Pfeilen bemaßt sind. 10 shows another example. The ratio of the track width 19 of the read element 17 to the track width of the writing element 16 is now 1 to 3. This is from the in 10 illustrated read-write head 8th seen. The overwidth 18 of the writing element 16 in this patent is always a difference from the total track width of the writing element 16 and the track width 19 of the read element 17 Are defined. Accordingly, the excess width results 18 from the sum of the right and left protruding portions of the writing element 16 , in the 10 are measured with arrows.
Das Schreibelement 16 schreibt eine Datenspur 20 mit dreifacher Spurbreite 19. Dementsprechend wird ein Distanzbereich 14 benötigt, der mindestens die Breite von zwei Spuren 3 einnimmt, mithin die doppelte Spurbreite 19. Es werden symmetrische Bänder 21 mit einem Distanzbereich 14 in der Mitte verwendet. Pro Band 21 können acht Spuren 3 zum Speichern von Daten verwendet werden. Auf einer Plattenoberfläche 2 befinden sich 990 Spuren, gezählt von Zylinder 000 bis Zylinder 989, die in diesem Fall zu 99 Bändern gruppiert sind. 80% der Plattenoberfläche 2 werden zum Speichern von Daten genutzt, 20% sind für die Distanzbereiche 14 reserviert.The writing element 16 writes a data track 20 with triple track width 19 , Accordingly, a distance range 14 requires at least the width of two tracks 3 occupies, therefore, the double track width 19 , There are symmetrical bands 21 with a distance range 14 used in the middle. Per band 21 can have eight tracks 3 used to store data. On a plate surface 2 There are 990 tracks, counted from cylinder 000 to cylinder 989, which in this case are grouped into 99 bands. 80% of the plate surface 2 are used to store data, 20% are for the distance ranges 14 reserved.
10 zeigt das Ende einer ersten Befüllungs-Phase welche bei einem logischen Zylinderindex von i = 395 erreicht ist, beziehungsweise sobald 50% jeder Plattenoberfläche 2 beschrieben ist. Mithin ist pro Band 21 von den acht verfügbaren Spuren 3 eine Teilauswahl von vier Spuren 3 belegt. Belegte Spuren 3 sind in der Tabellenspalte „Belegt” mit einer „1” vermerkt. Die Überbreite 18 des Schreibelements 16 wird durch die unbelegten Nachbarspuren oder den Distanzbereich 14 aufgefangen. Mit Ausnahme des Distanzbereichs 14 gibt es keine überlappenden Datenspuren 20. 10 shows the end of a first filling phase which is achieved at a logical cylinder index of i = 395, or 50% of each disk surface 2 is described. So that's per band 21 from the eight available tracks 3 a partial selection of four tracks 3 busy. Busy tracks 3 are noted in the table column "Busy" with a "1". The overwidth 18 of the writing element 16 is through the blank neighbor tracks or the distance range 14 collected. Except for the distance range 14 There are no overlapping data tracks 20 ,
11 zeigt ein Beispiel, bei dem ein konventionelles Band 15 gemäß 4 verwendet wird, bei dem die Überlappungen der Datenspuren 20 nur in einer Richtung erfolgt, beispielsweise von oben nach unten. 11 shows an example where a conventional band 15 according to 4 is used in which the overlaps of the data tracks 20 only in one direction, for example from top to bottom.
Das Verhältnis der Spurbreite 19 des Leseelements 17 zur Spurbreite des Schreibelements 16 beträgt auch in diesem Beispiel 1 zu 3. Die Distanzbereiche 14 belegen somit die doppelte Spurbreite 19. Pro Band 15 können sechs Spuren 3 zum Speichern von Daten verwendet werden. Auf einer Plattenoberfläche 2 befinden sich in diesem Fall 992 Spuren, gezählt von Zylinder 000 bis Zylinder 991 und gruppiert in 124 Bändern.The ratio of the track width 19 of the read element 17 to the track width of the writing element 16 is also in this example 1 to 3. The distance ranges 14 thus prove the double track width 19 , Per band 15 can have six tracks 3 used to store data. On a plate surface 2 In this case, there are 992 tracks, counted from cylinder 000 to cylinder 991, and grouped into 124 bands.
11 zeigt den Zustand einer vollständig belegten Plattenoberfläche 2 am Ende einer sechsten und letzten Befüllungs-Phase. Die Phasen eins bis fünf können anhand der Tabellenspalte „logic Cyl. idx. i” nachvollzogen werden. Demnach erfolgt das Befüllen der einzelnen Bänder 15 von oben nach unten. Bezogen auf das 1. Band wird beispielsweise in der ersten Phase zunächst nur die Spur 3 auf Zylinder 000 belegt, in der zweiten Phase dann die Spur 3 auf Zylinder 001, in der dritten Phase die Spur 3 auf Zylinder 003 usw. 11 shows the state of a fully occupied disk surface 2 at the end of a sixth and final filling phase. Phases one to five can be calculated using the table column "logic Cyl. idx. i "be traced. Accordingly, the filling of the individual bands takes place 15 from top to bottom. With reference to the first volume, for example, in the first phase, initially only the track 3 on cylinder 000 occupied, in the second phase then the track 3 on cylinder 001, in the third phase the track 3 on cylinder 003 etc.
Beim Schreiben einer Datenspur 20 mit dem breiten Schreibelement 16 wird neben der eigentlichen Spur 3 auch eine Nachbarspur (oder je nach Überbreite 18 mehrere Nachbarspuren) beschrieben, welche als systemimmanente Backup-Spuren genutzt werden können. Wenn beim Lesen ein Sektor 6 defekt ist (z. B. ein CRC-Fehler) oder schlecht lesbar ist (mehrere Leseversuche, kritische Fehlerkorrektur), kann geprüft werden, ob sich auf der Nachbarspur (oder einer der Nachbarspuren) eine besser lesbare Kopie befindet. Die Verfügbarkeit dieser Sicherheitskopie hängt vom Füllstand der SMR-Festplatte 1 ab, beziehungsweise von der konkreten Belegung des jeweiligen Bandes. Dieses Konzept wird anhand einer exemplarischen Ausführungsform dargelegt, kann aber auch in anderen Ausführungsformen umgesetzt werden, beispielsweise in einer Ausführungsform gemäß 10 oder 11, bei der die effektive Spurbreite des Schreibelements 16 drei mal so breit ist wie die Spurbreite 19 des Leseelements 17.When writing a data track 20 with the wide writing element 16 is next to the actual track 3 also a neighboring track (or depending on the extra width 18 several neighboring tracks), which can be used as system-immanent backup tracks. When reading a sector 6 is defective (eg a CRC error) or is difficult to read (multiple read attempts, critical error correction), it can be checked whether there is a more readable copy on the neighbor track (or one of the neighbor tracks). The availability of this backup depends on the level of the SMR hard disk 1 from, or from the specific occupancy of the respective band. This concept will be explained with reference to an exemplary embodiment, but may be implemented in other embodiments, for example in an embodiment according to FIG 10 or 11 where the effective track width of the writing element 16 three times as wide as the track width 19 of the read element 17 ,
Die Ausführungsform gemäß 12 entspricht weitestgehend dem Beispiel aus 8 und 9, mit dem Unterschied, dass zusätzlich zum Flag „Belegt” Informationen über die Konfiguration („Config.”) der Bänder 21 sowie Informationen über die Verwendung („Status”) der einzelnen Sektoren 6 auf den Spuren 3 verwaltet werden.The embodiment according to 12 largely corresponds to the example 8th and 9 , with the difference that in addition to the flag "Busy" information about the configuration ("Config.") of the tapes 21 and information on the use ("status") of each sector 6 on the trail 3 to get managed.
Für „Config.” und „Status” wird eine lokale Index-Nummerierung der Spuren 3 eines jeden Bandes 21 eingeführt. Dazu werden die fünf Spuren 3 pro Band 21 von „0” bis „4” durchnummeriert, einschließlich der Distanzspur 14. Die lokale Index-Nummer ist in 12 und in den nachfolgenden Figuren in Klammern hinter der Zylindernummer „phys. Cyl. c” angegeben. Beispielsweise bedeutet „009 (4)”, dass die Spur des Zylinders 009 die lokale Index-Nummer „4” hat.For "Config." And "Status" is a local index numbering of the tracks 3 of every band 21 introduced. This will be the five tracks 3 per band 21 numbered from "0" to "4", including the distance track 14 , The local index number is in 12 and in the following figures in parentheses after the cylinder number "phys. Cyl. c ". For example, "009 (4)" means that the track of the cylinder 009 has the local index number "4".
Die Einträge unter „Config.” stellen ein Spurpaar dar, welches angibt, auf welchen benachbarten Spuren 3 das Schreibelement 16 mit seiner Überbreite 18 schreiben soll. Die einzelnen Werte dieses Spurpaars werden als lokale Index-Nummer ausgedrückt, mithin mit Werten zwischen „0” und „4”, für Zylinder 008 beispielsweise (3, 2). Der erste Wert des Zahlenpaars repräsentiert die Spur 3, aus der der Sektor 6 später mit dem Leseelement 17 ausgelesen werden soll, also die offizielle Position der Daten. Der zweite Wert des Zahlenpaars definiert die Spur 3, welche die Überbreite 18 des Schreibelements 16 auffängt. Dieser zweite Wert ist immer um Eins größer oder kleiner als der erste Wert. Im Ausgangszustand ist der erste Wert des Zahlenpaars unter „Config.” identisch mit der lokalen Index-Nummer des Sektors 6.The entries under "Config." Represent a track pair indicating on which adjacent tracks 3 the writing element 16 with its overwidth 18 should write. The individual values of this track pair are expressed as a local index number, hence with values between "0" and "4", for cylinder 008, for example (3, 2). The first value of the number pair represents the track 3 from which the sector 6 later with the read element 17 should be read, so the official position of the data. The second value of the pair of numbers defines the track 3 which the overwidth 18 of the writing element 16 fields. This second value is always greater or less than the first value by one. In the initial state, the first value of the number pair under "Config." Is identical to the local index number of the sector 6 ,
Der Eintrag unter „Status” gibt an, welcher Spur 3 die geschriebenen Daten zugeordnet sind. Die Einträge protokollieren die Schreibtätigkeit des breiten Schreibelements 16. Beispielsweise enthalten in 12 die beiden Sektoren 6 auf den Spuren 3 des Zylinderpaars (008, 009) beide den Status „4”, was bedeutet, dass es sich um Daten handelt, die der Spur 3 mit der lokalen Index-Nummer „4” zugeordnet sind, siehe die Zahl in Klammern hinter der Zylindernummer: „009 (4)”. Die beiden untereinander stehenden Einträge (4|4) unter „Status” sind beim letzten Schreibvorgang des breiten Schreibelements 16 in der Tabelle eingetragen worden. Dass der Sektor 6 auf Zylinder „008 (3)” den Status „4” hat, bedeutet, dass dieser Sektor 6 zur Zeit die selben Daten enthält wie der Sektor 6 auf Zylinder „009 (4)”.The entry under "Status" indicates which track 3 the written data are assigned. The entries log the writing activity of the wide writing element 16 , For example, included in 12 the two sectors 6 on the trail 3 of the cylinder pair (008, 009) both have the status "4", which means that it is data that is the track 3 are assigned with the local index number "4", see the number in parentheses after the cylinder number: "009 (4)". The two consecutive entries (4 | 4) under "Status" are at the last write of the wide write element 16 entered in the table. That the sector 6 on cylinder "008 (3)" has the status "4", that means this sector 6 currently contains the same data as the sector 6 on cylinder "009 (4)".
Der Status-Wert „4” des Sektors 6 auf Zylinder „008 (3)” bedeutet des weiteren, dass hier zur Zeit keine eigenen Daten abgelegt sind. Würde dieser Sektor 6 eigene Daten enthalten, so wäre der Status auf „3” gesetzt, also auf den Wert der lokalen Index-Nummer dieser Spur 3.The status value "4" of the sector 6 on cylinder "008 (3)" also means that no own data is currently stored here. Would this sector 6 own data, so the status would be set to "3", ie the value of the local index number of this track 3 ,
12 zeigt exemplarisch unterschiedlich stark belegte Bänder 21 mit diversen defekten Sektoren 44, deren Lesefehler sich jeweils durch einen Backup-Spurabschnitt 45 abfangen lassen: Beispielsweise hat die Spur 3 auf Zylinder 000 einen CRC-Fehler oder einen anderen Defekt, der sich nicht mit Hilfe von Fehlerkorrektur-Informationen beheben lässt. In der Spalte „Status” zeigen die zwei untereinander stehenden Einträge mit identischem Zahlenwert (0|0) an, dass die nach innen benachbarte Spur 3 auf Zylinder 001 die gleichen Daten enthält und folglich als Backup ausgelesen werden kann. Eine CRC-Fehlermeldung oder eine andere Fehlermeldung an das Betriebssystem kann vermieden werden und die Daten sind nicht verloren. 12 shows examples of differently strong occupied bands 21 with various defective sectors 44 whose read errors are each by a backup track section 45 intercept: For example, has the track 3 On cylinder 000, a CRC error or other defect that can not be resolved using error correction information. In the "Status" column, the two consecutive entries with identical numerical value (0 | 0) indicate that the inward adjacent track 3 on cylinder 001 contains the same data and can therefore be read out as a backup. A CRC error message or other error message to the operating system can be avoided and the data is not lost.
Die Datenrettung der übrigen in 12 eingezeichneten defekten Sektoren 44 („Fehler”) erfolgt analog: Das 1. Band ist zur Hälfte belegt und für beide äußeren Spuren 3 (lokale Index-Nummer 0 und 4) gibt es ein Backup. Das 2. Band ist zu dreiviertel belegt, und es gibt eine Backup-Option für die beiden Spuren 3 mit den lokalen Index-Nummern 1 und 4, mithin Zylinder „006 (1)” und „009 (4)”. Das 3. Band ist ebenfalls zu dreiviertel belegt, und es gibt eine Backup-Option für die Spuren 3 auf Zylinder „010 (0)” und „013 (3)”.The data recovery of the rest in 12 marked defective sectors 44 ("Error") is analogous: The 1st volume is half occupied and for both outer tracks 3 (local index number 0 and 4) there is a backup. The second volume is three-quarters full, and there is a backup option for the two tracks 3 with the local index numbers 1 and 4, thus cylinders "006 (1)" and "009 (4)". The third volume is also occupied by three-quarters, and there is a backup option for the tracks 3 on cylinders "010 (0)" and "013 (3)".
Bei einem vollständig belegten Band 21 gibt es nur eine Spur 3, für welche ein Backup existiert: Gemäß 12 ist das 199. Band vollständig belegt, und mit Zylinder „992 (2)” gibt es eine Backup-Option für den defekten Sektor 44 auf der Spur 3 des Zylinders „993 (3)” mit der lokalen Index-Nummer 3, zu erkennen an den beiden übereinander stehenden Einträgen (3|3) unter „Status”.For a fully occupied band 21 there is only one track 3 for which a backup exists: According to 12 the 199th tape is fully occupied, and with cylinder "992 (2)" there is a backup option for the defective sector 44 on the track 3 of the cylinder "993 (3)" with the local index number 3, recognizable by the two superimposed entries (3 | 3) under "Status".
Durch die Existenz der Backup-Spuren 45 lässt sich die Gesamtkapazität der SMR-Festplatte 1 erhöhen, indem vorhandene Spielräume bei der Fehlertoleranz stärker ausgeschöpft werden: So lässt sich die Aufzeichnungsdichte auf den Plattenoberflächen 2 erhöhen, und die Fehlerkorrektur kann weniger umfassend implementiert werden, so dass sich der Platzbedarf für zusätzliche Fehlerkorrektur-Informationen reduziert. Die erhöhte Wahrscheinlichkeit, dass es nach dem Ausschöpfen dieser Fehlertoleranz-Reserven zu nicht korrigierbaren Lesefehlern kommt, wird durch die häufige Existenz einer Backup-Spur 45 abgefangen.Through the existence of backup tracks 45 can reduce the total capacity of the SMR hard drive 1 increase the existing margins in the fault tolerance are exploited more: This allows the recording density on the disk surfaces 2 increase, and the error correction can be implemented less comprehensively so that the space required for additional error correction information is reduced. The increased likelihood of uncorrectable read errors after exhausting these fault tolerance reserves is due to the frequent existence of a backup track 45 intercepted.
In der exemplarischen Ausführungsform gemäß 12 wird, wie dargestellt, mittels der Tabelleneinträge unter „Status” ermittelt, ob der Sektor 6 auf der Nachbarspur die gleichen Informationen enthält und somit als Backup zur Verfügung steht. In anderen Ausführungsformen kann stattdessen ein direkter Vergleich des Inhalts der benachbarten Spuren 3 erfolgen, wie nachfolgend beschrieben:
Sobald die unzureichend abgesicherten Daten eines defekten Sektors 44 eingelesen sind, werden in dieser Variante die Sektordaten auf der zuständigen Nachbarspur testhalber ebenfalls eingelesen. Je nach Ausführungsform können auch die Nachbarspuren auf beiden Seiten zum defekten Sektor 44 eingelesen werden oder weitere Spuren 3 in der Nähe. Die eingelesenen Daten der benachbarten Spur 3 bzw. Spuren 3 werden nun mit den Daten des defekten Sektors 44 auf Ähnlichkeit verglichen. Es lässt sich ein Schwellwert definieren, ab dem die unzureichend abgesicherten Daten des defekten Sektors 44 als identisch mit den Sektordaten einer benachbarten Spur 3 gelten. Basierend auf dem Ergebnis dieses Vergleichs, lässt sich ermitteln, ob auf einer der Nachbarspuren ein Backup verfügbar ist. Diese alternative Ausführungsform benötigt folglich keine „Status”-Spalte in der Tabelle, mit der die Schreibtätigkeit des breiten Schreibelements 16 protokolliert wird.In the exemplary embodiment according to 12 As shown, the table entries under "Status" determine whether the sector 6 on the neighboring lane contains the same information and thus is available as a backup. In other embodiments, instead, a direct comparison of the contents of the adjacent tracks 3 take place as described below:
Once the insufficiently secured data of a defective sector 44 In this variant, the sector data on the responsible neighboring lane are also read in for test purposes. Depending on the embodiment, the neighboring tracks on both sides can also become a defective sector 44 be read in or more tracks 3 near. The read data of the adjacent track 3 or traces 3 Now be with the data of the defective sector 44 compared to similarity. A threshold can be defined, from which the insufficiently secured data of the defective sector 44 as identical to the sector data of an adjacent track 3 be valid. Based on the result of this comparison, it is possible to determine whether a backup is available on one of the neighboring tracks. Consequently, this alternative embodiment does not require a "status" column in the table with which the write activity of the wide write element 16 is logged.
Wenn ein defekter Sektor 44 schlecht lesbar ist, wird er üblicherweise remappt, d. h. an einer anderen Stelle gespeichert. Hierfür ist ein Reservebereich (hot-fix-area) vorgesehen. Der Festplattencontroller 10 blendet den defekten Sektor 6 aus und blendet stattdessen einen Sektor 6 aus dem Reservebereich ein. Dieses Verfahren ist Stand der Technik.If a broken sector 44 is difficult to read, it is usually remapped, ie stored at another location. For this purpose, a reserve area (hot-fix-area) is provided. The hard disk controller 10 hides the defective sector 6 and hide a sector instead 6 from the reserve area. This method is state of the art.
In einer möglichen Ausführungsform kann hingegen dieser Reservebereich kleiner ausfallen oder ganz entfallen. Stattdessen werden innerhalb eines Bandes 21 defekte Sektoren 44 oder ganze Spuren 3 mit mindestens einem defekten Sektor 44 zur Distanzspur 14 oder zum Distanzbereich 14 umdeklariert. Der Anteil von 20% der Plattenoberfläche 2, welcher beispielsweise in der Ausführungsform gemäß 12 für die Distanzspuren 14 benötigt wird, fungiert somit gleichzeitig als Reservebereich für defekte Sektoren 44 oder fehlerhafte Spuren 3.In one possible embodiment, however, this reserve area may be smaller or completely eliminated. Instead, be within a band 21 defective sectors 44 or whole tracks 3 with at least one defective sector 44 to the distance track 14 or to the distance range 14 relabelled. The proportion of 20% of the plate surface 2 which, for example, in the embodiment according to 12 for the distance tracks 14 is required, thus acting simultaneously as a reserve area for defective sectors 44 or faulty tracks 3 ,
Als Ausgangssituation zeigt 13 pro Band 21 einen defekten Sektor 44 (z. B. CRC-Fehler), welcher noch nicht „repariert” ist: Die defekten Sektoren 44 befinden sich auf den Zylindernummern 001 (im 1. Band), 008 (im 2. Band), 014 (im 3. Band) und 990 (im 199. Band). Die hier beschriebene Methode zur „Reparatur” defekter Sektoren 44 ist stets durchführbar, unabhängig davon, ob zum defekten Sektor 44 ein Backup-Spurabschnitt 45 existiert. Beispielsweise ist im Fall des 1. Bandes, des 2. Bandes und 3. Bandes je ein Backup-Spurabschnitt 45 verfügbar, während im 199. Band kein passender Backup-Spurabschnitt 45 vorhanden ist. Ungeachtet eines potentiellen Datenverlustes kann der defekte Sektor 44 im 199. Band „repariert” werden.As a starting situation shows 13 per band 21 a defective sector 44 (eg CRC error) which is not yet "repaired": the bad sectors 44 are located on the cylinder numbers 001 (in the 1st volume), 008 (in the 2nd volume), 014 (in the 3rd volume) and 990 (in the 199th volume). The method described here for "repairing" defective sectors 44 is always feasible, regardless of whether the defective sector 44 a backup track section 45 exist. For example, in the case of the 1st band, the 2nd band and the 3rd band, there is a backup track section each 45 while there is no matching backup track section in the 199th band 45 is available. Regardless of potential data loss, the defective sector may 44 to be "repaired" in the 199th volume.
14 zeigt rekonfigurierte Bänder, in denen die defekten Sektoren 44 „repariert” sind. Die Reorganisation erfolgt durch die Einträge in den Konfigurations-Informationen („Config.”) der Bänder. Nach der Rekonfiguration befindet sich die Distanzspur 14 des jeweiligen Bandes genau auf der Spur 3 des defekten Sektors 44. Der auf diesen Ersatz-Distanzspuren 14 geschriebene Inhalt wird im regulären Betrieb nicht benötigt, so dass die Schäden auf diesen Spuren 3 nicht ins Gewicht fallen. 14 shows reconfigured bands in which the bad sectors 44 "Repaired" are. The reorganization takes place through the entries in the configuration information ("Config.") Of the tapes. After reconfiguration, the distance track is located 14 of the respective band exactly on the track 3 of the defective sector 44 , The on this replacement distance tracks 14 written content is not needed in regular operation, so the damage on these tracks 3 not significant.
Gemäß 14 ist im 1. Band die Postion der Distanzspur 14 von der intakten Spur 3 des Zylinders 002 auf den defekten Sektor 44 des Zylinders 001 verschoben worden. Dadurch steht dem 1. Band nunmehr mit dem Sektor 6 auf Zylinder 002 ein intakter Ersatz für den defekten Sektor 44 zur Verfügung. Die Anordnung der überlappenden Datenspuren 20 innerhalb des rekonfigurierten Bandes wird nun angepasst und neu in dieses Band geschrieben, so dass diesem Band weiterhin seine volle Spuranzahl (hier: vier) zur Verfügung steht. Damit der Festplattencontroller 10 künftig auf die richtigen Spuren 3 und Spurpaare zugreift, wird die Rekonfiguration in der Tabelle unter „Config.” abgespeichert.According to 14 is in the 1st volume the position of the distance track 14 from the intact track 3 of the cylinder 002 on the defective sector 44 of the cylinder 001 has been moved. Thus, the 1st volume is now with the sector 6 on cylinder 002 an intact replacement for the defective sector 44 to disposal. The arrangement of overlapping data tracks 20 within the reconfigured band is now adapted and rewritten in this band, so that this band continues its full track number (here: four) is available. So that the hard disk controller 10 in the future on the right tracks 3 and track pairs, the reconfiguration is stored in the table under "Config.".
Basierend auf der Index-Funktion f(i) verweist der logische Zylinder-Index („logic Cyl. Idx i”) mit i = 0 als erstes auf Zylinder „000 (0)”. Hier, auf Zylinder 000, verweist das Zahlenpaar aus der Konfigurations-Information („Config.”) auf die lokalen Index-Nummern (0, 1). Somit verbleibt die Datenspur 20 unverändert auf dem Zylinderpaar (000, 001). Mit i = 1 verweist der logische Zylinder-Index als nächstes auf Zylinder „004 (4)”. Hier verweisen die lokalen Index-Nummern des Zahlenpaars (4, 3) unter „Config.” auf Zylinder „004 (4)” und Zylinder „003 (3)”. Auch diese Datenspur 20 bleibt folglich unverändert.Based on the index function f (i), the logical cylinder index ("logic Cyl. Idx i") with i = 0 first points to cylinder "000 (0)". Here, on cylinder 000, the pair of numbers from the configuration information ("Config.") Refers to the local index numbers (0, 1). Thus, the data track remains 20 unchanged on the cylinder pair (000, 001). With i = 1, the logical cylinder index next points to cylinder "004 (4)". Here the local index numbers of the number pair (4, 3) under "Config." Refer to cylinder "004 (4)" and cylinder "003 (3)". Also this data track 20 therefore remains unchanged.
Als nächstes wird im 1. Band mit dem logischen Zylinder-Index i = 398 auf den Zylinder 001 verwiesen und dort, auf Zylinder „001 (1)”, verweist „Config.” auf die lokalen Index-Nummern (3, 2). Die zugehörige Datenspur 20 wurde aufgrund des Defekts im Band auf das Spurpaar mit den lokalen Index-Nummern (3, 2) verschoben, mithin auf das Zylinderpaar (003, 002).Next, in the 1st volume with the logical cylinder index i = 398, reference is made to cylinder 001 and there, on cylinder "001 (1)", "Config." Refers to the local index numbers (3, 2). The associated data track 20 was due to the defect in the band on the track pair with the local index numbers (3, 2) shifted, thus on the cylinder pair (003, 002).
Auf der Spur des Zylinders 003 (Zylinder-Index i = 399) verweist „Config.” auf die lokalen Index-Nummern (2, 1), also auf die beiden Zylinder „002 (2)” und „001 (1)”. Dieser Sektor 6 ist im Beispiel gemäß 14 noch nicht belegt („Belegt” = 0). Sobald der Sektor 6 beschrieben wird, wird das breite Schreibelement 16 über dem Zylinderpaar (002, 001) positioniert, so dass der defekte Sektor 44 auf Zylinder 001 als Distanzspur 14 fungiert und somit sind, trotz des Defekts, alle vier Spuren 3 im 1. Band verfügbar. On the track of the cylinder 003 (cylinder index i = 399), "Config." Refers to the local index numbers (2, 1), ie to the two cylinders "002 (2)" and "001 (1)". This sector 6 is in the example according to 14 not yet occupied ("busy" = 0). As soon as the sector 6 is described, the wide writing element 16 positioned above the pair of cylinders (002, 001), leaving the defective sector 44 on cylinder 001 as distance track 14 and thus are, despite the defect, all four tracks 3 available in the 1st volume.
Das 2. Band ist im Beispiel vollständig belegt, und die Reorganisation erfolgt analog zum 1. Band, jedoch mit dem Unterschied, dass die Distanzspur 14 diesmal nach unten auf Zylinder 008 verschoben wird, da sich dort der defekte Sektor 44 befindet. Die neue Belegung und Reihenfolge ist in den Konfigurations-Informationen („Config.”) wie folgt festgelegt:
Die Position der Spur 3 auf Zylinder 005 (Zylinder-Index i = 2) verbleibt mit den lokalen Index-Nummern (0, 1) unverändert. Auch die Spuren 3 auf Zylinder 009 und 006 (Zylinder-Index i = 3 und i = 400) bleiben unverändert. Für die Spur 3 auf Zylinder 008 (Index-Nummer i = 401) verweist „Config.” auf die lokalen Index-Nummern (2, 3). Die Sektordaten werden somit auf der Spur 3 des Zylinders 007 gespeichert, so dass die defekte Spur 3 auf Zylinder 008 nicht mehr stört.The second volume is fully occupied in the example, and the reorganization is analogous to the first volume, but with the difference that the distance track 14 this time down on cylinder 008 is moved because there is the defective sector 44 located. The new assignment and order is defined in the configuration information ("Config.") As follows:
The position of the track 3 on cylinder 005 (cylinder index i = 2) remains unchanged with the local index numbers (0, 1). Also the tracks 3 on cylinders 009 and 006 (cylinder index i = 3 and i = 400) remain unchanged. For the track 3 on cylinder 008 (index number i = 401), "Config." refers to the local index numbers (2, 3). The sector data are thus on the track 3 of the cylinder 007 stored so that the broken track 3 on cylinder 008 no longer bothers.
Das 3. Band ist in diesem Beispiel in einem halb belegten Zustand. Der defekte Sektor 44 befindet sich auf Zylinder 014, also an der unteren Grenze des Bandes. Um das 3. Band dennoch bei Bedarf vollständig füllen zu können, wird die Distanzspur 14, wie bei einem konventionellen Band 15, an die untere Bandgrenze auf Zylinder 014 verschoben. Die vier intakten Spuren 3 oberhalb der neuen Distanzspur 14 werden nacheinander von oben nach unten mit der Datenspur 20 beschrieben.The third volume is in a semi-occupied state in this example. The broken sector 44 is located on cylinder 014, ie at the lower limit of the band. Nevertheless, in order to be able to completely fill the third volume if necessary, the distance track becomes 14 like a conventional band 15 , shifted to the lower band limit on cylinder 014. The four intact tracks 3 above the new distance track 14 be successively from top to bottom with the data track 20 described.
Die Position der Spur 3 auf Zylinder 010 (Zylinder-Index i = 4) verbleibt unverändert. Für den Zylinder-Index i = 5 sorgt die Konfigurations-Information („Config.”) für einen Verweis auf das Zylinderpaar (011, 012). Für Zylinder-Index i = 402 erfolgt ein Verweis auf das Zylinderpaar (012, 013) usw.The position of the track 3 on cylinder 010 (cylinder index i = 4) remains unchanged. For the cylinder index i = 5, the configuration information ("Config.") Provides a reference to the cylinder pair (011, 012). For cylinder index i = 402, a reference is made to the cylinder pair (012, 013), etc.
Das dargestellte Beispiel auf dem 199. Band entspricht dem 3. Band, mit dem Unterschied, dass diesmal die Distanzspur 14 an die obere Grenze des Bandes verlegt wird, mithin auf den defekten Sektor 44 des Zylinders 990. Dementsprechend wird das 199. Band nunmehr von unten nach oben beschrieben. Im Einzelnen wird auf die folgenden Spuren 3 geschrieben: Für die lokale Index-Nummer i = 396 das Zylinderpaar (994, 993), für i = 397 das Zylinderpaar (993, 992), für i = 794 das Zylinderpaar (992, 991) und zum Schluss mit i = 795 das Zylinderpaar (991, 990), wobei die neue Distanzspur 14 auf Zylinder 990 die Überbreite 18 des Schreibelements 16 aufnimmt.The illustrated example on the 199th volume corresponds to the 3rd volume, with the difference that this time the distance track 14 is moved to the upper limit of the tape, thus to the defective sector 44 of the cylinder 990. Accordingly, the 199th volume will now be described from the bottom up. In detail, the following tracks 3 For the local index number i = 396 the cylinder pair (994, 993), for i = 397 the cylinder pair (993, 992), for i = 794 the cylinder pair (992, 991) and finally with i = 795 the Cylinder pair (991, 990), with the new distance track 14 on cylinder 990 the excess width 18 of the writing element 16 receives.
Da die Konfigurations-Informationen „Config” im Fall eines defekten Sektors 44 die neue Anordnung des betroffenen Bandes enthalten, können sowohl Bänder 21 im Ausgangszustand als auch rekonfigurierte Bänder vom Schreiblesekopf 8 bzw. Actuator 9 angesteuert werden.Because the configuration information is "config" in case of a defective sector 44 can contain the new arrangement of the affected band, both bands 21 in the initial state as well as reconfigured tapes from the read-write head 8th or Actuator 9 be controlled.
Das Flussdiagramm aus 15 zeigt am Beispiel der Ausführungsform gemäß 13 und 14 den prinzipiellen Ablauf, wie nach einem fatalen Lesefehler (z. B. CRC-Fehler) geprüft werden kann, ob die betroffenen Sektordaten als Backup vorliegen und wie im Anschluss der defekte Sektor 44 „repariert” werden kann, indem das Band rekonfiguriert wird.The flowchart off 15 shows the example of the embodiment according to 13 and 14 the basic process, as after a fatal read error (eg CRC error) can be checked whether the affected sector data as a backup and as the subsequent defective sector 44 Can be "repaired" by reconfiguring the tape.
In der ersten Operation 46 nimmt der Festplattencontroller 10 vom Computer die LBA-Nummer eines Sektors 6 entgegen, der gelesen werden soll. Die nachfolgende Operation 47 berechnet den zugehörigen physikalischen Zylinder 12 und positioniert das Leseelement 17 auf die benötigte Spur 3, so dass im Anschluss mit Operation 48 der angeforderte Sektor 6 eingelesen werden kann. Im Rahmen der Verzweigung 49 wird nun geprüft, ob der Sektor 6 lesbar war. D. h. mögliche Lesefehler werden mit den verfügbaren Fehlerkorrektur-Informationen behoben und falls diese Vorwärts-Fehlerkorrektur erfolgreich ist, ist der Lesevorgang für diesen Sektor 6 abgeschlossen.In the first operation 46 takes the hard disk controller 10 from the computer the LBA number of a sector 6 contrary to be read. The subsequent operation 47 calculates the associated physical cylinder 12 and positions the read element 17 on the required track 3 so that followed with surgery 48 the requested sector 6 can be read. As part of the branch 49 is now checked if the sector 6 was readable. Ie. possible read errors are resolved with the available error correction information, and if this forward error correction succeeds, then the read is for this sector 6 completed.
Anderenfalls, wenn die Fehler im Sektor 6 nicht mehr korrigierbar sind, wird im Rahmen der Verzweigung 50 geprüft, ob ein Backup-Spurabschnitt 45 verfügbar ist, welcher eine Kopie des defekten Sektors 44 enthält. Zu diesem Zweck wird zunächst das Flag „Belegt” der Nachbarspur ausgewertet, und zwar von der Nachbarspur in Richtung der Mitte des Bandes, mithin in Richtung der Distanzspur 14. Falls es sich bei dieser Nachbarspur um die Distanzspur 14 handelt, so kann dieser erste Schritt übersprungen werden. Falls das „Belegt”-Flag der Nachbarspur den Wert „1” enthält, ist die Nachbarspur in der Regel mit eigenen Daten belegt und ein Backup ist nicht verfügbar, so dass direkt zur Rekonfiguration des Bandes ab Operation 53 gesprungen wird. (Evtl. wird ein CRC-Fehler an das Betriebssystem ausgegeben.)Otherwise, if the errors in the sector 6 are no longer correctable, in the context of branching 50 checked for a backup track section 45 available, which is a copy of the defective sector 44 contains. For this purpose, first the flag "Busy" of the adjacent lane is evaluated, namely from the neighboring lane in the direction of the center of the band, thus in the direction of the distance lane 14 , If this neighboring track is the distance track 14 act, this first step can be skipped. If the "busy" flag of the adjacent track contains the value "1", the neighbor track is usually occupied with own data and a backup is not available, so that directly to the reconfiguration of the tape from operation 53 is jumped. (There may be a CRC error issued to the operating system.)
In allen anderen Fällen werden in einem zweiten Schritt die Einträge in der Tabelle unter „Status” ausgewertet. Enthält der Sektor 6 auf der Nachbarspur bzw. der Distanzspur 14, falls diese der Nachbar ist, unter „Status” den selben Zahlenwert wie der defekte Sektor 44, so ist ein Backup verfügbar, welches mit Operation 51 und Operation 52 ausgelesen wird. Anderenfalls, wenn die Zahlenwerte unterschiedlich sind, existiert kein Backup und es geht mit der Rekonfiguration des Bandes ab Operation 53 weiter.In all other cases, the entries in the table under "Status" are evaluated in a second step. Contains the sector 6 on the neighboring lane or the distance lane 14 if this is the neighbor, under "Status" the same numerical value as the defective sector 44 , so a backup is available, which comes with surgery 51 and surgery 52 is read out. Otherwise, if the numbers differ, there is no backup and reconfiguration of the tape begins 53 further.
Zum Auslesen des Backups wird mit Operation 51 das Leseelement 17 auf der entsprechenden Nachbarspur bzw. auf der Distanzspur 14 positioniert und mit Operation 52 wird das Backup vom zugehörigen Sektor 6 eingelesen. To read out the backup is with operation 51 the read element 17 on the corresponding adjacent lane or on the distance lane 14 positioned and with surgery 52 will be the backup of the associated sector 6 read.
Im Anschluss erfolgt die Rekonfiguration des betroffenen Bandes, welches den defekten Sektor 44 enthält. Hierzu wird zunächst in Operation 53 geprüft, um welchen Fall es sich handelt, mithin an welcher Postion innerhalb des Bandes sich die Spur 3 mit dem defekten Sektor 44 befindet. Entsprechend der vier Fälle gemäß dem Beispiel aus 14 wird die Distanzspur 14 um eine Spur nach oben oder nach unten verschoben oder an eine der Grenzen des Bandes verlegt. Die vier Fälle werden im folgenden auch „Band-Typ” genannt. Wenn sich der neue Ort der Distanzspur 14 an einer Grenze des Bandes befindet, so wird auf ein Band 15 mit konventioneller Anordnung umgeschaltet, bei der alle Spuren 3 in eine Richtung überlappen.This is followed by the reconfiguration of the affected band, which is the defective sector 44 contains. For this purpose, first in operation 53 checked, in which position within the band the track is 3 with the broken sector 44 located. According to the four cases according to the example 14 becomes the distance track 14 shifted one track up or down or moved to one of the limits of the tape. The four cases are also called "band type" in the following. When the new place of the distance track 14 is located on a border of the band, so is on a band 15 switched with conventional arrangement, in which all tracks 3 overlap in one direction.
Mit Operation 54 wird als nächstes das gesamte Band eingelesen und im Pufferspeicher 11 zwischengespeichert. (In einigen Fällen der Rekonfiguration reicht es auch aus, nur Sektoren 6 von einer Teilmenge der Spuren 3 einzulesen und neu zu schreiben.) Anschließend werden mit Operation 55 die Einträge in der Tabelle unter „Config.” den neuen Gegebenheiten angepasst, so dass die neue Anordnung in der richtigen Reihenfolge geschrieben wird. Bei der neuen Anordnung handelt es sich um einen der vier Band-Typen, der in Operation 53 ermittelt worden ist. Die benötigten Tabellen-Einträge für die Konfigurations-Information „Config” sind in 14 dargestellt. Abschließend, nach der erfolgten Rekonfiguration der Tabelle, werden mit Operation 56 die im Pufferspeicher 11 zwischengespeicherten Sektordaten an ihre neuen Positionen zurückgeschrieben.With surgery 54 Next, the entire tape is read and stored in the buffer memory 11 cached. (In some cases the reconfiguration is sufficient, only sectors 6 from a subset of the tracks 3 read in and rewrite.) Subsequently, with surgery 55 the entries in the table under "Config." adapted to the new circumstances, so that the new arrangement is written in the correct order. The new arrangement is one of the four band types in operation 53 has been determined. The required table entries for the configuration information "Config" are in 14 shown. Finally, after the reconfiguration of the table, be done with surgery 56 those in the cache 11 cached sector data back to their new positions.
Falls sich in einem Band zwei fehlerhafte Spuren 3 befinden, kann eine zweite Ersatzspur gewonnen werden, indem das betroffene Band mit einem fehlerfreien Nachbarband zu einem doppelt so breiten Band zusammengelegt wird, nachfolgend Superband genannt. Das benötigte Nachbarband kann sich je nach Verfügbarkeit und Ausführungsform oberhalb oder unterhalb des defekten Bandes befinden. Weitere fehlerhafte Spuren 3 im selben defekten Band können kompensiert werden, indem mit jeder zusätzlichen fehlerhaften Spur 3 ein weiteres Nachbarband in das Superband aufgenommen wird.If there are two bad tracks in a band 3 A second surrogate track can be obtained by merging the affected band with an error-free neighbor band to a band twice as wide, hereafter referred to as Superband. The required neighbor band may be above or below the defective band depending on availability and embodiment. Further faulty tracks 3 in the same defective band can be compensated by adding with each additional faulty track 3 another neighbor band is included in the super band.
Wenn Festplattenbereiche vom Dateisystem freigegeben werden, beispielsweise im Rahmen einer Defragmentierung, so kann ein Band, das von defekten Sektoren 44 betroffenen ist, bei dieser Gelegenheit ohne zusätzliche Schreibvorgänge rekonfiguriert werden.When disk areas are freed from the file system, for example as part of a defragmentation, a tape may be the result of bad sectors 44 affected, will be reconfigured on this occasion without additional writes.
Alle beschriebenen Verfahren zur Rekonfiguration der Bänder lassen sich je nach Ausführungsform auf die Sektoren 6 eines geometrischem Sektors (Kreisausschnitt der Plattenoberfläche 2) anwenden oder auf die gesamten konzentrischen Spuren 3 der von der Rekonfiguration betroffenen Bänder. Der Fachmann wird erkennen, dass die letztere Vorgehensweise einen Versatz zu benachbarten Sektoren 6 vermeidet und dass, je nach Zielsetzung, eine geeignete Variante zu wählen ist, welche vorteilhaft für die Zugriffszeiten ist.All described methods for reconfiguring the bands can be applied to the sectors depending on the embodiment 6 of a geometric sector (circular section of the plate surface 2 ) or on the entire concentric tracks 3 the bands affected by the reconfiguration. One skilled in the art will recognize that the latter approach is offset to adjacent sectors 6 avoids and that, depending on the objective, to choose a suitable variant, which is advantageous for the access times.
Defekte Sektoren 44, die aufgrund ihrer Position und aufgrund eines gesetzten Limits hinsichtlich einer maximal zulässigen Spuranzahl pro Band nicht von einem Distanzbereich 14 abgedeckt werden können, können auf konventionelle Weise mittels eines Reservebereichs (hot-fix-area) ausgetauscht werden.Broken sectors 44 , due to their position and due to a set limit on a maximum allowed number of lanes per band not from a distance range 14 can be replaced in a conventional way by means of a reserve area (hot-fix-area).
In den beschriebenen Ausführungsformen entspricht die Breite des Distanzbereichs 14 der Spurbreite 19 oder einem Vielfachen der Spurbreite 19. Die Distanzbereiche 14 fügen sich folglich exakt in das Raster der Spuren 3 bzw. der Zylinder 12 ein. Die Distanzbereiche 14 können aber auch in einer anderen Breite ausgeführt werden, die insbesondere kein Vielfaches der Spurbreite 19 ist, beispielsweise in 1.5-facher oder 2.5-facher Spurbreite 19. Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass auch die Distanzbereiche 14 in der Ausführungsform gemäß 12 bis 15 aus mehr als einer Spur 3 bestehen können.In the described embodiments, the width of the distance range corresponds 14 the track width 19 or a multiple of the track width 19 , The distance ranges 14 thus fit exactly into the grid of tracks 3 or the cylinder 12 one. The distance ranges 14 but can also be performed in a different width, in particular no multiple of the track width 19 is, for example, in 1.5 or 2.5 times the track width 19 , It should be expressly noted that the distance ranges 14 in the embodiment according to 12 to 15 from more than one track 3 can exist.
Aus darstellungstechnischen Gründen bestehen in den Zeichnungen dieser Patentschrift viele Bänder aus verhältnismäßig wenigen Spuren 3. Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass andere Ausführungsformen auch eine größere Spuranzahl pro Band haben können.For illustrative reasons, there are many bands of relatively few tracks in the drawings of this patent 3 , It should be expressly understood that other embodiments may also have a larger number of tracks per band.
Die aufgeführten Ausführungsformen beschreiben die Erfindung am Beispiel einer SMR-Festplatte 1. Alle Ausführungsformen und weitere Ausführungsformen können aber auch mit anderen Datenträgern umgesetzt werden, beispielsweise mit Bandspeicher oder Wechselspeicher.The listed embodiments describe the invention using the example of an SMR hard disk 1 , All embodiments and further embodiments can also be implemented with other data carriers, for example, with tape storage or removable storage.
Die Schreibelemente 16 und/oder Leseelemente 17 können dabei beispielsweise auf magnetischer oder optischer Basis arbeiten oder auch mit Hitzeeinwirkung. Ebenso können magnetische oder optische Speichervorgänge durch gezielte Hitze unterstützt werden.The writing elements 16 and / or reading elements 17 can work for example on a magnetic or optical basis or with heat. Likewise, magnetic or optical storage can be supported by targeted heat.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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11
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Festplattenlaufwerk mit Shingled Magnetic RecordingHard disk drive with Shingled Magnetic Recording
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22
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Plattenoberfläche (Datenträger)Disk surface (disk)
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33
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Spurtrack
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44
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Äußerste Spur (maximaler Durchmesser)Outermost track (maximum diameter)
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55
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Innerste Spur (minimaler Durchmesser)Innermost track (minimum diameter)
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66
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Sektorsector
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77
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Spindel mit DrehachseSpindle with rotation axis
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88th
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SchreiblesekopfPickup
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99
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ActuatorActuator
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1010
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FestplattencontrollerHard disk controller
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1111
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Speicher des FestplattencontrollersMemory of the hard disk controller
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1212
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Zylindercylinder
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1313
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Plattenstapelplate stack
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1414
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Distanzbereich bzw. DistanzspurDistance range or distance track
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1515
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Konventionelles BandConventional tape
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1616
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Schreibelement des SchreiblesekopfesWrite element of the read-write head
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1717
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Leseelement des SchreiblesekopfesRead element of the read-write head
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1818
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Überbreite des SchreibelementsOverwidth of the writing element
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1919
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Spurbreitegauge
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2020
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Datenspur des SchreibelementsData track of the write element
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2121
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Symmetrisches Band mit Distanzbereich in der MitteSymmetrical band with distance in the middle
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2222
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Symmetrisches Band mit Distanzbereichen an den BandgrenzenSymmetrical band with distance ranges at the band boundaries
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4444
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Defekter Sektor (nicht lesbar/schlecht lesbar)Defective sector (unreadable / badly readable)
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4545
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Systemimmanente Backup-Spur bzw. SpurabschnittSystem-inherent backup track or track section
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4646
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Sektoradresse a entgegennehmen;Receive sector address a;
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4747
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Zylinder berechnen, Leseelement positionieren;Calculate cylinder, position reading element;
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4848
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Sektordaten einlesen;Read in sector data;
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4949
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Sektordaten lesbar?Sector data readable?
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5050
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Kopie auf Backup-Spur verfügbar?Copy on backup track available?
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5151
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Leseelement auf Backup-Spur positionieren;Position read element on backup track;
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5252
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Backup-Daten einlesen;Import backup data;
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5353
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Benötigten Band-Typ ermitteln;Determine required band type;
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5454
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Band einlesen und puffern;Read tape and buffer;
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5555
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Rekonfiguration der Tabelle „Config.”;Reconfiguration of the "Config." Table;
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5656
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Band aus Puffer zurückschreiben;Write back tape from buffer;
